本書共分五章,在介紹螺旋槽干氣密封基本理論的基礎(chǔ)上分別從基于滑移邊界的螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的計(jì)算及其優(yōu)化、基于熱力耦合
變形的干氣密封流場(chǎng)的計(jì)算及其優(yōu)化、氣膜密封環(huán)系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)及穩(wěn)定性分析、螺旋槽干氣密封特性參數(shù)的試驗(yàn)研究這四個(gè)方面,探討了螺旋槽干氣密封動(dòng)力學(xué)行為。其中,重點(diǎn)對(duì)螺旋槽干氣密封微尺度氣膜流場(chǎng)及其振動(dòng)特性進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)研究,揭示了滑移邊界條件下熱力耦合變形密封環(huán)間氣膜的壓力、速度和溫度分布規(guī)律,并利用Floquet指數(shù)方法研究了氣膜密封環(huán)系統(tǒng)分岔問題,探尋了振動(dòng)失穩(wěn)的螺旋角范圍。希望本書的內(nèi)容能為干氣密封優(yōu)化設(shè)計(jì)及其可靠性運(yùn)行奠定理論基礎(chǔ)。
近年來,隨著密封技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,出現(xiàn)了一種被稱為干式氣體密封(干氣密封)的新型軸端密封。它解決了多年來機(jī)械密封一直不能干運(yùn)轉(zhuǎn)的難題。這種密封采用氣體作為密封介質(zhì),是一種非接觸式新型軸端密封。相對(duì)于傳統(tǒng)的接觸式機(jī)械密封,這種密封具有以下優(yōu)點(diǎn):運(yùn)行無磨損,功耗;泄漏量小,可實(shí)現(xiàn)零泄漏或者零逸出。越來越多的泵、壓縮機(jī)、膨脹機(jī)和汽輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械采用了此類密封。干氣密封技術(shù)源于國(guó)外,且我國(guó)的干氣密封產(chǎn)品長(zhǎng)期以來主要依賴進(jìn)口。干氣密封技術(shù)的研究及產(chǎn)品的開發(fā)在我國(guó)尚處于起步階段,也還未建立起一套完整的干氣密封產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)以及制造體系。因此,開展干氣密封技術(shù)的研究對(duì)于提高我國(guó)密封技術(shù)的整體水平,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
干氣密封運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),其內(nèi)部氣體流動(dòng)的尺度為微米級(jí),一般也稱微尺度。由于沒有相應(yīng)的微尺度下的流動(dòng)計(jì)算方法,依照經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的不可靠性很大,不良的設(shè)計(jì)常常導(dǎo)致干摩擦或泄漏量超標(biāo)等諸多問題隨著尺寸的微小化,在宏觀流動(dòng)中可忽略的一些影響因素變得重要起來,由于尺度效應(yīng)、表面效應(yīng)等因素的影響,微小槽道中的流動(dòng)呈現(xiàn)出一些與宏觀流動(dòng)不同的現(xiàn)象。為此,本書在編寫過程中力求體現(xiàn)如下特點(diǎn):將微尺度流體力學(xué)及非線性動(dòng)力學(xué)應(yīng)用于螺旋槽干氣密封內(nèi)部氣體流動(dòng)場(chǎng)中,揭示影響微尺度下流動(dòng)的內(nèi)部因素,并根據(jù)此理論進(jìn)行螺旋槽干氣密封的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
本書主要內(nèi)容匯集了國(guó)家自然科學(xué)基金、高等學(xué)校博士基金、甘肅省自然科學(xué)基金等資助項(xiàng)目的研究成果,重點(diǎn)對(duì)螺旋槽干氣密封微尺度氣膜流場(chǎng)及其振動(dòng)特性進(jìn)行了理論分析和試驗(yàn)研究,揭示了滑移邊界條件下熱力耦合變形密封環(huán)間氣膜的壓力、速度和溫度分布規(guī)律,研究了氣膜密封環(huán)系統(tǒng)分岔問題,探尋了振動(dòng)失穩(wěn)的結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍。
近年來,我們的研究成果得到了潤(rùn)滑和密封界的廣泛關(guān)注,常常有國(guó)內(nèi)外的同行和企業(yè)技術(shù)人員向我們索要有關(guān)論文或試驗(yàn)數(shù)據(jù),也有一些國(guó)內(nèi)密封企業(yè)上門咨詢。為了總結(jié)我們的研究工作,便于與密封同行的交流,同時(shí)為研究生提供一本干氣密封動(dòng)力學(xué)研究的參考教材,我們決定整理出版本書。
本書由丁雪興、張偉政、俞樹榮、韓明君、翟霄著。
衷心感謝中國(guó)液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)學(xué)會(huì)流體工程分會(huì)密封專業(yè)委員會(huì)主任、合肥通用機(jī)械研究院副院長(zhǎng)李鯤教授,在百忙中為本書作序。
衷心感謝成都一通密封有限公司和湖北天力敏科技有限公司為編著者的研究提供了干氣密封性能試驗(yàn)幫助。
衷心感謝編著者的研究生做了大量的文字輸入、整理和插圖等工作。
本書如不妥之處,敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。
俞樹榮,為教授、博導(dǎo)。1984年大連工學(xué)院化工機(jī)械碩士畢業(yè),后在甘肅工業(yè)大學(xué)(現(xiàn)蘭州理工大學(xué))歷任教研室主任、系主任、院長(zhǎng),現(xiàn)為蘭州理工大學(xué)副校長(zhǎng)。一直從事石化過程機(jī)械的科研和教學(xué)工作。曾在我社和化工社出版多部專著和教材,以及參與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。該書是作者領(lǐng)導(dǎo)下的蘭州理工大學(xué)流體密封團(tuán)隊(duì),在干氣密封研究中卓有成效,已發(fā)表高水平論文50余篇,其中SCI、EI收錄21篇,在國(guó)內(nèi)密封領(lǐng)域中有一定的影響力。
序前
言
第1章螺旋槽干氣密封的基本理論!
1.1工作原理、特點(diǎn)及應(yīng)用
1.2力學(xué)模型與受力分析
1.3結(jié)構(gòu)、材料和參數(shù)
1.4流體動(dòng)壓潤(rùn)滑理論
參考文獻(xiàn)
第2章基于滑移邊界的螺旋槽干氣密封流場(chǎng)的計(jì)算及其優(yōu)化
2.1計(jì)算方法
2.2螺旋槽內(nèi)微尺度氣膜潤(rùn)滑的邊值問題
2.3近似求解
2.4基于二階滑移邊界條件的螺旋槽干氣密封協(xié)調(diào)優(yōu)化
參考文獻(xiàn)
第3章基于熱力耦合變形的干氣密封流場(chǎng)的計(jì)算及其優(yōu)化
3.1干氣密封的熱彈變形及其流動(dòng)特性分析
3.2干氣密封力變形下的流動(dòng)特性及分析
3.3密封環(huán)熱力耦合變形的流場(chǎng)計(jì)算
3.4基于熱力耦合變形的螺旋槽幾何參數(shù)優(yōu)化!
參考文獻(xiàn)
第4章氣膜密封環(huán)系統(tǒng)振動(dòng)響應(yīng)及穩(wěn)定性分析
4.1軸向振動(dòng)響應(yīng)及失穩(wěn)分析
4.2角向振動(dòng)響應(yīng)及失穩(wěn)分析
4.3熱耗散變形下的干氣密封系統(tǒng)軸向振動(dòng)穩(wěn)定性分析
4.4熱耗散變形下的干氣密封系統(tǒng)角向擺動(dòng)穩(wěn)定性分析
參考文獻(xiàn)
第5章螺旋槽干氣密封特性參數(shù)的試驗(yàn)研究
5.1螺旋槽干氣密封測(cè)試系統(tǒng)
5.2試驗(yàn)用樣機(jī)的主要參數(shù)
5.3干氣密封特性參數(shù)的測(cè)試技術(shù)!
5.4特性參數(shù)的測(cè)定結(jié)果與分析
參考文獻(xiàn)