涡旋压缩机的径向迷宫密封研究*

针对涡旋压缩机径向密封难以实现的难题,提出一种径向迷宫密封。用几何学和热力学方法证明基圆渐开线型涡旋压缩机径向光滑间隙密封中的泄漏气速达到声速,分析径向光滑间隙密封中泄漏气体的热力变化过程,根据临界截面上气体的气动热力特性,推导出考虑边界层摩擦损失的径向光滑间隙密封泄漏量的算法,根据能量方程和连续性方程,推导出判定径向迷宫密封中泄漏气速是否达到声速的判别式和径向迷宫密封泄漏量的算法。计算和实测两种密封在一系列相邻压缩腔压差对应下的泄漏量。理论计算和试验对比表明,给出的两种密封泄漏量的算法正确;径向光滑间隙密封和径向迷宫密封的泄漏量均随着相邻压缩腔压差的增大而增大;径向迷宫密封的直通效应随着相邻压缩腔压差的增大而更加明显;径向迷宫密封泄漏量实测值约为径向光滑间隙密封泄漏量实测值的79%,说明径向迷宫密封的密封性能优于径向光滑间隙密封的密封性能。     

间隙宽度对类迷宫密封性能的影响

类迷宫密封由于其结构的特殊性,内部流体流动也有别于迷宫密封。利用FLUENT软件分析密封间隙对类迷宫密封性能的影响,并与传统迷宫密封内部流场进行对比。结果表明：在同等尺寸条件下,类迷宫密封湍流流体流动在槽向上比迷宫密封明显,在研究类迷宫密封时槽向流动不可忽略;间隙宽度对泄漏特性影响较大,随着间隙宽度的增大,流体速度降低,节流效应减弱,泄漏量增大。     

迷宫密封泄漏量的计算方法

一、理想迷宫密封图1是理想迷宫密封流道的简图。密封齿连续排列成许多间隙,各齿泄漏面积相等,两齿片之间的膨胀室要适当大些,理想气体通过间隙的流动为等熵膨胀,在间隙中所转变的动能又全部消耗在下一个膨胀室内,各腔内总温保持不变,膨胀室出口即下一密封间隙入口前的气流速度(称渐近速度)为零。气体经过下     

密封间隙对迷宫密封性能影响的三维数值分析

目前迷宫密封机制的数值模拟主要采用二维模型.为更准确地模拟迷宫密封的性能,在考虑周向湍流的情况下,建立迷宫密封的三维模型;采用GAMBIT对迷宫间隙进行非结构化网格划分,模拟密封间隙对迷宫密封性能的影响,并与二维截面模型模拟结果进行对比.结果表明:在考虑周向湍流的影响下,泄漏量相对于仅考虑横向及纵向湍流的影响有明显的减少,表明周向湍流的作用加剧了密封腔内的能量耗散,密封腔内节流效应显著,对整体的迷宫密封效果起到不可忽视的作用;随着间隙宽度的增大,流体速度降低,迷宫间隙内的节流效应降低,泄漏量逐渐增大.     

透平压缩机械一种消振型迷宫密封的研究

研究了高参数透平压缩机械迷宫密封气流激振的机理，提出了一种消振型迷宫密封结构，试验结果证明在密封腔内加入纵向阻挡片，有效地阻止流体在腔内的周向旋转，提高了密封刚度，获得了满意的消振效果。     

小迷宫密封间隙对离心制冷压缩机性能的影响

为探讨小迷宫密封间隙设计条件下离心制冷压缩机性能变化规律,以离心制冷压缩机为研究对象,通过CFD方法对压缩机叶轮和迷宫密封内的流动进行模拟.研究结果表明:迷宫密封内的流体压力近似呈阶梯状降低;在叶轮入口流量相同时,随密封间隙增大,泄漏量和泄漏损失系数在小流量工况下增大的幅度较大;在同一密封间隙下,随着压缩机叶轮入口流量...     

活塞式制冷压缩机活塞与汽缸间隙迷宫密封的理论研究

对活塞式制冷压缩机工作过程进行了数值模拟,建立了活塞与汽缸迷宫密封的数学模型,分析了泄漏量随活塞与汽缸间隙及迷宫槽间距变化的关系.     

高压离心式压缩机轴向推力研究

采用现代三维计算流体动力学CFD技术,对高压离心压缩机轴向推力进行分析.建立了叶轮间隙和迷宫密封的整体模型,并充分考虑了叶轮两侧密封对轴向推力的影响.     

基于二次回归正交试验的迷宫密封优化设计

基于二次回归正交试验,结合数值模拟方法,研究各结构参数及其共同作用对迷宫密封泄漏量的影响,并建立可靠且不失拟的回归方程对迷宫密封的结构参数进行优化。正交试验结果表明:汽封腔深、凸台高度、汽封齿厚和齿顶间隙对泄漏量均有较大的影响,其中齿顶间隙对泄漏量的影响最为显著;四者之间的交互项对泄漏量也有一定的影响且存在着使泄漏量最小的最佳结构参数。通过检验,回归方程具有较好的显著性和不失拟性。通过对优化前、后迷宫密封内流场特性的分析可知:优化后的迷宫密封齿顶熵增升高、能量耗散大、腔室内平均速度低、惯性作用弱,从而具有更好的阻漏作用。     

基于正交试验的迷宫密封性能分析研究

针对影响往复迷宫压缩机密封性能因素,探究迷宫密封泄漏量与影响因素之间的关系。本文结合FLUENT软件中的动网格技术和正交试验法,对影响迷宫密封泄漏量的关键参数进行对比分析[1,2],从而获得该模型的最优方案,通过模拟仿真和理论计算验证其正确性。结果表明:迷宫密封参数对泄漏量的影响程度的大小顺序为:密封间隙、进出口压比、空腔深度、活塞速度,该模型的最优方案为间隙0.3mm、进出口压比3、空腔深度1.0mm、活塞速度5m/s。     

涡旋压缩机径向迷宫密封迷宫槽的优化研究

针对涡旋压缩机的直通型径向密封效果欠佳的难题,提出了多种形式的迷宫槽结构。采用GAMBIT软件建立迷宫槽非结构化网格模型,利用FLUENT软件模拟计算了迷宫槽内的流体流动状态及泄漏损失,搭建迷宫槽的烟雾示踪剂试验台,结合试验分析了泄漏气体的泄漏流动状态及泄漏损失。结果表明:理论分析与模拟计算的泄漏损失情况相吻合;泄漏会随着间隙的增大和漩涡的增加而增大;槽型对泄漏量的影响会随着间隙的增大而逐渐减小;得到了双阶梯槽在间隙为0.002mm时的密封性能最好。为涡旋压缩机迷宫密封的优化设计拓宽了思路。     

迷宫密封的间隙研究

从转子静挠度、经向跳动、轴承偏心值及转子热变形等四个方面讨论了理论间隙的影响因素。重点研究了迷宫密封半径间隙的计算问题。指出了在密封设计上的注意事项。     

离心压缩机气流激振实例分析

离心压缩机在运行过程中由于密封腔中的气流有旋转,使周向压力分布的变化与转子和密封腔之间的间隙变化不完全对应,最高压力点滞后密封腔最小间隙一定角度。特别是在一些扩容改造的离心压缩机组,为了提高效率,将密封的间隙降得很低,使得气流的激振更加突出。本文结合某台离心压缩机出现的气流激振故障,指出了解决气流激振的基本方法并成功完成了对该压缩机的技术改造。     

透平压缩机迷宫密封泄漏量的数值仿真研究

给出了适用于透平压缩机迷宫密封泄漏量的修正模型,并用修正模型对变结构参数下的泄漏量进行规律研究.通过采用工程常用迷宫密封泄漏量理论公式,计算了不同压比下透平压缩机典型平滑型和曲折型迷宫密封流量系数,对比了试验结果,修正了流量系数值;在此基础上,进一步研究了不同间隙和齿数下泄漏量的规律,以研究参数变化对泄漏量的影响.研究结果表明:对于平滑型密封结构,修正模型的修正系数可选择在0.8~1.2;对于曲折型密封结构,修正模型的修正系数可选择在0.7~0.8.本文提供了一种较为准确、工程性的透平压缩机迷宫密封泄漏量模型的修正系数.     

基于数值方法的疏齿密封流场分析和泄漏量影响因素

该研究采用CFD方法,对不同结构、不同形状的疏齿密封的流场和泄漏量的影响因素进行了研究。计算了疏齿密封内汽流的压力分布以及速度分布,分析了汽流在最后一个密封齿处达到临界速度的条件。分别讨论了疏齿密封入口压力,密封齿顶间隙,密封齿腔室长度,密封齿厚度以及密封齿形状对汽流流场和泄漏量的影响,并且指出交错齿迷宫密封和带有凸肩的密封具有较好的密封效果。论述了汽轮机组等旋转设备应如何选择密封参数。     

基于CFD的双侧迷宫密封结构气缸侧密封齿优化

针对压缩机迷宫密封内部流场与泄漏量问题,对双侧迷宫密封结构中的气缸侧密封齿展开优化研究。设计三角形、矩形、摆线形3种气缸侧密封齿结构,选用不同的气缸与活塞侧密封齿的齿高、齿宽、密封齿间隙的几何比例（1∶2、1∶3、1∶4、1∶5、1∶6）,建立不同结构的双侧密封齿密封模型,对其密封性能进行CFD动网格瞬态模拟,并与单侧密封齿密封结构进行了比较。结果表明：双侧密封齿密封结构的泄漏量相比单侧密封齿密封结构下降了25.8%~56.0%;3种不同形状的气缸侧密封齿密封性能由高到低依次为三角形、矩形、摆线形;不同几何比例的气缸侧密封齿模型中,密封性能从强到弱排列为1∶4、1∶5、1∶2、1∶6、1∶3。气缸侧与活塞侧迷宫齿几何比例为1∶4的三角形气缸侧密封齿结构的密封性能最优,相比单侧密封齿密封结构泄漏量下降了56%。     

活塞式制冷压缩机活塞与汽缸间隙宫密封的理论研究

对活塞式制冷压缩机工作过程进行了数值模拟，建立了活塞与汽缸迷宫密封的数学模型，分析了泄漏有活与汽缸间隙及这宫槽间距变化的关系。     

热固耦合形变对BOG压缩机迷宫密封间隙的影响

大型BOG往复压缩机的压缩介质温度很低,气缸和活塞体在工作中承受着较大的应力载荷和温度负荷,变量对密封间隙的影响。结果表明:在热固耦合作用下,活塞和气缸两者变形量最大值均发生在活塞向上压缩的行程末端,其中,气缸变形量最大发生在缸体顶沿位置,活塞最大变形发生在活塞顶部端面中间环形部位。模拟分析表明,活塞与气缸产生的变形可使该大型BOG往复式压缩机压缩过程中密檿檿檿檿檿檿檿对活塞与气缸的间隙产生显著影响,并间接影响迷宫密封性能。为研究热固耦合形变对迷宫密封的影响,以某大型BOG往复式压缩机为例,以ANSYS Workbench为仿真平台,采用热固耦合方法对气缸和活塞进行仿真分析,得到气缸与活塞在热固耦合作用下的形变规律,确定其形封间隙增加0. 1～0. 15 mm的变形量。     

影响迷宫密封因素的分析

运用Fluent模拟仿真技术及经验对比,对影响迷宫密封性能的主要参数:空腔形状、数量、间隔和密封间隙进行分析研究,找出对迷宫密封的影响规律及其优化。得出:在不同形状的空腔结构对比下,一定深宽比下的矩形齿具有与半圆齿形一样好的密封性;任一空腔尺寸下都存在一个最优的空腔数量,在保证泄漏量下空腔利用率最高,而且随着空腔尺寸的增加,最佳空腔数量有减少趋势;随着密封间隙的增大,泄漏量逐渐增大;空腔间隔在一定压强与密封间隙下存在最优值。得出在进出口压比为3,间隙为0.2 mm,齿厚为0.2 mm时迷宫密封效果最好。     

超临界二氧化碳喷染器中平滑式迷宫密封结构对密封性的影响

为研究超临界二氧化碳喷染器平滑式迷宫密封结构对其密封性能的影响,使用FLUENT模拟迷宫密封内部流场,分析迷宫密封中二氧化碳运动和能量转换;探讨节流间隙尺寸、密封齿形状和齿顶圆角大小对迷宫密封密封性能的影响。结果表明:迷宫密封密封性能与节流间隙尺寸呈线性关系,密封性能随节流间隙减小而提升;平行四边形、正梯形和后侧梯形节流齿迷宫密封的密封性能较好,其中为正梯形节流齿迷宫密封的密封性能更加优异;随着齿顶圆角减小,二氧化碳在迷宫密封的流动阻力越大,迷宫密封的密封性能越好。