高温高压和高速工况下SCO2动压密封端面的热弹变形研究

• 作者: 陈坤毅 马润梅 廖浩然 施任杰 程天馥 李双喜
• 来源期刊: 机电工程
• 关键词: 超临界二氧化碳 动压密封 热弹变形 高参数工况
• 年，卷（期）: 2021,（4）
• 所属期刊栏目: 机械、仪表技术|Machinery and Instrumentation Technology
• 页码范围: 405-412
• 页数: 8页
• 分类号: TH136|TB42
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1001-4551.2021.04.001

摘要

在高参数工况下,超临界二氧化碳(以下简称SCO2)动压密封的端面容易发生热弹变形,从而影响动压密封性能,针对该问题,建立了SCO2动压密封热流固耦合数值分析模型.在考虑了粘性耗散的基础上,求解了密封环温度场,采用CO2真实物性数据求解了流体膜压力场,将温度场和流体膜压耦合到密封环上,求解了密封端面的热弹变形;对比研究了热变形和弹变形对热弹总变形的影响,分析了转速、压力和温度对密封端面热弹变形的影响规律,提出了减少热弹变形的方法.研究结果表明:SCO2在动压密封高温下宜减小密封环的温差,以减小端面变形,高压下宜采用高弹性模量材料以减小端面变形,高转速下依靠动环热变形与弹性变形互相抑制关系以减小端面热弹总变形;密封环的端面最大轴向间隙与介质温度呈线性关系增大,与压力呈线性关系减小;转速则使其先减小,后增大.