端面比压计算改(2)

s m v /238.81025360229703=⨯⨯⨯=

-π金属波纹管机械密封端面比压计算如下：

某聚酯公司生产时热媒泵使用工况：

进口压力P 1=5.24bar=0.524MPa 出口压力P 2=11.9bar=1.19MPa

介质温度：320℃，轴的转速n=2970r/min ，流量：253m 3/h

实测该泵的机械密封数据如下：

表1：机械密封数据实测值

符号

名称 实测值/mm d 1

接触端面内径 61 d 2

接触端面外径 69 d 3

波纹管内径 56 d 4

波纹管外径 70

据《流体动密封》查得[1]，波纹管机械密封的端面比压计算公式如下：

p c =()s p k p λ+-

其中，p c 为端面比压，MPa ；

p s 为弹簧比压，MPa ；

k 为载荷系数（平衡系数）；

λ为液膜反压系数；

p 为介质压力，MPa

现对上述公式中各项的取值进行分析或计算如下：

1）λ：为密封面间的平均液膜压力与密封介质压力之比，λ值的大小与介质性质、转速、压力以及密封表面状态等有关。当液膜静压力近似地按三角形分布考虑时，则可取λ=0.5。但在高速条件下，液膜动压效应不能忽略，须通过实验确定λ值[1]。

根据本设计初始参数，实测轴外径为53mm ，近似认为轴外径为动环内径，则估算出端面平均线速度：

即v=8.238<30，不属于高速，因此取λ=0.5

2) p: 密封腔处的介质压力[1]

212.0p p p +=

即p=0.762 MPa

3）k ：对于内流式：

k=21222e 2

4d -d d -d

其中，d 2为接触端面外径，d 2=69mm ；

d 1为接触端面内径，d 1=61mm

锯齿型金属波纹管有效直径d e 计算公式如下：

d e =2231d d +d d 3

+434（） 式中，d 4为波纹管外径，d 4=70mm ；

d 3为波纹管内径，d 3=56mm

4）弹簧比压Ps

端面平均线速度 v=8.238 m/s

根据密封端面平均线速度的不同，弹簧比压的选择范围也不同，其范围可参考下表[2]。

由有关文献[2]介绍

表2 机械密封弹簧比压选择参考表

机械密封类型

密封端面平均线速度（m/s) 弹簧比压Ps （MPa ） 高速机械密封

>30 0.05--0.2 中速机械密封

10～30 0.15--0.3 低速机械密封 <10 0.15--0.6

本机械密封为低速，p s 为0.15~0.6，

分别取p s =0.15，0.45, 0.6

将以上数据代入端面比压计算公式，得出结果如下：

1.p s=0.15时，p c=0.44

2.p s=0.45时，p c=0.74

3.p s=0.60时，p c=0.89

参考文献

[1]陈匡民，董宗玉，陈文梅等.流体动密封[M].成都：成都科技大学出版社，1990

[2]李继和，蔡纪宁，林学海等.机械密封技术[M].北京：化学工业出版社，1987

Ps取0.15,0.45,0.6；

介质压力p=0.762MPa；

λ=0.5；

1.当d4=70时，k=0.88，p c结果分别对应如下

1）p c= 0.44

2)p c=0.74

3)p c=0.89

2. 当d4=71时，k=0.952

1）p c= 0.49

2)p c=0.79

3)p c=0.94

3. 当d4=72时，k=1.025

1）p c= 0.55

2)p c=0.85

3)p c=1.00