化工流体动密封压制ppt课件

1、第三章 流体动密封3.1 填料函密封构造及密封原理1.密封构造2.填料的方式3.密封原理 1景象：1填料被轴向压紧产生径向压力；2填料与轴贴合不均匀环向有接触有间隙；3轴外表存在漏出的液体液膜。2密封原理：1填料被压紧，提高了填料的强度，对轴产生径向压力，如图b；2填料与轴面贴合不匀，构成漏液的节流环，“迷宫效应，使漏液压力逐渐下降；见图c。径向压力+迷宫效应+轴承效应填料密封3轴外表漏出液体，液膜有支撑、光滑和冷却作用，“轴承效应。3填料的径向压力分布旋转轴：往复泵轴：轴发生磨损：4.适用环境 介质压力：旋转轴0.0013.4MPa往复轴0.00122MPa。温度：-50600线速度：20m

2、/s。二.填料函构造方式1.单填料函适于低温、低压、低真空度的情况。2.夹套填料函夹套通以冷却水或蒸汽，以改善填料任务条件。封液压力大于介质压力0.050.1MPa，便可阻止介质外漏；当设备内为负压时，只需通入0.050.1MPa封液，便可阻止空气进入设备内部。3.带液环填料函4.带节流套填料函 节流套内通以高于介质压力0.050.1MPa的干净介质，防止含有固体颗粒介质进入填料。节流套与低压端连通，填料内的高压介质被降压，填料处于低压形状任务。5.双填料函两密封函之间可通入液封，以冷却、光滑、搜集漏液。适于易燃、易爆、有毒、高压介质。6.锥形填料函用于动力密封任务时，无须填料函起密封作用；停

3、车时，利用轴的轴向窜动，使填料与轴接触，起到密封作用。7.旋转填料函轴为静止，壳体旋转。 8.浮动填料函适于轴、壳不同心或在转动时摆动、跳动较大的场所。利用弹性或柔性良好的资料作过渡体，使函或轴处于浮动形状。3.2 机械密封根底一.根本构造及其任务原理1.机械密封的根本构造1端面密封副静环、动环；2补偿缓冲机构弹性元件或磁性元件；3辅助密封圈静密封胶圈；4传动机构弹簧座、定位螺钉、防转销等。2.密封任务原理动、静环接触处的端面在流体压力及补偿外弹力作用下，坚持贴合并相对滑动，在辅助密封的配合下，阻止了系统内流体的走漏。密封端面内构成一微小间隙，介质或外加光滑冷却液在间隙内构成极薄的液膜，从而起

4、到阻止介质走漏，使端面得以光滑的目的。3.平衡型及非平衡型机械密封机械密封内置式外置式平衡型非平衡型外置式动环、传动机构置于大气中；内置式动环、传动机构置于介质中。平衡型动、静环密封面的压力不受或很少受介质压力的影响。非平衡型端面压力受介质压力的影响。过大会压坏端面间隙的光滑膜。二.机械密封的有关要素要保证：1密封性能；2运用寿命。密封端面液膜要存在；资料要耐磨损。1.PV值主要任务性能目的1定义端面比压P与端面平均周速V的乘积。设计、制造和运用者共同思索的要素。PV端面摩擦热和端面磨损率 PV被视作耐热性和耐磨性目的。2.常用摩擦副资料组合的允许PV值3.极限PV值运转摩擦生热端面温度升高端

5、面热裂走漏量增大端面磨损加剧密封破坏。摩擦副产生热裂时的PV值为极限PV值。2.2.密封端面上的液膜压力密封端面上的液膜压力粘度直接影响液膜，普通厚粘度直接影响液膜，普通厚度度0.13m0.13m。P膜的影响要素很多：介质粘度、端面几何外形、转速、介质中的杂质等等。端面比压端面比压作用于密封端面单位面积的力称为密封比压。作用于密封端面单位面积的力称为密封比压。要求：要求：端面比压必需是正值，保证密封端面严密贴合；端面比压必需是正值，保证密封端面严密贴合；大于物料在密封端面上的蒸汽压；大于物料在密封端面上的蒸汽压；保证液膜存在，端面比压不宜过大，以免液膜蒸保证液膜存在，端面比压不宜过大，以免液膜

6、蒸发使磨损加剧。也不能过小，以免密封性能变差。发使磨损加剧。也不能过小，以免密封性能变差。泵用内置式，普通取泵用内置式，普通取0.30.5MPa；外置式，外置式，0.150.4MPa；粘度大者，适当添加，普通粘度大者，适当添加，普通0.50.7MPa；光滑性差，易挥发物料，比压较小，普通光滑性差，易挥发物料，比压较小，普通0.250.45MPa；反响釜外置式，比压比泵用稍大。反响釜外置式，比压比泵用稍大。弹簧比压弹簧比压弹簧作用于密封端面单位面积的力。作用：当介质压力很小或动摇时，仍能维持一定的端面比压，使介质不致走漏。选择根据：端面平均线速度。高速机械密封，平均线速度30m/s，取(0.52

7、.0)9.8104Pa；中速，平均线速度1030m/s，取(1.53)9.8104Pa ；低俗，平均线速度10m/s，取(1.56)9.8104Pa ；釜用，取0.22MPa。转速低，气相，轴摆动较大，操作压力、温度、相态不稳定。取值较大。三.机械密封的普通构造方式1.单端面密封光滑剂工艺介质。1内置式F密=F介+F弹-F膜密封头固定；密封头旋转。外置式：密封头固定；密封头旋转。F密=F弹-F膜防止传动机构受磨损2.双端面密封3.波纹管式机械密封用于强腐蚀、有毒介质场所波纹管橡胶波纹管；聚四氟乙烯波纹管；金属波纹管。四.特殊工况下的机械密封1.高温条件下 T80出现：1光滑条件恶化，热裂，液膜

8、汽化，密封环磨损； 2密封环变形，间隙量变化； 3介质腐蚀性加剧。须留意： 1选材要顺应温度上限，相配合的资料的热膨胀系数应相近。 2按热态思索零件配合。 3采用外置式构造。 4应强化冷却。2.高速条件下 线速度30m/s。出现：1磨擦热添加，磨损量增大； 2零件离心力加大，振动加强。留意：1加强磨擦副的光滑与冷却；2选用许用PV值高的资料组对；3采用密封头传动机构为静态构造。3.低温条件下 出现： 1端面变形，配合件松动、脱离； 2资料发生冷脆景象； 3密封件与大气接触时会出现水蒸气冷凝、冻结在密封面上，加速磨损，密封恶化。留意：1控制系统不出现忽然的和过大的温差；2资料选择留意良好的低温性

9、能。4.高压条件下 P工5MPa。出现：1端面比压过大，液膜遭破坏，加速磨损、发热；2零件变形、损坏。应留意：1选用平衡性机械密封；2磨擦副的动静环要有足够的刚度，不可变形过大；3支撑构造牢靠。5.腐蚀性介质条件下腐蚀化学腐蚀、电化学腐蚀、磨蚀。磨蚀速率=1050倍无摩擦腐蚀速率！应：1磨擦副资料既耐腐蚀又耐磨。如陶瓷-聚四氟乙烯。 2维护辅助密封聚四氟乙烯波纹管内装式或采用外装饰构造；或采用双端面构造，引入隔离液。3.3 非接触密封非接触密封使被密封的流体产生压力降，来到达密封。允许产生一最小的走漏量，不影响系统中运动件的旋转运动。特点：运动部件之间，固定密封件与运动密封件之间均无摩擦；无磨

10、损，无须维修，构造简单、耐用、运转可靠。分类：流阻型间隙节流产生阻力。如浮环密封、迷宫密封等；动力型轴功率产生反压头，抵消介质走漏压头。如螺旋密封、叶轮密封、干气密封等。2.任务原理在弹簧力作用下，内浮环及外浮环分别与隔离环及挡环端面贴合，内浮环及外浮环因有防转销不能转动，但能滑动。向浮环引密封液冷却、光滑，将气相密封转为液相密封，压力高于工艺气不能外漏。少量内漏液，混合于工艺介质中，引出进展分别，再循环运用。 大量外漏，引回邮箱循环运用。 一.浮环密封1.密封构造浮环特性浮升性。轴停顿转动时，构成偏心间隙：轴转动时，密封液被牵连旋转，环浮动抬升动压效应。浮升性的作用：1使浮环自动对中，顺应轴

11、的偏摆运动；2防止轴与环间出现固相摩擦；3使环与轴间隙变小，加强节流阻力，改善密封性。3.密封特点：1密封参数范围广大。如离心机中，线速度约为4090m/s，任务压力可达32MPa；任务温度为-100+200。2动密封中，具有最高的工况PV值，可达25002800MPam/s。3浮环利用本身的密封系统，将气相密封转换为液相密封，因此特别适用于气相介质。4浮环密封对大气环境为“零漏泄密封。适于各种易燃、易爆、有毒、贵重介质。5性能稳定，任务可靠，寿命达一年以上。6浮环密封为非接触式工况，内漏泄量约为200升/天，外漏泄量约为15200升/min。当然，此走漏量应视为循环量，不同于机械密封。二.螺

12、旋密封1.任务原理： 轴的旋转动能转换成粘性流体的压力能，获得泵送压头泵送效应。 粘性流体得泵送压头与介质压力向平衡，阻止介质走漏。 螺旋迷宫密封做功元件包括轴螺旋和孔螺旋，泵送压头高于普通螺旋密封。但产生涡流摩擦只适用于粘度较低的流体，不适用于高粘度流体。2.特点：1属非接触型密封，允许有较大的密封间隙，无固相摩擦，任务寿命可长达数年，容易维护保养。 2属动力型密封，耗费轴功率建立密封形状。 3螺旋间隙充溢粘性液体，可将气相条件转化 为液相条件。 4适于在低压下任务压力低于2MPa。封液不需求循环冷却，构造简单。 5不适于高转速线速度高于30m/s)任务。因封液遭到猛烈搅动，容易出现气液乳化

13、景象。 6没有停车密封性能。 7要求封液有一定粘度，并且温度变化对封液的粘度影响不大。假设工艺流体粘度高，本身可以作为封液用。3.类型与构造：单向回流式双向增压式两段螺旋结合带构成“液体密封圈，阻漏。双向抽空双向抽空式式两螺旋结两螺旋结合带构成合带构成真空屏障，真空屏障，阻漏。阻漏。三.磁流体密封1.磁流体简介1磁流体的组成：1磁粉微粒磁性资料，如稀土磁性资料、磁铁矿Fe3O4、赤铁矿-Fe2O3、氧化铬CrO2等。 直径小于300A,球形为好。2载体液态，如水、汽油、碳氢化合物、聚苯醚等，也可是水印、镓、銦、锡等液态金属。3分散剂外表活性剂，具有亲液性和憎液性性质。防凝聚，布朗运动。 亲液基

14、可与载体混合； 憎液基与磁粉亲和并吸附在磁粉微粒外表，构成单分子包附层。1磁粉微粒2载体3分散剂2磁流体的性能1磁性外磁场作用下显示磁性。2有冰点，一定温度下转变为固体，丧失流动才干。3有一定寿命。影响寿命缘由：饱和蒸汽压 饱和蒸汽压越高，蒸发量越大干固，丧失密封才干。 应：选取低饱和蒸汽压的载体和分散剂； 降低磁流体任务温度。阻止磁粉微粒凝聚的才干。从如下方面思索：选用分散剂；分散剂的包袱程度；磁粉微粒的外形和粒度，球形为好。4光滑性；5粘度。影响粘度的要素：磁粉微粒的浓度。浓度添加，粘度也添加；分散剂的参与量。如图：温度。温度升高，粘度下降。6饱和磁化强度取决于：磁性资料的饱和磁化强度。磁

15、粉的浓度。温度。2.磁流体密封的构造3.磁流体的密封原理静止部件与旋转部件之间的间隙中构成了外加磁场，将磁流体吸聚在其间，构成0形液体环。磁流体本身具有外表张力和磁场力，液体环阻止介质经过，起到密封作用。密封特性：自愈合性能。p p时，磁环被吹断后仍可以自行恢复 自愈合性能。多级密封时，密封总压力pn=n p p单级压差。磁流体经长期运用会有损失，需求补加足够的磁流体。4.4.提高磁流体密封才干的主要途径：提高磁流体密封才干的主要途径：1 1提高外磁场强度和磁流体的饱和磁化强度。提高外磁场强度和磁流体的饱和磁化强度。 pMsH pMsH 式中式中 Ms Ms磁流体饱和磁化强度。磁流体饱和磁化强

16、度。 H H密封间隙中的磁场强度。密封间隙中的磁场强度。即即a. a.选用导磁性能好的资料；选用导磁性能好的资料； b. b.间隙要小；间隙要小； c. c.提高外加磁场强度。提高外加磁场强度。2适当提高磁流体粘度粘度高外表张力大，有利于磁流体环的强度； 发热量大，粘度降低。3选用合理的级数。5.5.磁流体密封的优缺陷：磁流体密封的优缺陷：优点：优点：1 1对大气可实现零走漏；对大气可实现零走漏； 2 2无固体摩擦；无固体摩擦； 3 3只需磁流体量够，运用寿命很长；只需磁流体量够，运用寿命很长； 4 4构造简单、净度低；构造简单、净度低； 5 5磁流体有排他性，可用于含固体颗粒介质磁流体有排他

17、性，可用于含固体颗粒介质的密封；的密封；缺陷：缺陷：1耐温度范围小。取决于载体及分散剂；耐温度范围小。取决于载体及分散剂；2耐压力低，耐压力低，0.20.3MPa；3耐腐蚀性差。耐腐蚀性差。6可用于往复运动密封；7轴、孔的同心度要求不高；8顺应高速旋转；9有自愈合才干。四.迷宫密封1.构造方式2.密封原理理想的迷宫流道： 在间隙入口处气体形状为P0,T0和速度为0，气体越接近入口，气流越加收缩和加速，在间隙最小处的后面不远处，气流获得最大的速度；当进入空腔，流束界面忽然扩展，并在空腔内构成剧烈的漩涡。能量观念看，能量观念看，在间隙前后，气流的在间隙前后，气流的压力能转变为动能。压力能转变为动能

18、。到空腔后，一小部分到空腔后，一小部分动能又转变为压力能。动能又转变为压力能。剧烈的漩涡，大部分剧烈的漩涡，大部分动能转变为热能而耗动能转变为热能而耗损。损。 热力学效应热力学效应 总压头总是下降的，总压头总是下降的，能量散损越多，压头能量散损越多，压头下降越多，走漏量也下降越多，走漏量也随之降低，到达阻漏随之降低，到达阻漏目的。目的。用焓熵图表示这一过程： 气流经过第一个缝口后，压力由0点下降到1点，然后在膨胀室内作等压恒温恢复，压力由1点升到1点，如此下去，每个迷宫室内进展一次，最后把整个迷宫室内气体的理想形状变化用折线0-1-1-2-n-n表示之。理想迷宫等温过程。范诺曲线。在实践迷宫中，除了热力学效应、流体收缩效应和摩阻效应外，还应思索越载效应直通。 在普通直通型迷宫密封中，经过缝口后的气流只能向一侧分散，在膨胀室内不能充分地实现将速度能转变为热能的能量转换，而有一部分气流速度不减少或者略微减少，直接越过各个齿顶流向低压侧直通效应越载效应。常见迷宫密封的构造方式：a直通型b复合直通型c错列型d阶梯型e斜齿阶梯型f蜂窝与直通组合式g承磨密封3.影响迷宫密封的要素综合思索流