润滑与密封

作者：马学忠，崔元召，肖晓鑫，李聪聪

单位：兰州理工大学石油化工学院,,兰州理工大学石油化工学院,,兰州理工大学石油化工学院,,兰州理工大学石油化工学院,

关键词：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

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)

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60 μm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。

来源：2025年第2期

《润滑与密封》期刊编辑部

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