內(nèi)冷式機械密封泵的數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、泵的密封冷卻問題長期以來都引起人們的不斷思索和改進，新技術(shù)不斷替代舊技術(shù)，不斷推動著泵的設(shè)計思路。泵的密封和冷卻問題卻是個比較復(fù)雜的問題。但是，一項好的技術(shù)卻能夠給泵的密封冷卻問題帶來十分大的收益。因此研究內(nèi)冷式機械密封泵并找到最優(yōu)的設(shè)計方案是十分有意義的。本文中，應(yīng)用數(shù)值模擬軟件Fluent對普通的離心泵和泵軸開孔的內(nèi)冷式機械密封泵的在運行時的內(nèi)部壓力場、速度場和溫度場進行了數(shù)值模擬研究，并通過實驗測試的方法對結(jié)果的可靠性進行驗證，希

2、望將模擬結(jié)果應(yīng)用到實際工程當中。
　　本文首先從理論的角度闡述了CFD數(shù)值計算的原理和方法，然后建立二維模型并劃分網(wǎng)格。在設(shè)置了初始條件和邊界條件后，對普通離心泵以及本文重點研究對象內(nèi)冷式機械密封泵進行了數(shù)值模擬，最后利用實驗對模擬數(shù)據(jù)進行驗證。本文的具體內(nèi)容及成果如下:
　　1.對泵軸開孔6mm的內(nèi)冷式機械密封泵進行模擬研究，結(jié)果表明，隨著運行時間的增加，熱源處溫度先上升后下降，然后趨于平穩(wěn)。正是這樣的一個創(chuàng)新思路開辟了新

3、的內(nèi)冷卻流道，流體在其中循環(huán)，對熱源處進行了冷卻。同時，冷卻流體還能帶走熱源處的累積的雜質(zhì)。若從長遠考慮，這樣的設(shè)計對增加泵的運行壽命起到了不可忽視的作用。
　　2.首先選擇對普通離心泵和泵軸開孔6mm的內(nèi)冷式機械密封泵進行數(shù)值模擬，分析其壓力分布、速度分布和溫度分布。結(jié)果表明，在冷卻流道內(nèi)，后者的壓力分布相對平穩(wěn)，速度分布均勻且沒有渦流。同時,從溫度分布看，熱源處的熱量被不斷地帶走。顯然，內(nèi)冷式機械密封泵要優(yōu)于普通離心泵。

4、>　　3.其次選擇了2臺內(nèi)冷式機械密封泵做對比模擬，1臺泵軸開孔6mm，另1臺開孔8mm。兩個泵的內(nèi)部壓力場分布基本一樣。由于開孔孔徑差距僅為2mm，效果并不是很明顯?？梢酝茰y，如果開孔孔徑能夠再大一些，效果會更好。當流場穩(wěn)定后，不難看出，盡管在狹長通道出口側(cè)主流區(qū)這一部分有明顯的渦流，但是在內(nèi)冷卻流道內(nèi)，速度分布十分均勻，這為冷卻流體帶走多余熱量創(chuàng)造了較好的條件。在溫度分布中，兩者的熱源處溫度最高且溫度相當，前者溫度在52℃左右，后者