高速机械密封端面引流槽-环槽复合通道冷却特性与密封性能研究

作     者：马学忠 崔元召 肖晓鑫 李聪聪 MA Xuezhong;CUI Yuanzhao;XIAO Xiaoxin;LI Congcong

作者机构：兰州理工大学石油化工学院甘肃兰州730050 

基　　金：国家自然科学基金项目(52005236) 甘肃省自然科学基金项目(22JR5RA289) 兰州理工大学红柳优秀青年人才支持计划(02/062205) 

出 版 物：《润滑与密封》 (Lubrication Engineering)

年 卷 期：2025年第50卷第2期

页      码：1-10页

摘      要：针对机械密封在高速工况下跨尺度液膜黏性生热量大,易造成过热的问题,提出端面设有引流槽-环槽复合通道的机械密封端面构型。考虑黏性热效应和湍流效应,通过对比研究螺旋槽(SG)、引流槽-螺旋槽(IG-SG)、环槽-螺旋槽(AG-SG)和引流槽-环槽-螺旋槽(IG-AG-SG)流动传热过程,揭示引流槽-环槽复合通道的冷却机制,进一步参数化分析其对密封性能的影响规律。研究表明:密封腔内低温流体通过复合通道与内径处的高温流体形成混合流动,产生了显著的热混合效应,从而将内径侧高温区域转移到了环槽外径侧与螺旋槽槽根所夹堰区,显著降低了密封液膜与环体温度;在高速、大压差、小膜厚条件下热混合效应剧烈,当槽深超过60μm时冷却效果达到最佳并趋于稳定。热混合效应显著的冷却作用有效降低了液黏度损失,从而密封承载性能和摩擦学性能大幅提升,这对高速机械密封温度的可控设计与性能提升具有显著的工程意义。

主 题 词：高速机械密封 黏性热 引流槽-环槽复合通道 热混合效应 冷却机制 密封性能 

学科分类：08[工学] 080203[080203] 0802[工学-机械学] 080201[080201] 

D　O　I：10.3969/j.issn.0254-0150.2025.02.001

馆 藏 号：203157627...