本書共分五章,在介紹螺旋槽干氣密封基本理論的基礎(chǔ)上分別從基于滑移邊界的螺旋槽干氣密封流場的計算及其優(yōu)化、基于熱力耦合
變形的干氣密封流場的計算及其優(yōu)化、氣膜密封環(huán)系統(tǒng)振動響應(yīng)及穩(wěn)定性分析、螺旋槽干氣密封特性參數(shù)的試驗研究這四個方面,探討了螺旋槽干氣密封動力學(xué)行為。其中,重點對螺旋槽干氣密封微尺度氣膜流場及其振動特性進行了理論分析和試驗研究,揭示了滑移邊界條件下熱力耦合變形密封環(huán)間氣膜的壓力、速度和溫度分布規(guī)律,并利用Floquet指數(shù)方法研究了氣膜密封環(huán)系統(tǒng)分岔問題,探尋了振動失穩(wěn)的螺旋角范圍。希望本書的內(nèi)容能為干氣密封優(yōu)化設(shè)計及其可靠性運行奠定理論基礎(chǔ)。
近年來,隨著密封技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,出現(xiàn)了一種被稱為干式氣體密封(干氣密封)的新型軸端密封。它解決了多年來機械密封一直不能干運轉(zhuǎn)的難題。這種密封采用氣體作為密封介質(zhì),是一種非接觸式新型軸端密封。相對于傳統(tǒng)的接觸式機械密封,這種密封具有以下優(yōu)點:運行無磨損,功耗;泄漏量小,可實現(xiàn)零泄漏或者零逸出。越來越多的泵、壓縮機、膨脹機和汽輪機等旋轉(zhuǎn)機械采用了此類密封。干氣密封技術(shù)源于國外,且我國的干氣密封產(chǎn)品長期以來主要依賴進口。干氣密封技術(shù)的研究及產(chǎn)品的開發(fā)在我國尚處于起步階段,也還未建立起一套完整的干氣密封產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)以及制造體系。因此,開展干氣密封技術(shù)的研究對于提高我國密封技術(shù)的整體水平,具有重要的現(xiàn)實意義。
干氣密封運轉(zhuǎn)時,其內(nèi)部氣體流動的尺度為微米級,一般也稱微尺度。由于沒有相應(yīng)的微尺度下的流動計算方法,依照經(jīng)驗設(shè)計的不可靠性很大,不良的設(shè)計常常導(dǎo)致干摩擦或泄漏量超標等諸多問題隨著尺寸的微小化,在宏觀流動中可忽略的一些影響因素變得重要起來,由于尺度效應(yīng)、表面效應(yīng)等因素的影響,微小槽道中的流動呈現(xiàn)出一些與宏觀流動不同的現(xiàn)象。為此,本書在編寫過程中力求體現(xiàn)如下特點:將微尺度流體力學(xué)及非線性動力學(xué)應(yīng)用于螺旋槽干氣密封內(nèi)部氣體流動場中,揭示影響微尺度下流動的內(nèi)部因素,并根據(jù)此理論進行螺旋槽干氣密封的優(yōu)化設(shè)計。
本書主要內(nèi)容匯集了國家自然科學(xué)基金、高等學(xué)校博士基金、甘肅省自然科學(xué)基金等資助項目的研究成果,重點對螺旋槽干氣密封微尺度氣膜流場及其振動特性進行了理論分析和試驗研究,揭示了滑移邊界條件下熱力耦合變形密封環(huán)間氣膜的壓力、速度和溫度分布規(guī)律,研究了氣膜密封環(huán)系統(tǒng)分岔問題,探尋了振動失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍。
近年來,我們的研究成果得到了潤滑和密封界的廣泛關(guān)注,常常有國內(nèi)外的同行和企業(yè)技術(shù)人員向我們索要有關(guān)論文或試驗數(shù)據(jù),也有一些國內(nèi)密封企業(yè)上門咨詢。為了總結(jié)我們的研究工作,便于與密封同行的交流,同時為研究生提供一本干氣密封動力學(xué)研究的參考教材,我們決定整理出版本書。
本書由丁雪興、張偉政、俞樹榮、韓明君、翟霄著。
衷心感謝中國液壓氣動密封件工業(yè)協(xié)會副理事長、中國機械工業(yè)學(xué)會流體工程分會密封專業(yè)委員會主任、合肥通用機械研究院副院長李鯤教授,在百忙中為本書作序。
衷心感謝成都一通密封有限公司和湖北天力敏科技有限公司為編著者的研究提供了干氣密封性能試驗幫助。
衷心感謝編著者的研究生做了大量的文字輸入、整理和插圖等工作。
本書如不妥之處,敬請讀者批評指正。
俞樹榮,為教授、博導(dǎo)。1984年大連工學(xué)院化工機械碩士畢業(yè),后在甘肅工業(yè)大學(xué)(現(xiàn)蘭州理工大學(xué))歷任教研室主任、系主任、院長,現(xiàn)為蘭州理工大學(xué)副校長。一直從事石化過程機械的科研和教學(xué)工作。曾在我社和化工社出版多部專著和教材,以及參與相關(guān)標準的制定。該書是作者領(lǐng)導(dǎo)下的蘭州理工大學(xué)流體密封團隊,在干氣密封研究中卓有成效,已發(fā)表高水平論文50余篇,其中SCI、EI收錄21篇,在國內(nèi)密封領(lǐng)域中有一定的影響力。
序前
言
第1章螺旋槽干氣密封的基本理論!
1.1工作原理、特點及應(yīng)用
1.2力學(xué)模型與受力分析
1.3結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)
1.4流體動壓潤滑理論
參考文獻
第2章基于滑移邊界的螺旋槽干氣密封流場的計算及其優(yōu)化
2.1計算方法
2.2螺旋槽內(nèi)微尺度氣膜潤滑的邊值問題
2.3近似求解
2.4基于二階滑移邊界條件的螺旋槽干氣密封協(xié)調(diào)優(yōu)化
參考文獻
第3章基于熱力耦合變形的干氣密封流場的計算及其優(yōu)化
3.1干氣密封的熱彈變形及其流動特性分析
3.2干氣密封力變形下的流動特性及分析
3.3密封環(huán)熱力耦合變形的流場計算
3.4基于熱力耦合變形的螺旋槽幾何參數(shù)優(yōu)化!
參考文獻
第4章氣膜密封環(huán)系統(tǒng)振動響應(yīng)及穩(wěn)定性分析
4.1軸向振動響應(yīng)及失穩(wěn)分析
4.2角向振動響應(yīng)及失穩(wěn)分析
4.3熱耗散變形下的干氣密封系統(tǒng)軸向振動穩(wěn)定性分析
4.4熱耗散變形下的干氣密封系統(tǒng)角向擺動穩(wěn)定性分析
參考文獻
第5章螺旋槽干氣密封特性參數(shù)的試驗研究
5.1螺旋槽干氣密封測試系統(tǒng)
5.2試驗用樣機的主要參數(shù)
5.3干氣密封特性參數(shù)的測試技術(shù)!
5.4特性參數(shù)的測定結(jié)果與分析
參考文獻