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水泵知识

螺旋密封的封液能力计算

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     螺旋密封的密封作用主要是依靠螺旋槽对流体的泵送作用形成的密封能力来克服轴封处两端的泄漏压差,而阻止流体泄漏。在化工泵螺旋密封装置中,存在着三种流动:①高压端的液体沿轴上的螺旋槽向外泄漏;②高压端液体沿螺旋轴与壳体问的环形间隙向外泄漏;③外端的液体被转轴上的螺旋槽向高压端泵送回去。密封的机理,就是这三种流量的平衡(流量平衡观点),即当离心泵送流量Qp正好等于前两项泄漏量之和QL=QL1+QL2时,便可实现密封。因此,螺旋密封的密封条件为:Qp=QL1+QL2,由此便可计算出螺旋密封的封液能力。但是,由于流动模式和边界条件的复杂性,对螺旋密封流体流动的精确计算需要采用数值方法。不过,许多学者通过合理的简化和假设,导出了层流工况下普通螺旋密封能够产生的密封能力为
△p=CpμωdL/4s2
式中  △p -密封压差,Pa;
        μ-液体动力黏度,Pa·S;
        ω-轴旋转角速度,rad/s;
         d-螺旋直径,m;
         L-螺旋工作长度,m;
         s-齿顶间隙,m;
        Cp-增压系数,决定于螺旋密封的几何尺寸.将在随后讨论的“最佳螺旋几何尺寸”部分给出其近似值。
     不锈钢泵层流工况接雷诺数判定,当螺旋密封的雷诺数满足下列条件,流体的流动为层流,式(5-43)计算有效
Re=ωdsp/2μ<300
式中p流体密度,kg/m3。
    螺旋密封应用于高速、高黏度液态金属工况时,雷诺数Re会超过临界值,流体流动将会出现湍流。一般说来,流体湍流时密封允许的压差Ap超过式(5-43)的计算值,详细内容可参阅有关专著。
    在高速旋转的化工流程泵机械中,可能出现一个严重的问题,就是螺旋密封的液膜可能被破坏。浸润在螺旋中的液体,由于轴的搅动,会混入气体,在气液界面上发生液气混合现象,形成泡沫状气液混合物,然后被进一步带到上游的密封有效区。低黏度的泡沫将极大地降低密封能力,并可能最终导致整个密封的失效。为了防止密封失效,必须对螺旋的几何形状进行实验研究;或用不同齿形的螺旋串联使用;或与其他密封组合使用;或从外部注液,强制形成液膜。

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