超临界二氧化碳干气密封相态分布规律与密封性能研究

• 作者: 严如奇 洪先志 包鑫 徐洁 丁雪兴
• 来源期刊: 化工学报
• 关键词: 超临界二氧化碳 干气密封 离心惯性力效应 真实气体效应 阻塞流 相态分布
• 年，卷（期）: 2021,（8）
• 所属期刊栏目: 表面与界面工程
• 页码范围: 3681-3690
• 页数: 9页
• 分类号: TH136,TH117.2
• 语种: 中文
• DOI: 10.11949/0438-1157.20200376

摘要

以超临界二氧化碳干气密封为研究对象，分别以维里方程、Lucas方程描述二氧化碳真实气体效应、黏度的变化，在考虑阻塞流效应的同时，采用有限差分法对考虑离心惯性力效应的Reynolds方程与能量控制方程进行耦合求解，分析讨论了工况参数与槽形结构参数对其相态分布规律与密封性能的影响。研究表明：S-CO2从密封端面进口至出口的流动过程中，如果工况参数设置合理，将由超临界态逐渐转变为气态，并不会出现液态；较低的进口压力、进口温度以及转速，均会容易导致潜在的凝结流动发生；相比于工况参数对相态分布的影响，槽形参数对相态分布的影响较小，近乎可以忽略；开启力除了随进口温度的升高而减小外，均随进口压力、转速、槽深、螺旋角的增大而增大；泄漏率随进口温度和转速的增大而减小，但其随进口压力、槽深、螺旋角的增大而增大。这些结果为进一步研究超临界二氧化碳干气密封提供了一定的支撑。