刷式密封在密封过程中会产生的大量摩擦热,影响到其密封性能,针对这一问题,采用数值分析的方法,研究了进出口静压比与背板结构对刷式密封传热特性的影响规律。首先,采用ANSYS软件建立了刷式密封的三维切片热分析模型,通过与实验数据对比验证了该模型的合理性;然后,研究了进出口静压比对刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度的影响,分析了刷式密封的压力场与流场分布情况;最后,在热分析基础上,对刷式密封温度场的分布情况进行了模拟分析,通过改变背板平衡腔的腔体形状、背板平衡腔体深度和下游保护高度,研究了背板结构对刷式密封温度场的影响规律。研究结果表明:随着进出口静压比的增加,刷式密封泄漏量以及刷式密封最高温度变化趋势逐渐变缓;平衡腔的腔体形状改变对刷式密封最高温度的影响有限;刷式密封最高温度随平衡腔体深度的...

建立包含转子的刷式密封三维理想切片模型,通过商用ANSYS系列软件计算了不同工况条件下刷式密封与转子的温度场分布情况,在热分析基础上进行了刷式密封热-结构耦合分析。结果表明随着上下游压差增大,刷式密封泄漏量逐渐增大,刷式密封泄漏量随着转子转速的增加呈微弱的下降趋势;在工作开始阶段的温升过程中,刷式密封的最高温度随着工作时间的增加而增加,最终达到稳定;刷丝与高速运转的转子间主要存在粘着磨损,随着时间的增加,刷丝的磨损量增加,磨损率降低。

为研究带遮流板的低滞后刷式密封泄漏特性及刷丝变形情况,采用ANSYS软件建立低滞后刷式密封的三维叉排管束模型。考虑遮流板的柔性作用,通过与相关实验数据对比,验证数值模型的合理性。研究3种不同结构参数对低滞后刷式密封泄漏特性的影响,并对比分析有、无遮流板时低滞后刷式密封的泄漏量和刷丝变形。结果表明:遮流板有助于提高低滞后刷式密封的密封效果;带遮流板的低滞后刷式密封泄漏量较小,其泄漏量与保护高度和径向间隙呈正相关,与遮流板长度呈负相关;带遮流板结构可以减小刷丝的最大变形量和等效应力;刷丝所受的气动力和轴向变形量也随压差的增大而增大,其最大变形点发生在靠近后挡板的第一排刷丝尖端。

运用灰色预测理论,根据已有试验测得的刷丝磨损量数据,建立刷式密封刷丝磨损量的灰色预测模型,估算刷式密封件的使用寿命,并进行了试验验证。试验结果表明:灰色模型预测具有可行性且具有良好的预测精度及,3种试验工况下工作500 min时的刷式密封磨损量进行预测对比,最大相对残差为1.57%,最大绝对残差为0.16 mm~3,对后续刷式密封装置的稳定运行、修理和更换具有一定的参考意义。