中高温密封端面轴向变形及液膜汽化特性研究

为研究中高温液体动压型机械密封端面变形规律及液膜汽化特性,建立涉及汽液两相流和密封环变形的计算模型;以螺旋槽液体机械密封为例,研究不同介质温度下密封端面轴向变形特征,以及润滑膜压力、温度及汽化特性与端面变形的关系。研究表明：动环最大、最小轴向变形分别位于螺旋槽的迎风侧堰区内径侧附近、背风侧中部,槽堰区的轴向变形呈周向波浪式变化;密封端面变形导致坝区膜压、膜温升高且堰区液膜汽化程度明显提高;介质温度升高时,润滑膜温度明显升高、开启力下降,坝区保持低汽化程度,堰区汽化程度提升明显,且当介质温度达393 K后,汽化程度的增速明显加大,即存在汽化突增的介质温度值;转速增大,润滑膜整体汽化程度下降。     

多孔端面液体机械密封摩擦性能的数值分析

为了研究多孔端面机械密封的摩擦性能,应用ANSYS CFX软件对密封端面间的流场进行数值模拟,得到不同工况参数和微孔结构参数下密封端面液膜的剪切应力分布云图,并对计算结果进行分析。研究表明:剪切应力主要作用于非孔区;介质压力和微孔深度对剪切应力分布影响较小,而降低转速、减小介质黏度、增大微孔半径可以有效地减小剪切应力,降低端面的摩擦损失,延长密封的使用寿命。     

基于Fluent的螺旋槽上游泵送机械密封三维微间隙流场数值模拟

密封端面微间隙液膜特性是上游泵送机械密封性能研究的关键。采用Pro/E wildfire软件建立参数化螺旋槽上游泵送机械密封端面微间隙液膜几何模型,以清水为工作介质,使用Fluent软件,对跨尺度密封端面微间隙流场进行三维数值模拟,得到开启力及压力分布规律,并与有关测试结果进行对比分析,实验数据与模拟数值基本吻合,表明所采用的模拟方案可对螺旋槽上游泵送机械密封微间隙三维流场进行较好地描述,该方法可用于密封端面微间隙流场及性能的系统研究;对端面压强分布进行分析,结果表明,在螺旋槽外槽根处存在最大静压,液膜开启力的增大主要来源于槽根产生的最大静压。     

石灰浆液荷电雾化脱硫的化学反应动力学研究

运用烟气分析仪和PH计进行化学反应动力学试验,得到石灰浆液荷电雾化吸收SO2的反应级数、速率常数和反应速率方程,进而计算出在不同Ca/S摩尔比、SO2浓度以及荷电电压下的反应速率,并与石灰浆液荷电雾化脱硫的试验脱硫效率进行比较.结果表明:随着Ca/S摩尔比和充电电压的增大,反应速率增大,脱硫效率提高,且反应速率增大和脱硫效率提高的趋势基本一致;从微观的化学机制角度分析,雾滴荷电后确实可以增大化学反应速率,提高石灰浆液的脱硫效率,同时认为荷电对反应速率产生增益作用的原因主要是增大了单位容积内活化分子的百分数、单位接触面积上活化分子的有效碰撞次数和雾滴与烟气的接触几率.     

激光加工在非接触式动压型机械密封中的应用

综述了近年来非接触式机械密封中的发展概况,重点介绍了激光加工技术以及在机械密封端面改形及其表面处理的应用.机械密封通过端面改形技术,端面被加工成规则的螺旋槽形、微凹坑、人字形等形状,改善密封性能,实现密封的非接触,零泄露.激光技术的成熟与产品性能要求的提高是非接触式动压型机械密封发展的强大动力.尽管目前激光加工机械密封的研究应用还存在许多不足,但激光加工无疑是21世纪机械密封发展的一大趋势.     

上游泵送机械密封润滑膜固体颗粒沉积特性研究

上游泵送机械密封运行中常因固体颗粒沉积而出现动压槽堵塞失效现象,为了对微间隙润滑膜固体颗粒沉积特性进行研究,建立了密封润滑膜三维几何模型和气液固多相流计算模型,应用Mixture模型和DPM模型模拟研究了不同颗粒直径、转速、介质压力、颗粒进口体积分数和润滑膜厚度对固体颗粒沉积特性的影响规律。研究表明：来自润滑膜内径侧固体颗粒的沉积率及沉积区域均与颗粒直径、颗粒进口体积分数、密封工况和润滑膜厚度等参数有关,粒径较小、转速增大、介质压力增大和膜厚减小有利于降低颗粒沉积率;螺旋槽低压区是颗粒沉积的主要部位,且粒径、颗粒进口体积分数、转速和膜厚增大,介质压力降低,使沉积区域明显向外槽根拓展,这是螺旋槽易出现堵塞失效的原因;低转速时易在坝区出现颗粒沉积,非槽区的沉积颗粒呈周向分布。     

感应荷电喷雾静电场与荷电特性分析

感应荷电喷雾静电场的特性是感应荷电喷雾流场与静电场耦合计算的基础,也是荷电喷雾技术基础理论研究的关键之一。为了了解喷雾静电场中环状电极的感应静电场分布特性,在感应荷电机理分析和静电场物理模型建立的基础上,通过将商用FLUENT计算功能的扩展,对感应荷电喷雾中喷嘴与环状电极静电场进行数值模拟,并对静电场分布特性进行分析,结合感应荷电机理,明确感应静电场分布对喷雾液滴荷电效果的影响,从而可以通过改变静电场的分布特性改善液滴荷电质量。计算结果表明:随着充电电压的增加或电极间距的减小,电极处电场强度增强,尤其是喷嘴电极处增幅明显;电场强度沿轴向衰减迅速,故拥有高场强的电极及其附近区域是液滴感应荷电的关键,研究结论与有关试验结果相符合。因此,较高充电电压或较小电极间距(10mm以下)情况下的喷嘴与环形电极的静电场分布有利于获得较好的荷电效果和喷雾质量。     

基于正交试验法的孔槽耦合端面机械密封槽参数设计

为研究机械密封端面形貌对密封性能的影响,以具有孔槽造型端面的机械密封为对象,采用正交试验法研究螺旋角、槽深、槽径比、槽数4个参数对密封性能的影响,并应用Fluent软件对不同设计方案进行数值模拟.结果表明,研究相同数量的参数时,正交试验法比单参数法可节省80％以上的工作量,是一种十分高效的研究方法.通过模拟分析,得到以质量泄漏率、摩擦力为目标函数时的最优方案.极差分析结果表明,槽径比是对密封性能影响最大的参数.     

高电压技术在烟气脱硫中的应用研究

从SO2脱除机理、影响SO2脱除率的主要因素等方面分析比较了电离放电、荷电干式吸收剂喷射、荷电喷雾烟气脱硫等几种应用高电压技术脱硫方法的研究现状包括它们各自的技术优势、存在问题及深入研究的方向,认为:电离放电脱硫法和荷电干式吸收剂喷射脱硫法重点应在吸收剂来源成本、技术的成熟可靠、初投资及能耗的降低等方面进行深入研究,同时进一步发挥高电压技术在脱硫、脱氮、除尘等方面应用的优势,拓展应用领域,提高综合效益,使其更好地推广应用。而对荷电喷雾烟气脱硫的深入探索有望达到提高脱硫效果、降低运行成本的目的,为开发适合我国国情且易于推广的脱硫新技术开辟新途经。     

螺旋槽动压型口环密封动力特性研究

泵叶轮口环密封的动力特性与口环间隙内部流动特性乃至泵的运转稳定性密切相关,流动特性的改善可通过口环密封面造型来实现,为此,提出一种针对小间隙的"密封坝+螺旋线槽"微造型口环密封结构以期获得更优的口环密封动力特性。研究表明:层流模型和湍流模型计算得到的口环密封动力特性和密封性能在基本规律上具有较好的相似性,只是在参数变化的趋势和幅度上存在一定的差别,分析认为湍流模型能够更充分地反映微间隙、微结构对流动特性的影响;螺旋槽产生的动压效应和泵送效应随转速的升高、径向间隙的减小而增强;与光滑口环相比,螺旋槽口环能明显提高液膜最大压力值,且随动环偏心距的增大提升幅度更显著;可见螺旋槽造型能使口环转子获得更好的对中性,减少磨损,延长使用寿命。