边界压力波动对液膜端面机械密封空化及性能的影响

作     者：张金亚 张家祥 沈宗沼 陈逸 ZHANG Jinya;ZHANG Jiaxiang;SHEN Zongzhao;CHEN Yi

作者机构：中国石油大学(北京)机械与储运工程学院北京102249 中国石油大学(北京)过程流体过滤与分离技术北京市重点实验室北京102249 合肥通用机械研究院有限公司安徽合肥230031 

出 版 物：《化工进展》 (Chemical Industry and Engineering Progress)

年 卷 期：2022年第41卷第10期

页      面：5175-5187页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFB2010002) 

主　　题：压力波动 机械密封 空化 密封性能 

摘      要：泵在流量调节、流体激振等工况下会发生大范围的压力波动,易导致机械密封“失稳,影响泵体安全运行。本文通过建立螺旋槽型三维液膜模型,采用Mixture多相流模型及Zwart-Gerber-Belamri空化模型,探究边界压力波动对密封液膜端面空化及密封性能演变规律。结果表明,边界压力波动工况下,气相体积分数波动与压力波动之间存在相位差;相比于外径侧压力波动,内径侧压力波动对端面空化的影响较大;外径侧压力波动对密封性能的影响较小且跟随性较好,内径侧压力波动工况则相反;此外,内径侧压力波动工况下,临界压力使得气相体积分数为0且临界压力与波动周期有关,端面空化消失致使密封性能曲线急剧变化。基于边界压力波动对液膜密封的影响研究,泵用机械密封应采取旋转式密封形式(压力波动作用在外径侧),以减小泵内压力波动对机械密封产生的影响。