机械密封比压选用原则

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机械密封选型要求

机械密封选型要求

机械密封选型要求
机械密封是一种常用的密封方式,适用于各种化工设备、泵、压缩机等机械设备的密封。

为了保证机械密封的正常工作,需要进行科学合理的选型。

机械密封选型要求如下:
一、工作环境
机械密封的选型需要充分考虑其工作环境,包括介质、温度、压力、转速等因素。


同的介质会对机械密封的材料和结构产生不同的影响,如高温、高压、腐蚀介质需要相应
的密封材料和结构。

同时,机械密封还要考虑机械设备的转速,以及机械密封的耐磨性、
耐热性、耐腐蚀性等性能。

二、密封形式
机械密封有多种形式,常见的有单端面机械密封、双端面机械密封、金属波动密封等。

不同形式的机械密封适用于不同的工作环境,如单端面机械密封适用于低压、低温、无腐
蚀介质的场合,而双端面机械密封适用于高压、高温、腐蚀介质等严苛的工作环境。

三、密封材料
机械密封的密封材料有很多种,如硅 carbide、碳素、陶瓷等。

不同的材料具有不同
的耐磨、耐腐蚀、耐高温等性能,需要根据工作环境不同的要求进行选择。

四、密封性能
机械密封的密封性能主要包括密封性能、耐磨性、耐腐蚀性等方面。

选型时需要考虑
产品的使用寿命,以及密封环的可更换性等因素。

五、价格因素
机械密封的价格因素也需要考虑。

不同品牌、不同规格同样的机械密封价格会有很大
的差异,需要根据设备使用位置和要求来选择适合的价格。

综上所述,机械密封选型需要从工作环境、密封形式、密封材料、密封性能和价格等
方面进行综合考虑和选择,以满足机械设备的要求,保证正常运行。

机械密封比压选用原则

机械密封比压选用原则

机械密封比压选用原则为了保证机械密封可靠、长寿命运转,长期以来许多密封工作者千方百计地努力设法正确选用密封面比压,并以此来反映密封是否能够正常工作。

由于设计时所用的计算方法不够完善,所以在使用过程中形成的密封面比压的平均值,可能与设计时确定的计算值相差很大。

究其原因是对密封面比压的概念、用法和依据了解有些不全面,或混淆不清,甚至不正确。

因此,有必要用摩擦学有关的新观点、新概念、新技术和新知识,对密封面的比压作一系统、完整及全面的研讨,以便得出正确的看法和计算方法,特别是下面关于比压选用原则,可供机械密封的设计、制造、使用和维护人员参考。

1 密封面载荷和承载能力在机械密封的使用实践中,对机械密封的密封面比压有许多叫法。

过去称作密封端面上单位面积所受的力,或作用在密封环带上单位面积上净剩的闭合力。

近来有密封面微凸体接触比压(简称密封面比压)、单位接触压力和平均接触压力等叫法。

为了便于对密封面比压有所了解,首先来分析密封面载荷和承载能力的轴向平衡。

机械密封密封面的轴向载荷和承载能力示意,见图1。

图1 密封面轴向载荷和总承载能力示图1.1 轴向载荷和总承载能力的平衡机械密封轴向作用在密封面上的总载荷pg,包括流体压力作用载荷pf和弹簧预加载荷psp,即:pg=pf+psp(1)承受这一密封面载荷的是总承载能力w,它包括流体膜承载能力wf和微凸体承载能力wc。

流体膜承载能力包括流体膜静压承载能力wst和流体膜动压承载能力w dyn,即:w=wf+wc=wst+wdyn+wc(2)在稳定工况下两者是相互平衡的,即:pg≡w (3)1.2 载荷和比载荷通常在密封系统压差ps较低时,虽然由于结构关系流体作用面积as大于密封面面积af,但轴向总载荷不大,密封面的流体膜和微凸体的承载能力是足够的。

则流体压力作用载荷为:pf=psas随着密封系统压差ps的增高,为了减轻轴向载荷,除了保证必要的弹簧预加载荷外,采用平衡型机械密封结构以减小流体作用面积。

机械密封选型指南

机械密封选型指南

机械密封选型指南机械密封是一种用于防止液体或气体泄漏的密封装置。

它适用于各种工业设备,如泵、压缩机、搅拌器等。

选择正确的机械密封对于提高设备的可靠性和效率至关重要。

本文将介绍机械密封选型的指南,帮助读者了解在选择机械密封时需要考虑的因素。

首先,需要考虑的是工作条件。

包括工作温度、压力、介质等因素。

这些因素会直接影响到机械密封的材质选择。

例如,对于高温工作条件,需要选择耐高温的材质,如石墨、碳化硅等。

对于高压工作条件,需要选择能够承受高压的机械密封。

其次,需要考虑的是介质的性质。

包括介质的粘度、腐蚀性、固体颗粒含量等。

这些因素会影响到机械密封的密封性能和使用寿命。

例如,对于高粘度介质,需要选择能够适应高摩擦力的机械密封。

对于腐蚀性介质,需要选择耐腐蚀的机械密封。

此外,还需要考虑设备的运行速度和振动情况。

高速运转的设备会产生较大的离心力和振动力,这对机械密封的耐久性提出了更高的要求。

因此,需要选择能够承受高速和振动的机械密封。

另外,还需要考虑机械密封的结构类型。

常见的机械密封结构有旋转密封和静止密封两种。

旋转密封适用于旋转轴,如泵的轴封。

静止密封适用于固定部件,如管道的密封处。

在选择结构类型时,需要考虑设备的特点和使用条件。

最后,还需要考虑机械密封的成本。

不同的机械密封材质和结构类型的成本有所差异。

在选择机械密封时,需要综合考虑性能、品质和成本。

有时候,可能需要根据预算限制做出权衡。

总之,选择正确的机械密封对于设备的可靠性和效率具有重要影响。

在进行机械密封选型时,需要考虑工作条件、介质性质、设备的运行速度和振动情况、密封的结构类型以及成本等因素。

只有全面考虑这些因素,才能选择到最适合的机械密封。

机械密封的主要性能参数

机械密封的主要性能参数
摩擦副
[ρcv]/(MPa•m/s)
SiC-石墨
18
SiC-SiC
14. 5
WC-石墨
7~15
WC-WC
4. 4
WC-填充四氟
5
WC-青铜
2
Al2O3石墨墨
3~7. 5
Cr203 涂层石墨 15
(4) 泄漏率机械密封的泄漏率是指单位时间内通过主密封和辅助密封泄漏的流体 总量,是评定密封性能的主要参数。泄漏率的大小取决于许多因素.其中主要的是密 封运行时的摩擦状态。在没有液膜存在而完全由固体接触情况下机械密封的泄漏率 接近为零.但通常是不允许在这种摩擦状态下运行,因为这时密封环的磨损率很高。 为了保证密封具有足够寿命,密封面应处于良好的润滑状态。因此必然存在一定程 度的泄漏.其最小泄漏率等于密封面润滑所必需的流量,这种泄漏是为了在密封面间 建立合理的润滑状态所付出的代价。所有正常运转的机械密封都有一定泄漏,所谓 “零泄漏”是指用现有仪器测量不到的泄漏率,实际上也有微量的泄漏。
③许用[ρcv]值。许用[ρcv]值是极限值除以安全系数获得的数值。所谓极限[ρcv] 值是指密封失效时达到的它是密封技术发展水平的重要标志。不同材料组合具有不 同的许用[ρcv]值。表2-6为常用材料组合的许用[ρcv]值,它是以密封端面磨损速 度小于或等于0.4μm/h前提的试验结果。 表2-6常用材料摩擦副材料的许用[ρcv]值
密封形式 内装式 外装式 —般介质 0.3~0.6 低黏度介质 0.2~0.4 0.15~0.4 高黏度介质 0.4~0.7
(2) 端面摩擦热及功率消耗机械密封在运行过程中,不仅摩擦副因摩擦生热,而 且旋转组件与流体摩擦也会生热。摩擦热不仅会使密封环产生热变形而影响密封性 能,同时还会使密封端面间液膜汽化,导致摩擦工况的恶化,密封端面产生急剧磨 损,甚至密封失效。 机械密封的功率消耗包括密封端面的摩擦功率和旋转组件对流体的搅拌功率。一般 情况后者比前者小得多,而且难以准确计算,通常可以忽略,但对于高速机械密封, 则必须考虑搅拌功率及其可能造成的危害。 (3)ρv值 密封端面的摩擦功率同时取决于压力和速度,因此,工程上常用两者的 乘积表示,即ρv值。ρv值常被用作选择、使用和设计机械密封的重要参数。但实 际中由于所取的压力不同,值的含义和数值就有所不同,即表达机械密封的功能特 性不同。 ① 工况ρv值。工况ρv值是密封腔工作压力ρ与密封端面平均线速度v的乘积, 说明机械密封的使用条件、工况和工作难度。密封的工况仰值应小于该密封的最大 允许工况抑值。 ②工作ρcv值。工作值是端面比压心与密封端面平均线速度u的乘积,表征密封端面 实际工作状态。端面的发热量和摩擦功率直接与久〃值成正比,该值过大时会引起 端面液膜的强烈汽化或者使边界膜失向(破坏了极性分子的定向排列)而造成吸附 膜脱落,结果导致端面摩擦副直接接触产生急剧磨损。

工程机械密封方案设计

工程机械密封方案设计

工程机械密封方案设计1. 工程机械密封方案的分类在工程机械中,有许多不同类型的密封方案可供选择,其中包括静态密封、动态密封和旋转密封。

静态密封用于防止液态或气体流出,例如管道连接处的垫片。

动态密封主要用于防止流体从一个运动部件到另一个运动部件的泄漏,例如活塞环。

旋转密封主要用于防止转动轴处的润滑油或液体泄漏,例如轴承处的密封圈。

2. 工程机械密封方案的设计原则工程机械密封方案的设计需要考虑以下几个原则:(1)适应工作环境。

工程机械通常需要在高温、高压、高速和重负荷的工作环境下工作,密封材料和结构必须能够适应这些恶劣条件。

(2)确保密封性能。

密封方案必须具有良好的密封性能,能够有效防止液态或气体泄漏。

(3)耐磨损和耐腐蚀。

工程机械常常需要长时间运行,密封件必须具有良好的耐磨损和耐腐蚀性能,以保证设备的长期可靠运行。

(4)易于安装和更换。

密封方案的安装和更换应该方便、快捷,以减少设备停机时间和维护成本。

3. 工程机械密封方案的材料选择密封材料的选择对于工程机械密封方案的设计至关重要。

常见的密封材料包括橡胶、聚四氟乙烯(PTFE)、聚乙烯(PE)、尼龙等。

(1)橡胶密封件。

橡胶密封件具有良好的弹性和变形能力,适用于各种工程机械的密封应用。

常见的橡胶材料包括丁腈橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶和氟橡胶等。

(2)聚四氟乙烯密封件。

聚四氟乙烯具有优异的耐高温、耐腐蚀和低摩擦系数的特性,适用于高温、腐蚀性液体的密封应用。

(3)聚乙烯密封件。

聚乙烯具有良好的耐磨损性能,适用于一些高负荷、高速的工程机械密封应用。

4. 工程机械密封方案的应用案例以下是一些工程机械密封方案的应用案例:(1)混凝土搅拌车的密封方案。

混凝土搅拌车需要在高压、高速、高温的环境下工作,密封方案需要具有良好的耐磨损和耐高温的性能。

(2)挖掘机的液压缸密封方案。

挖掘机的液压缸需要在高负荷、高速、高温的环境下工作,密封方案需要具有良好的耐磨损和密封性能。

机械密封选型方法及使用要求

机械密封选型方法及使用要求

机械密封选型方法及使用要求(总2页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--机械密封选型方法及使用要求核心提示:机械密封件属于精密、结构较为复杂的机械基础元件之一,是各种泵类、反应合成釜、透平压缩机、潜水电机等设备的关键部件。

其密封性能和使用寿命取决于许多因素,如选型、机器的精度、正确的安装使用等。

一、选型方法:机械密封选型的主要参数:密封腔体压力(MPA)、流体温度(℃)、工作速度(M/S)、流体的特性以及安装密封的有效空间等。

机械密封按工作条件和介质性质的不同,有耐高温、耐低温机械密封,耐高压、耐腐蚀机械密封,耐颗粒介质机械密封和适应易汽化的轻质烃介质的机械密封等,应根据不同的用处选取不同结构型式和材料的机械密封。

选型的基本原则为:1:根据密封腔体压力,确定密封结构采用平衡型或非平衡型,单端面或双端面等。

2:根据工作速度,确定采用旋转式或静止式,流体动压式或非接触型。

3:根据温度及流体性质,确定摩擦副和辅助密封材料,以及正确选择润滑、冲洗、保温、冷却等机械密封循环保护系统等。

4:根据安装密封的有效空间,确定采用多弹簧或单弹簧或波形弹簧,内装式或外装式。

二、机械密封的安装与使用要求:1:机械密封对机器精度的要求(以泵用机械密封为例)(1)安装机械密封部位的轴(或轴套)的径向跳动公差最大不超过0:04~0:06MM。

(2)转子轴向窜动不超过0:3MM。

(3)密封腔体与密封端盖结合的定位端面对轴(或轴套)表面的跳动公差最大不超过0:04~0:06MM。

2:密封件的确认(1)确认所安装的密封是否与要求的型号一致。

(2)安装前要仔细地与总装图对照,零件数量是否齐全。

(3)采用并圈弹簧传动的机械密封,其弹簧有左、右旋之分,须按转轴的旋向来选择。

3:安装安装方法随机械密封型式、机器的种类不同而有所不同,但其安装要领几乎都相同,安装步骤和注意事项如下:(1)安装尺寸的确定安装时,应按产品的使用说明书或样本,保证机械密封的安装尺寸。

机械密封比压选用原则

机械密封比压选用原则

机械密封比压选用原则机械密封比压选用原则是指在进行机械密封选型时,需要根据所在工作环境的压力大小、温度、介质、形态等因素进行综合考虑,然后选取合适的机械密封比压,保障机械密封的运行稳定性和密封效果。

机械密封是一种常用的密封装置,广泛应用于各种工业领域,它可以有效地防止不同介质之间的相互污染,提高设备的工作效率和安全性。

因此,正确选用机械密封比压非常重要,下面将从几个方面介绍机械密封比压的选用原则。

一、根据工作压力确定机械密封比压机械密封比压是机械密封中一个重要的参数,它直接决定了机械密封所能承受的最大压力。

因此,在选用机械密封时,需要根据所在环境的压力大小来确定比压大小。

一般来说,机械密封的比压应该略大于工作环境的最大压力,这样才能保证机械密封的正常运行。

二、根据工作温度选择机械密封比压机械密封的材料以及密封面都会受到温度的影响,因此,在选择机械密封时,需要考虑所在环境的工作温度。

对于高温环境,比压应该选择较大,以保证机械密封能够承受高温环境下的压力和热膨胀;对于低温环境,比压应该选择较小,以避免机械密封因为过度紧张而导致泄漏。

三、根据工作介质选择机械密封比压不同的工作介质具有不同的化学性质和物理性质,对机械密封的材料以及密封面有不同的腐蚀和磨损作用。

因此,在选择机械密封时,需要考虑所在环境的工作介质。

对于腐蚀性介质,比压应该选择较大,以提高机械密封的耐腐蚀性;对于粘性大的介质,比压应该选择较小,以避免机械密封过度磨损。

四、根据工作形态选择机械密封比压工作形态是指工作介质的状态,比如固体、液体、气体等。

不同的形态对机械密封的要求也不同。

对于液态介质,比压应该选择稍大一些;对于气态介质,比压应该选择稍小一些,以避免机械密封运行不稳定。

五、根据种类选择机械密封比压机械密封根据其结构和应用范围,可以分为单端机械密封、双端机械密封、外置机械密封等。

不同种类的机械密封有不同的比压范围,因此,在选型时需要注意相应的比压范围。

(完整word版)机械密封端面比压的确定

(完整word版)机械密封端面比压的确定

机械密封端面比压的确定润滑油作业部许松涛2007年11月2日机械密封端面比压的确定摘要:泵是石油化工企业最主要和常见的机械设备,由于工艺条件的要求,以及人们经济意识和环保意识的提高,近年来泵密封的泄漏越来越受到关注。

泵的密封是防止介质从泵轴周围的间隙处泄漏,或空气从间隙处侵入泵体。

机械密封作为石化企业泵最常见的密封形式,占重要地位,机械密封的端面比压是影响密封性能和使用寿命的最主要因素之一。

文章结合实际工作中机械密封的安装及维修情况,对密封的端面比压在计算、校核中的一些问题进行分析,以便于确定压缩量,能对机械密封的使用情况有所改善。

关键词:机械密封端面比压分析1.机械密封工作原理及常见结构型式机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。

1、静止环(静环)2、旋转环(动环)3、弹性元件4、弹簧座5、紧定螺钉6、旋转环辅助密封圈7、防转销8、静止环辅助密封圈9、固定压盖图1——机械密封结构示意图常用机械密封结构如图1所示。

旋转环和静止环往往还可根据它们是否具有轴向补偿能力而称为补偿环或非补偿环。

机械密封中流体可能泄漏的途径有如图1中的A、B、C、D四个通道。

C、D泄漏通道分别是静止环与压盖、压盖与壳体之间的密封,二者均属静密封。

B通道是旋转环与轴之间的密封,当端面摩擦磨损后,它仅仅能追随补偿环沿轴向作微量的移动,实际上仍然是一个相对静密封。

因此,这些泄漏通道相对来说比较容易封堵。

静密封元件最常用的有橡胶O形圈或聚四氟乙烯V形圈,而作为补偿环的旋转环或静止环辅助密封,有时采用兼备弹性元件功能的橡胶、聚四氟乙烯或金属波纹管的结构。

A通道则是旋转环与静止环的端面彼此贴合作相对滑动的动密封,它是机械密封装置中的主密封,也是决定机械密封性能和寿命的关键。

因此,对密封端面的加工要求很高,同时为了使密封端面间保持必要的润滑液膜,必须严格控制端面上的单位面积压力,压力过大,不易形成稳定的润滑液膜,会加速端面的磨损;压力过小,泄漏量增加。

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机械密封比压选用原则《液气压世界》2008年第3期阅读次数:370【关键词】机械密封,载荷,承载能力,比载荷,流体膜压,微凸体接,触比压【摘要】对各种不同密封型式、摩擦状态、密封面形状和流体相态的密封面载荷和承载能力作了具体分析,有利于对密封面比压的深入了解。

对一些不切实际的选用原则和密封面比压的概念与数据进行了讨论分析,并给出明确的密封面比压新概念,以及如何验算密封面比压的具体计算方法。

介绍了相关算例和数据资料。

为了保证机械密封可靠、长寿命运转,长期以来许多密封工作者千方百计地努力设确选用密封面比压,并以此来反映密封是否能够正常工作。

由于设计时所用的计算方法不够完善,所以在使用过程中形成的密封面比压的平均值,可能与设计时确定的计算值相差很大。

究其原因是对密封面比压的概念、用法和依据了解有些不全面,或混淆不清,甚至不正确。

因此,有必要用摩擦学有关的新观点、新概念、新技术和新知识,对密封面的比压作一系统、完整及全面的研讨,以便得出正确的看法和计算方法,特别是下面关于比压选用原则,可供机械密封的设计、制造、使用和维护人员参考。

1、密封面载荷和承载能力在机械密封的使用实践中,对机械密封的密封面比压有许多叫法。

过去称作密封端面上单位面积所受的力,或作用在密封环带上单位面积上净剩的闭合力。

近来有密封面微凸体接触比压(简称密封面比压)、单位接触压力和平均接触压力等叫法。

为了便于对密封面比压有所了解,首先来分析密封面载荷和承载能力的轴向平衡。

机械密封密封面的轴向载荷和承载能力示意,见图1。

图1 密封面轴向载荷和总承载能力示图1.1 轴向载荷和总承载能力的平衡机械密封轴向作用在密封面上的总载荷P g,包括流体压力作用载荷Pf和弹簧预加载荷P sp,即:P g=P f+P sp (1)承受这一密封面载荷的是总承载能力W,它包括流体膜承载能力W f和微凸体承载能力W c。

流体膜承载能力包括流体膜静压承载能力W st和流体膜动压承载能力W dyn,即:W=W f+W c=W st+W dyn+W c (2)在稳定工况下两者是相互平衡的,即:P g≡W (3)1.2 载荷和比载荷通常在密封系统压差p s较低时,虽然由于结构关系流体作用面积A s大于密封面面积A f,但轴向总载荷不大,密封面的流体膜和微凸体的承载能力是足够的。

则流体压力作用载荷为:P f=p s A s随着密封系统压差p s的增高,为了减轻轴向载荷,除了保证必要的弹簧预加载荷外,采用平衡型机械密封结构以减小流体作用面积。

流体作用面积A s与密封面面积A f之比,通常叫做面积比,即:B=A s/A f因为B又表示了轴向载荷的平衡关系,所以又称为平衡比。

于是流体压力作用载荷可以表示为:P f=Bp s A f通常,非平衡型机械密封的平衡比B>1,而平衡型机械密封的平衡比B≤1。

密封面载荷为:P g=P sp+Bp s A f密封面的比载荷为:p g=P g/A f=p sp+Bp s (5)式中,p sp为弹簧比载荷,N/m2。

由此可见,密封面的载荷和比载荷主要决定于密封工况(密封系统流体压差ps)、弹簧的预加载荷P sp(或弹簧比载荷p sp)、流体作用面积A s或密封面面积A f以及平衡比B。

密封面比载荷p g与系统流体压差p s之比可定义为载荷系数,即:K g=p g/p s=B+p sp/p s (6)机械密封的密封面载荷和比载荷用于确定工况参数、计算泄漏量和总结试验数据,如工况参数为可表示:G=μvb/P g=μn/p g (7)则接触式机械密封的泄漏量为:Q=πD m p s h2S/p g2 (8)1.3 总承载能力和膜压与比压支持密封面载荷的是密封面总承载能力W,除以密封面面积Af便可得出单位密封面面积承载能力W,它包括流体膜膜压pm(流体膜静压pst与流体膜动压pdyn)和微凸体接触比压pc,即:(9)机械密封的流体膜膜压分布取决于密封面形状、介质的性质和相态等,必须按具体情况来确定,即平均膜压为:(10)流体膜膜压pm与系统流体压差ps之比可定义为膜压系数Km,即:K m=p m/p s (11)由膜压系数说明,沿密封面径向膜压的分布可以根据不同的摩擦状态、密封面结构形状和不同相态等条件来确定。

从摩擦学角度考虑,密封面(微凸体接触)比压p c等于材料的抗压强度σc和微凸体承载面积比b m的乘积。

而b m又取决于膜厚h与说明表面粗糙度的均方根偏差σ之比(膜厚比λ),即:p c=σc b m (12)利用高斯分布可以得出微凸体承载面积比:(13)其中膜厚比λ=h/σ,其与微凸体承载面积比b m的关系见表1。

对于混合摩擦的机械密封,膜厚比λ为2.0~3.0。

通过轴向力平衡可以得出稳定工况下的p g=p sp+Bp s=p m+p c,于是在一般情况下,接触式机械密封的密封面比压应与其它各项协调,则得:p c=p sp+(B-K m)p s (14)表1 机械密封相对膜厚比与微凸体承载面积比关系由此可见,密封面的比压是接触式机械密封必要的密封面微凸体承载能力,而不是单位面积净剩的闭合力,也不能笼统地认为只是密封端面上单位面积所受的力。

密封面比压的大小不仅取决于材料强度、表面结构、微凸体承载面积和相对膜厚,还应与密封工况(密封系统流体压差ps)、弹簧比载荷p sp和平衡比B等协调,同时必须与流体膜膜压p m或膜压系数K m相适应。

通常用流体膜承载比K f和微凸体承载比K d来反映它们之间的协调关系,即流体膜承载比为:K f=p m/p g=K m/K g (15)而微凸体承载比为:K d=p c/p g=K c/K g (15a)式(15)表示流体膜承受载荷的百分率,而式(15a)表示微凸体承受载荷的百分率。

密封面比压通常用来校核机械密封的密封性和耐磨密封性,以及说明密封所处的状态。

为了保证接触式密封密封面(闭合)的密封性,密封面比压必须大于0,即p c>0。

为了保证必要的耐磨性,密封面比压值必须小于许用密封面比压值,即:p c<[p c] (16)或机械密封的p c v值必须小于许用值,即:p c v<[p c v] (16a)或p c<[p c v]/v (16b)为了校核机械密封干运转(9000h)时的耐磨性,使工作的比载荷p g v值小于许用的[p g v]值,即:p g v<[p g v] (17)或p g<[p g v]/v (17a)为了校核热强度,热强度准则(p c v)max的大小应该满足:p c≤(p c v)max/v (18)其中(18a)式中,σt为抗强度,k为导热率,α为膨胀系数,E为弹性模量,耐热冲击系数ThSP=σλ/αE(不同密封副材料可查表2),f为摩擦因数,a为环厚。

表2 密封材料耐热冲击系数为了判断摩擦状态,可以根据密封面比压p c和密封副中软密封面材料的抗压强度σc,求出微凸体承载面积比b m,再进一步得到膜厚比λ值,于是便可判断出所处的摩擦状态。

2 不同情况下膜压系数2.1 不同密封型式和摩擦状态(1)非接触式密封--流体摩擦流体摩擦工况下的膜压系数:K m=K g=B+p sp/p s (19)(2)接触式密封--混合摩擦在混合摩擦工况下膜压系数分为3种情况。

①平行面密封对于平行面液体端面密封,液体膜压沿密封面半径线性分布,膜压系数K m1≈1/2;对于平行面气体端面密封,气体膜压沿密封面半径按凸状抛物线分布,膜压系数K mg≈2/3。

②收敛面密封对于收敛面非接触式密封,流体膜压沿密封面半径按凸状抛物线分布,膜压系数K m>1/2;对于收敛面接触式密封,流体膜压沿密封面半径抛物线分布,膜压系数K m>1/2。

收敛面机械密封的膜压系数可以近似地按下式计算:K m=1/(1+β) (20)式中,β=h1/h2,h1为密封面侧间隙(膜厚),h2为密封面外侧间隙(膜厚)。

③扩散面密封对于扩散面非接触式密封,流体膜压沿密封面半径按凹状抛物线分布,膜压系数K m<1/2;对于扩散面接触式密封,流体膜压沿密封面半径抛物线分布,膜压系数K m<1/2。

2.2 不同相态机械密封对于轻烃泵一类的混相机械密封,其密封面间存在相变,因而可能出现不同相态。

就密封面间相态来说,根据沸腾(相变)半径的不同,有全液相(R b≤R1)、全汽(气)相(R b≥R2)和气液混相(R1<R b<R2),而气液混相又可以分为似液相(R1<R b R2)和似汽相(R1 R b<R2)。

①液相对于液相密封,其膜压沿密封面径向线性下降,膜压系数K m1≈1/2,其密封面比压近似按式(14)计算。

对于置式密封,其膜压系数可按下式计算:(21)②气(汽)相对于气(汽)相密封,其膜压沿密封面径向抛物线下降,膜压系数K mg≈2/3,相应的密封面比压近似地按式(14)计算。

对于置式密封,考虑到过程是等温膨胀,其膜压系数可按下式计算:(22)③气液混相对于气液混相密封,例如液态烃密封,其膜压按先线性,后抛物线下降。

例如近似地取膜压系数K mm=0.707,则密封面比压为p cm=p sp+(B-0.707)p s。

也可近似地用下式计算气液混相密封膜压系数:(23)由此可见,气液混相机械密封的膜压系数主要取决于介质的饱和蒸汽压p t与密封压差p s之比(相对饱和蒸汽压p t')、沸腾半径R b与密封面外半径R2之比(相对沸腾半径R b')和密封面外半径比R1'。

精确的膜压系数表达式为:当n=2(等温膨胀)时,不同相态的膜压系数为:(24)以上公式的解法可以参见有关文献。

其中相变半径可以按下列超越方程来确定:(25)此外,还可以足够精确地用下式确定气液混相机械密封的膜压系数和沸腾半径:(24a)(25a)。

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