油气混输泵变工况条件下的密封性能分析

摘要

油气混输泵所要面对的工作场景，油气混合物中含气率可以在0至100％之间变化，使混输泵的密封工作状态也变得十分复杂。所采用的密封能否适应复杂多变的工况显得尤为重要。本文主要针对油气混输泵在不同含气率、不同流量等工况下的密封性能进行计算分析。考虑到油气混输泵工况的多变复杂，普通单端面机械密封无法满足密封性能的要求,可能导致油气混合物泄漏至外部环境。因此对油气混输泵采用双端面机械密封，在密封腔中填注较高压密封液，封堵被密封介质，防止其向外泄露，进而确保混输泵的正常运行。
　　本文首先从油气混输泵入手，建立计算域模型并进行求解计算，对其常见的各种工况进行计算，得到油气混输泵在不同工况下的压力分布情况，并且得出靠近机械密封处的压力值，进而确定机械密封动环在不同工况下的受力情况。其次对双端面机械密封的端面液膜进行建模，并对应不同的泵工作工况对其进行数值模拟计算。分析了端面液膜的压力场分布，并且对机械密封的泄漏量进行了计算。最终计算得出的混输泵出口处机械密封的泄漏量较大，不能够满足相关标准规定。最后对油气混输泵的结构进行探讨改进，通过增加迷宫密封结合平衡管结构来减小泵出口至机械密封处的压力值，以达到进、出口机械密封共用一套密封冲洗装置以减小部件，提高泵的可靠性。对选择的几种方案分别进行数值模拟计算比较，最终选出适合的降压结构。

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第1章 绪论

1.1课题研究意义

1.2研究现状综述

1.3课题来源及主要研究内容

1.4本章小结

第2章 数值模拟理论简介

2.1计算流体力学概述

2.2流动的基本控制方程

2.3离散化方法

2.4 SIMPLE算法

2.5湍流的数值模拟方法

2.6多相流模型的简介

2.7 FLUENT软件的简介

2.8本章小结

第3章 油气混输泵的数值模拟

3.1计算区域模型的建立

3.2网格划分

3.3数值计算过程

3.4本章小结

第4章 双端面机械密封端面液膜的流场分析

4.1密封环模型的建立

4.2机械密封端面液膜的网格划分

4.3端面液膜的数值模拟

4.4端面液膜的流场分析

4.5本章小结

第5章 混输泵出口处密封结构的改进

5.1混输泵出口处机械密封的改进方法

5.2对混输泵出口结构的修改方案

5.3 对于三种结构的数值模拟

5.4对混输泵出口处结构的另一种改进方法

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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