劉玉瑩

摘要：高溫熱油泵進行輸送介質(zhì)自身的溫度是比較高的，同時它本身導(dǎo)熱的系數(shù)就很大，所以使用當前的熱量計算方式對其機械密封熱量進行計算會出現(xiàn)一些差異。因此，本文選擇FLUENT軟件同時使用流固熱耦合的形式去對高溫熱油泵機械密封的傳熱特性以及其自身的熱源的熱量完成分析；然后使用對比的方式進行分析，同時因為高溫熱油泵機械自身密封的熱量主要是來自于軸與腔體產(chǎn)生的傳導(dǎo)熱。所以還應(yīng)該對不同軸徑下產(chǎn)生的熱傳導(dǎo)系數(shù)給予計算和分析。

關(guān)鍵詞：摩擦熱；攪拌熱；傳導(dǎo)熱；傳導(dǎo)熱系數(shù)

0 引言

高溫熱油泵一般都是被作為原料泵然后被廣泛的應(yīng)用在了石化企業(yè)，其會對整體裝置的生產(chǎn)會產(chǎn)生非常嚴重的影響。能夠使得高溫熱油泵設(shè)備自身失去效應(yīng)，同時也給石化行業(yè)造成了非常嚴重的損失，其主要就是人員的傷亡以及財產(chǎn)上造成的相應(yīng)的損失。因此針對高溫熱油泵機械密封以及輔助系統(tǒng)進行適宜的分析還有創(chuàng)造也就成為了對高溫熱油泵機械自身進行封閉有效性進行處置的一種合理的形式。而選擇數(shù)值模擬的方式去對其完成研究，為高溫熱油泵機械密封的處置失效以及輔助系統(tǒng)的設(shè)計還有選擇締造了非常好的理論基礎(chǔ)。

1 針對熱油泵其自身的機械密封適合的流固熱耦合進行的相關(guān)分析

1.1 模型的建設(shè)及網(wǎng)格劃分

為了使得計算起來更加的便捷，我們將高溫熱油泵一級金屬波紋管機械密封作為案例去予以分析。其環(huán)材料是鎳基合金（YWN8），屬于靜環(huán)材料銻石墨（EK3205），固定環(huán)座材料主要是鎳基合金（4J42），該材料的其余部分是不銹鋼（S31603）。

1.2 邊界條件

高溫熱油泵機械密封邊界的條件主要能夠被分為三種不同的形式。

（1）固體以及沖洗液接觸面屬于GAMBIT流固耦合表面FLUENT也被認定為是直接耦合建筑物表面的固體和流體接觸面；

（2）有在GAMBIT固耦合面的建設(shè)相互接觸牢靠穩(wěn)固的地位，在FLUENT 里還會把他當成是COUPLE 面，在密封的動靜環(huán)耦合面上的生熱速率獲得了很大的提升；

（3）在密封腔體以及空氣彼此接觸的位置建設(shè)與空氣相對的流換熱面，軸以及密封腔還有高溫流體接觸的位置建立和高溫流體相對的一種流換熱面。

1.3 分析結(jié)果

通過高溫熱油泵機械密封的相關(guān)情況能夠得出，機械密封本身的熱量大體可以被分成三種不同的形式：其分別是摩擦熱還有攪拌熱以及機械密封腔體軸的傳導(dǎo)熱。我們在對這三種熱量予以分析還有進行計算的時候，其相關(guān)的計算形式為：

1.3.1 摩擦熱

根據(jù)機械密封端面的接觸壓力，根據(jù)下式計算熱流密度，并轉(zhuǎn)化成產(chǎn)熱速率，加載到密封端面上。

q（i）=2πnr（i）fp（i）

（1）式中：q（i）為i 點熱流密度；f為摩擦系數(shù)； p（i）為i 點接觸壓力； n為泵轉(zhuǎn)速； r（i）為i 點半徑。

1.3.2 攪拌熱

計算機械密封在低溫條件下運轉(zhuǎn)時，不加載機械密封端面的熱流密度，從固-液耦合面讀取的熱量即是攪拌熱。

1.3.3 傳導(dǎo)熱

加上高溫邊界條件，讀取固-液耦合面的傳熱量，即為機械密封腔的傳導(dǎo)熱，把耦合面的傳熱量減去攪拌熱后傳熱量即是機械密封的傳導(dǎo)熱。從高溫熱油泵機械密封的溫度分布云圖可以看出機械密封腔內(nèi)部的熱量主要是由軸向機械密封內(nèi)部進行傳遞，降低高溫熱油泵機械密封腔溫升的主要方法是對軸和密封端面的充分沖洗。

2 高溫熱油泵機械密封導(dǎo)熱特點的分析

2.1 對于不同軸徑傳熱量的計算

為了能夠使得高溫熱油泵機械密封熱量提出一個比較系統(tǒng)的參照標準，對于（50～200）軸徑機械密封的摩擦熱以及攪拌熱和傳導(dǎo)熱去進行計算，高溫熱油泵機械密封其自身的熱源主要是傳導(dǎo)熱，并且其中還有軸的傳導(dǎo)熱和腔體的傳導(dǎo)熱。在這些個模型中，在當軸徑不超出150毫米的時候，高溫熱油泵機械密封熱量其主要是從軸與泵腔還有密封腔體出現(xiàn)然后進行熱傳導(dǎo)；在軸徑超出150毫米的時候，熱泵機械密封摩擦熱傳導(dǎo)熱泵超越腔和密封腔；攪拌熱特性的機械密封是比較低的。這是因為，當軸直徑相對較小時所述腔軸線的傳熱面積以及高溫流體和高溫流體的傳熱面相比大得多，因此在這個時間屬于密封空腔熱傳導(dǎo)的，但與所述上升軸徑沿一個非常重要的來源，在軸與高溫流體之間的傳熱面積將繼續(xù)增加，因此軸的傳導(dǎo)熱會慢慢的變成機械密封的核心熱源。

2.2 高溫熱油泵機械密封傳導(dǎo)熱系數(shù)的有關(guān)的分析還有計算

對于機械密封的熱傳導(dǎo)僅計算API682反映計算的一個相對保守的形式，也只是為井泵密封腔的傳熱室要考慮：

Q =ü×A×分貝×ΔT（2）

其中：Q為機械密封的熱傳遞，千瓦； ü×A為導(dǎo)熱系數(shù)，千瓦/（毫米·K）； DB為平衡型機械密封直徑，mm； ΔT為泵腔和密封腔的溫度差，K，其中ΔT=290K。

參考相關(guān)的分析結(jié)果，我們可以看到的熱泵熱機械密封室，所述熱傳導(dǎo)性，這是兩個不同的方面的主要部分：有軸的熱傳導(dǎo)的熱傳導(dǎo)的空腔。API862傳導(dǎo)傳熱系數(shù)提出了計算?×A=0.00025的值。而要計算不同軸的直徑，以獲得熱泵機械密封（U×A）的如圖1所示的推定值和API682（U×A）的值適當?shù)谋容^。

從圖1里我們能夠得出，針對小軸徑高溫熱油泵API682所進行計算的值會比高溫熱油泵自身機械密封的計算值要高一些，其對于大的軸徑高溫熱油泵機械密封API682 的計算應(yīng)該給予適當?shù)男薷?。并且U×A需要按照軸徑基本去體現(xiàn)出一種線性的布置。這主要是軸徑相對要小一些，軸與密封腔的傳導(dǎo)熱可以說并不不是大，U×A值選擇API682的標準去予以計算總的來講是比較安全的；對于大軸徑的高溫熱油泵予以機械的密封，軸傳導(dǎo)熱會有一定的提升，同時U×A也會出現(xiàn)不同程度的提升，最后使得結(jié)果比API682的計算值要大很多。并且按照高溫熱油泵機械密封自身的結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢，一般都會設(shè)計一個隔熱的組織，然后，再選擇估計值去對其進行計算，因此容易產(chǎn)生比較嚴重的差異。

3 結(jié)束語

高溫熱油泵機械密封屬于其完整的文章熱傳導(dǎo)熱，摩擦熱和攪拌機械密封端面熱熱泵機械密封機械密封則似乎有相對較低。軸封室和機械密封面是適當?shù)南礈?，也可以說，以保證必需的高溫機械密封和合理的操作的過程的條件。針對小軸徑高溫熱油泵機械密封，其U×A值選擇API682去對傳導(dǎo)熱進行計算可以說是十分準確的。

參考文獻

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