北京化工大学：《流体密封与润滑基础》课程教学资源（PPT课件）机械密封的基本问题

第4章 机械密封的基本问题 流体润滑5密封基地 机械密封的基本问题 ◆温度问题 ◆变形问题 ◆密封性问题 ◆稳定性与追随性问题 ◆可靠性和耐久性问题

机械密封的基本问题 ◆温度问题 ◆变形问题 ◆密封性问题 ◆稳定性与追随性问题 ◆可靠性和耐久性问题 第 4 章 机械密封的基本问题

第4 章 机械密封的基本问题 充体润滑与密封基砂 温 4.1 温度问题 危害 机械密封在使用过程中，由于摩擦和搅拌生的热量会使 密封环（特别是密封端面）温度升高。若使用工艺条件本身 温度也很高，就会带来一系列由温度造成的问题： ◆如密封面之间介质汽化，密封环变形，密封面磨损以及 热冲击和热裂等。 ◆此外，密封环、辅助密封材料的耐温性也有一定的限度， 弹性元件的弹性也会受到温度的影响。 ◆有些介质在温度变化时，也会发生固化、聚合、结晶、 结焦、溶解和腐蚀加剧等。 温度问题带来如此多的影响，因此，在设计和使用时，必 须充分考虑温度的影响

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 机械密封在使用过程中，由于摩擦和搅拌产生的热量会使 密封环（特别是密封端面）温度升高。若使用工艺条件本身 温度也很高，就会带来一系列由温度造成的问题: ◆如密封面之间介质汽化，密封环变形，密封面磨损以及 热冲击和热裂等。 ◆此外，密封环、辅助密封材料的耐温性也有一定的限度， 弹性元件的弹性也会受到温度的影响。 ◆有些介质在温度变化时，也会发生固化、聚合、结晶、 结焦、溶解和腐蚀加剧等。 温度问题带来如此多的影响，因此，在设计和使用时，必 须充分考虑温度的影响。 温度 危害

第4章 机械密封的基本问题 流体润滑5密封基出 4.1 温度问题 热源 4.1.1热源及温度平衡 mo 机械密封的热源： 1)密封端面的摩擦热Q: 图Q Q3 2)旋转元件在密封介质 Q Q2 中摩擦产生的搅拌热Qa 3)辅助元件的摩擦和振 动产生的热量QB 4)密封介质或冲洗液的 热量Qm

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 机械密封的热源： 1）密封端面的摩擦热QF 2）旋转元件在密封介质 中摩擦产生的搅拌热QA 3）辅助元件的摩擦和振 动产生的热量QB 4）密封介质或冲洗液的 热量Qm 4.1.1 热源及温度平衡 QB 热源

第4 章 机械密封的基本问题 充体润滑5密封基础 散热 4.1 温度问题 4.1.1热源及温度平衡 热量的散出： 热量的散出首先由密封狭隙中产生的摩擦热通过导热(Q) 传到密封环中，然后，在环内的热量逐渐向外移动；通过对流 (Qx)放出来，为冷却介质所吸收，并且作为其热焓继续运动； 热量也可能通过辐射(Qs)向四周散出，即变成辐射热

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 热量的散出： 热量的散出首先由密封狭隙中产生的摩擦热通过导热（QL） 传到密封环中，然后，在环内的热量逐渐向外移动；通过对流 （QK）放出来，为冷却介质所吸收，并且作为其热焓继续运动； 热量也可能通过辐射（QS）向四周散出，即变成辐射热。 4.1.1 热源及温度平衡 散热

第4 机械密封的基本问题 流体润滑5密封基出 4.1 温度问题 散热 4.1.1热源及温度平衡 热量的散出： 1)由旋转元件传给密封介质或 冲洗液的热量Q 2)由静止环传给周围介质或大 Q 气的热量Q2 3)传给传动轴的热量Q3 4)由泄漏液带走的热量Q4

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 热量的散出： 1）由旋转元件传给密封介质或 冲洗液的热量Q1 2）由静止环传给周围介质或大 气的热量Q2 3）传给传动轴的热量Q3 4）由泄漏液带走的热量Q4 4.1.1 热源及温度平衡 散热

第4章 机械密封的基本问题 流体润滑片密封基础 热平 4.1 温度问题 4.1.1热源及温度平衡 根据热量平衡，列出机械密封的热量平衡方程： QF+QA+Qg+QM=QL+Qk+Qs 6-1 或：Q+Qa+QB+QM=Q1+Q2+Q3+Q4 6-2 通常，由于辅助元件的摩擦和振动产生的热量QB较小，可忽 略不计；密封介质的热量Q在计算温升时也可暂不考虑。 对各种热量进行讨论

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 根据热量平衡，列出机械密封的热量平衡方程： QF+QA+QB+QM=QL+QK+QS 或： QF+QA+QB+QM=Q1+Q2+Q3+Q4 通常，由于辅助元件的摩擦和振动产生的热量QB较小，可忽 略不计；密封介质的热量QM在计算温升时也可暂不考虑。 对各种热量进行讨论。 4.1.1 热源及温度平衡 6－1 6－2 热平 衡

第4章 机械密封的基本问题 流体润滑与密封基地 摩擦 4.1 温度问题 4.1.1热源及温度平衡 1、 密封端面的摩擦热Q,计算 Q=Mrv=f·pvA W 6-3 式中：f一摩擦系数； A一密封端面面积，m2； p。一密封端面比压，Pa 密封端面平均线速度，ms

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 4.1.1 热源及温度平衡 1、密封端面的摩擦热 计算 W 式中： ——摩擦系数； ——密封端面面积，m2； ——密封端面比压，Pa； ——密封端面平均线速度，m/s。 Qf = M f v = f  pc v  A f A c p v Qf 6－3 摩擦 热

第4 章 机械密封的基本问题 流体润滑与密封基砂 搅拌 4.1 温度问题 热 4.1.1热源及温度平衡 2、搅拌热Q计算 对于静止式机械密封，利用旋转圆盘公式： 2ad (Do-D)Cap:@1854 W 6-4 对于旋转式机械密封，利用旋转圆筒公式： Qc=πD。.L.C。·po3/854 W 6-5 式中：Do,D一圆盘外直径和内直径，m; D。,L。一圆筒部分的平均直径和长度，m; 密度，kglm3; o一转速，rls

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 4.1.1 热源及温度平衡 2、搅拌热QA计算 对于静止式机械密封，利用旋转圆盘公式： W 对于旋转式机械密封，利用旋转圆筒公式： W 式中： ——圆盘外直径和内直径，m； ——圆筒部分的平均直径和长度，m； ——密度，kg/m3； ——转速，r/s。 ( ) /854 5 5 3 QAd =  D0 − Di Cd   D Di , 0  6－4 /854 4 3 QAc =Dc Lc Cc   6－5 Dc Lc ,  搅拌 热

第4章 机械密封的基本问题 流体润滑5密封基础 4.1 温度问题 传导 4.1.1热源及温度平衡 3、导热散出的热量Q计算 9=九·A△T/L W 6-6 式中：2一导热系数，WlmK,入=，(1+B) 一0C时的导热系数，WmK B一温度系数， t 温度，K A 密封端面接触面积，m2 △T—密封环端面与周围介质的温度差，K L一温度降方向的壁厚(h或b),m

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 4.1.1 热源及温度平衡 3、导热散出的热量QL计算 W 式中： ——导热系数，W/m·K， ——0℃时的导热系数，W/m ·K ——温度系数， ——温度, K ——密封端面接触面积，m2 ——密封环端面与周围介质的温度差，K ——温度降方向的壁厚(h或b)，m QL =   AT / L T  6－6 A  0 (1 ) 0  =  + t t L 传导 热

第4 章 机械密封的基本问题 流体润滑与密封基砂 对流 4.1 温度问题 热 4.1.1热源及温度平衡 4、对流散出的热量Qk计算 Qx=4C·△T W 6-7 式中：q1一冷却液体的流量，kg/h C一比热，J/kgK △T一冷却液进、出口的温差，K

第 4 章 机械密封的基本问题 4.1 温度问题 4.1.1 热源及温度平衡 4、对流散出的热量QK计算 W 式中： ——冷却液体的流量，kg / h ——比热，J/ kg ·K ——冷却液进、出口的温差， K QK q1 C1 T1 =   q1 6－7 C1 T1 对流 热