幾種槽形干氣密封密封性能的對比

2018-12-04

胡楓楠
（鄭州大學化工與能源學院）

　　【摘　要】采用Fluent軟件對不同槽形干氣密封密封端面間的流場進行數值模擬，得到了流場的壓力分布以及不同轉速下干氣密封的開啟力、泄漏量、剛度和剛漏比。通過對比發現螺旋槽動壓效應Z好，其氣膜開啟力Z大；雙螺旋槽密封效果Z好，泄漏量遠小于其他槽形；聯通螺旋槽剛度和剛漏比Z大，抗干擾能里Z好。

　　【關鍵詞】干氣密封；數值模擬；Fluent
　　0　引言
　　隨著工業生產要求的提高和人們環保意識的增強，人們對密封的泄漏要求也越來越嚴格，因此，干氣密封（drygas seal）^[1]技術應運而生。干氣密封是一種流體動壓型非接觸式機械密封，具有無磨損、功耗小、結構簡單、泄漏小等特點。目前，國外對干氣密封的基礎研究已經比較成熟，并在工業實際應用中取得了比較大的進展。

　　干氣密封屬于機械密封表面開淺槽技術，因此密封端面開槽的槽形一直是干氣密封研究的重要方向之一，人們對很多槽形進行了研究，如直線槽^[2]、人字形螺旋槽^[3]等。螺旋槽是目前干氣密封密封端面開槽Z常用的槽形，也是目前研究Z多的槽形^[4-6]，因此本文在螺旋槽的基礎上對槽形進行了改進并對其進行模擬和對比分析。

　　1　模型建立
　　1.1幾種槽形的結構

a）尾翼螺旋槽；b）聯通螺旋槽；c）雙螺旋槽；d）環形螺旋槽
圖1 不同槽形結構示意圖

　　幾種槽形結構示意圖如圖1所示。尾翼螺旋槽是順著螺旋槽旋轉方向在螺旋槽根部沿圓弧增加開槽；聯通螺旋槽是將兩個相鄰的螺旋槽在槽根部分連接起來；雙螺旋槽是將螺旋槽分為螺旋方向相反的兩部分；環形螺旋槽是將所有的螺旋槽在槽根部位連接起來。

　　1.2幾何模型

圖2 不同槽形單流道示意圖

　　分別對四種槽形干氣密封密封端面間流體流道采用solidworks建立模型，沿圓周方向取尾翼槽、雙螺旋槽、環形螺旋槽的1/12，取聯通螺旋槽的1/6作為周期性模型進行模擬，各種槽形流體單流道模型如圖2所示。

　　1.3網格劃分及邊界條件
　　本章仍然運用Gambit軟件對模型進行網格劃分，采取線