余热排出泵机械密封系统设计及热力特性研究

摘要

在密封领域，机械密封作为一种重要的轴封装置，在国内外各工业领域得到了广泛的应用。对传送易燃、剧毒、腐蚀性很强或有放射性的流体，流体介质漏出可能引起爆炸、火灾、中毒或者腐蚀设备等安全问题，采用机械密封可以保证可最大限度地避免上述情况的发生。在核工业生产过程中，含放射性的物质一旦发生泄漏，所造成的后果非常严重!国内某核电站的核二级安全泵中的余热排出泵，其输送的流体介质是具有放射性的去盐水，所以必须对其进行密封，以防止泄漏。
　　 在参考了大量机械密封有关文献的基础上，本文对机械密封技术的应用、研究现状以及发展趋势进行了较为准确地阐述；对机械密封的基本结构、作用原理和特点进行了较为详细的介绍，其是本文设计工作的理论基础。
　　 针对余热排出泵的实际工况，包括工作参数、介质性质、工作环境等，运用PV值经验设计法及机械密封设计的相关知识，得到了一个合理的机械密封设计方案；在设计方案的基础上，运用参数化设计软件（SolidWorks）对其进行了二次开发，整个参数化设计达到预期目标：对主要设计参数的修改，机械密封零件的三维模型及工程图样能够实时刷新，从而实现快速数字化设计。
　　 在项目开发过程中，为了研究密封副端面温度的变化，在合理的假设条件下，利用ANSYS10.0软件完成了温度场的数值模拟，得到了密封副温度场的变化规律、最大值及其位置，这一结果可作为优化机械密封设计参数和降低密封端面温度的理论依据；同样在合理的假设条件下，利用ANSYS10.0软件中的间接耦合法完成了密封辅助系统中的换热器焊接处的热应力数值模拟，得到了模拟实际工况下的焊接处热应力分析结果，验证了设计的正确性、合理性。
　　 由于本课题研究的是密封试制件，还未在核电站实际使用，还需对整个密封系统进行静压试验、动压试验，对实验中得到的数据进行进一步分析，验证设计方案的可行性，同时为设计的改进提供实际依据。