海水环境下磁脂密封技术的研究

摘要

磁脂密封具有结构简单、密封性能好、磨损少、容易维修、方便监测、自我修复能力强、噪声低等诸多优点。国内外的研究方向主要是针对气体介质采用磁脂密封，而对于磁脂密封液体介质，特别是针对海水介质的研究较少。本文通过对磁脂在海水环境下的稳定性，耐用性，承压能力，防冲刷能力，使用寿命等进行研究，并通过有限元模拟及试验对磁脂密封结构进行研究和优化，将磁脂密封技术应用于密封海水介质。
　　通过磁脂海水液相、气相环境下的稳定性、耐用性试验，得到与磁脂相接触的海水试样。利用分光光度计、质谱仪、滴定仪、电镜等仪器测试试样的电导率、透光度、分油、酸值等物性参数。参考国内外标准并依据试样变化趋势，得到磁脂是否发生失效的判断依据，并对磁脂在各个阶段是否发生失效进行定性判断，遴选出了适应海水环境的磁脂。
　　建立基于海水环境的磁脂密封数值分析模型，计算出磁脂密封结构内的磁场强度、磁感应强度变化量、磁感应强度梯度等影响磁脂密封承压能力的特性参数。分析了结构参数（如齿宽、齿高、齿间隙等）对各特性参数的影响。分析密封间隙内磁脂与海水速度分布规律，提出密封装置防冲刷优化结构，模拟并验证了防冲刷优化结构对降低磁脂与海水交界面速度差的效果。
　　利用磁脂密封试验台进行密封性能试验，对模拟所得防冲刷优化结构进行试验，结构提高了密封装置的防冲刷能力，验证了数值分析的正确性和可行性。进行密封寿命试验，通过差热反应等方法对磁脂物性进行分析，研究了其在运转过程中的变化规律，得到磁脂失效的原因。
　　本文通过对海水环境中磁脂性能及磁脂密封装置的理论及试验研究，为今后磁脂密封技术在海水环境中的实际应用奠定了基础。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题来源、研究目的及意义

1．2 磁脂密封的原理及特点

1．2．1 磁脂密封的原理

1．2．2 磁脂密封的特点

1．3 前人研究进展

1．3．1 磁脂密封试验

1．3．2 磁脂密封数值分析

1．3．3 液体工况下磁脂密封

1．3．4 磁脂密封失效

1．4 本课题研究的主要内容

第二章 海水环境磁脂性能研究

2．1 海水液相环境磁脂稳定性研究

2．1．1 试验器材及设置

2．1．2 试验方案

2．1．3 宏观溶解测试

2．1．4 无机物溶解测试

2．1．5 有机物离散测试

2．1．6 磁场作用下扰流对磁脂影响

2．2 海水气相环境下磁脂耐用性试验

2．2．1 试验器材

2．2．2 试验准备

2．2．3 磁脂盐雾及湿热环境性能分析

2．2．4 磁脂霉菌环境性能

2．3 本章小结

第三章 海水环境磁脂密封性能数值分析

3．1 参数对海水环境磁脂密封性能影响

3．1．1 磁脂密封数值分析模型

3．1．2 极齿类型

3．1．3 齿间距

3．1．4 齿宽

3．1．5 齿高

3．1．6 密封间隙

3．1．7 齿形

3．2 密封性能优化分析

3．2．1 暗流对磁脂与海水交界面影响分析

3．2．2 轴旋转对磁脂与海水交界面影响分析

3．3 本章小结

第四章 磁脂密封的试验研究

4．1 试验密封装置

4．1．1 运转系统

4．1．2 控制系统

4．1．3 物料供给系统

4．1．4 数据采集系统

4．1．5 冷却系统

4．2 试验设置

4．3 磁化强度对密封性能影响试验

4．3．1 影响因素分析

4．3．2 试验验证

4．4 防冲刷结构对密封性能影响试验

4．5 齿形对自修复性能影响试验

4．6 运转寿命试验研究

4．6．1 试验设置及准备

4．6．2 试验数据及分析

4．6．3 磁性颗粒变化分析

4．6．4 分散剂变化分析

4．6．5 载液变化分析

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

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