蜂窝面迷宫密封内流动和总温升特性的研究
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迷宫密封的形式及特点和用途一、密封的作用及分类离心式压缩机若要获得良好的运行效果必须在转子与定子间保留一定间隙以避免其间的摩擦磨损以及碰撞损坏等故障的发生同时由于间隙的存在自然会引起级间和轴端的泄漏现象泄漏不仅降低了压缩机的工作效率而且还将导致环境污染甚至着火爆炸等事故因此泄漏现象是不允许产生的密封就是保留转子与定子间有适当间隙的前提下避免压缩机级间和轴端泄漏的有效措施根据压缩机的工作温度压力和气体介质有无公害等条件则密封可选用不同的结构形式并通称它为密封装置.密封装置按结构特点可分为抽气式迷宫式浮环式机械式和螺旋式等5 种形式一般有毒易燃易爆气体应选用浮环式机械式螺旋式以及抽气式等密封装置如果气体无毒无害升压较低则可选用迷宫式密封装置二、迷宫密封装置的结构特点迷宫密封的型式有:直通形迷宫、复合直通形迷宫、参差形迷宫、阶梯形迷宫等四种。
图1a为直通形迷宫,结构简单,形状很像梳齿,密封有很大的直通效应。
图1b为复合直通形迷宫,是台阶和梳齿复合组成的,使密封性能有所改善,但加工复杂,直通效应减弱。
图1c为参差形迷宫,齿间有足够的距离,膨胀腔愈大,密封效果较好。
图1d为阶梯形迷宫,结构在径向尺寸上有所变化,适用于径向-轴向密封。
图1 迷宫密封的形式三迷宫密封的工作原理为说明迷宫密封装置的密封原理我们首先对气体在密封中的流动状态进行分析当气体流过密封齿与轴表面构成的间隙时气流受到了一次节流作用气流的压力和温度下降而流速增加经过间隙之后是两密封齿形成的较大空腔如图3-5 所示气体在这一空腔容积增加速度下降并形成旋涡流动产生一定的热能因此气体在这一空腔使温度又回到了节流之前气体每经过一次间隙和随后的较大空腔气流就受到一次节流和扩容作用随着气体流经间隙和空腔数量的增多以及间隙值的减小气体的流速和压降越来越大待压力降至近似背压时气体不再继续外流从而实现了气体的密封图2 迷宫密封的工作原理四如有侵权请联系告知删除,感谢你们的配合!。
摘要迷宫密封常用于防止透平机械的泄漏,它的研究重点是减少泄漏,提高运行稳定性和延长使用寿命。
然而,如何对其泄漏量进行计算,进而对其结构进行合理设计,至今仍是人们关注的问题。
影响迷宫密封性能的因素有许多,如总体的结构型式、空腔形状及尺寸、节流间隙宽度、节流齿厚度及数量、齿形状、介质特性、压力温度条件、转轴旋转速度等。
介质在迷宫密封内的流动情况十分复杂,影响因素较多且相互关联,这增加了研究的难度,同时使研究结果相互间差异很大。
本文主要从泄漏量和密封影响因素以及迷宫密封内部流场机理等方面简要的介绍对迷宫密封特性的影响,最后简要地探讨了迷宫密封特性研究的发展方向。
关键词:迷宫密封,密封机理,发展趋势AbstractA labyrinth seal is a component used in a turbomachine to prevent the leakage of the working fluid .the emphasis of its research is to reduce leakage, improve stability and prolong working life. Nowadays people care for the way how to compute the leakage rate and how to optimize the design of structure. There are Many factors that influence the performance of a Labyrinth seal, such as structures, shape and size of cavities, clearance area, thickness and number of teeth, shape of teeth, property of seal gas, pressure and temperature, Shaft rotation speed and so on. The situation of flow field Inflow in Labyrinth seal cavity, many factors are related, so the research will be more difficult and the consequence will be different. This article mainly from the leakage and the factors affecting seal and labyrinth seal mechanism of the internal flow field in terms of characteristics of labyrinth seal, and finally briefly discusses the characteristics of labyrinth seal development.Key words: Labyrinth Seal Sealing mechanism Trends迷宫密封特性研究1 迷宫密封特性研究的背景和意义迷宫密封是依靠节流间隙中的节流过程(压力能转化为动能)和密封空腔中的动能耗散过程(动能转化为热能)实现密封。
光轴迷宫密封泄漏流动特性影响因素的数值研究张森森【摘要】采用数值求解三维粘性Reynolds-Averaged Navier-stokes (RANS)方程技术,研究汽轮机低压光轴迷宫式隔板密封内泄漏流动特性及其影响因素.采用有限体积方法离散控制方程,标准k-ε紊流模型封闭求解方程组,同时考虑轴的旋转效应.针对典型的光轴整体加工尖齿隔板密封,分别数值研究了相同的轴向距离和径向间隙下三种齿间距在不同压比下的泄漏流动特性,计算了相应的无量纲流量系数.计算结果显示出迷宫隔板密封与轴之间的环形腔室内三维涡流使泄漏流动的动能有效地耗散成热能,起到了密封的作用.研究结果表明在相同的几何尺寸下迷宫隔板密封的泄漏量随着压比的减小而增大,在相同的压比条件下,泄漏量随着密封齿间距的减小而减小.本文的研究工作对合理有效地设计迷宫式隔板密封提供一定的理论依据和技术支撑.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2014(032)004【总页数】5页(P300-304)【关键词】光轴迷宫密封;泄漏流动;旋转效应;无量纲流量系数;数值模拟【作者】张森森【作者单位】海军装备部驻沈阳地区军事代表局,辽宁沈阳110031【正文语种】中文【中图分类】TK26;TK263.6+3现代火力发电厂技术对动力装置越来越高的要求推动了汽轮机密封技术的不断发展,先进的转子和静子间的动密封技术可显著提高汽轮机的工作效率和可靠性。
汽轮机的密封装置的结构主要是迷宫式密封、刷子密封和蜂窝密封[1]。
迷宫式密封由于其结构相对简单和成本低,所以迷宫式密封是汽轮机最常用的密封装置。
迷宫式密封的密封原理是密封齿与转子间形成的一系列节流间隙和膨胀空腔,使通过的气体产生节流与热力学效应而达到密封效果。
密封按其装置位置的不同可分为轴端密封(轴封),隔板密封和通流部分密封(叶顶密封)三类。
对于隔板密封,在汽轮机的高压端,缸内蒸汽压力高,为减少蒸汽的泄漏量,一般采用高低齿式汽封。
有关迷宫式密封祥解迷宫密封是在转轴周围设若干个依次排列的环行密封齿,齿与齿之间形成一系列截流间隙与膨胀空腔,被密封介质在通过曲折迷宫的间隙时产生节流效应而达到阻漏的目的。
由于迷宫密封的转子和机壳间存在间隙,无固体接触,毋须润滑,并允许有热膨胀,适应高温、高压、高转速频率的场合,这种密封形式被广泛用于汽轮机、燃汽轮机、压缩机、鼓风机的轴端和的级间的密圭寸,其他的动密圭寸的前置密圭寸。
1迷宫密封的密封机理流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为迷宫效应”对液体,有流体力学效应,其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应;对气体,还有热力学效应,即气体在迷宫中因压缩或者膨胀而产生的热转换;此外,还有透气效应”等。
而迷宫效应则是这些效应的综合反应,所以说,迷宫密封机理是很复杂的。
1.1摩阻效应泄露液流在迷宫中流动时,因液体粘性而产生的摩擦,使流速减慢流量(泄露量)减少。
简单说来,流体沿流道的沿程摩擦和局部磨阻构成了磨阻效应,前者与通道的长度和截面形状有关,后者与迷宫的弯曲数和几何形状有关。
一般是:当流道长、拐弯急、齿顶尖时,阻力大,压差损失显著,泄露量减小。
1.2流束收缩效应由于流体通过迷宫缝口,会因惯性的影响而产生收缩,流束的截面减小。
设孔口面积为A,则收缩后的流束最小面积为Cc A此处Cc是收缩系数。
同时,气体通过孔口后的速度也有变化,设在理想状态下的流速为u1,实际流速比u1 小,令Cd为速度系数,则实际流速u1为u1= Cd u1于是,通过孔口的流量将等于q=CcCdA u1式中Cc -。
4=幺流量系数)。
迷宫缝口的流量系数,与间隙的形状,齿顶的形状和壁面的粗糙度有关。
对非压缩性流体,还与雷诺数有关;对压缩性流体,还于压力比和马赫数有关。
同时,对缝口前的流动状态也有影响。
因此在复杂型式的迷宫只,不能把一个缝口的流量系数当作所有缝口的流量系数。
根据试验,第一级的流量系数小一些,第二级以后的缝口流量系数大一些,一般流量系数常取1。