[发明专利]基于plan54系统配置下的密封隔离液循环量计算方法

权利要求书

1.基于plan54系统配置下的密封隔离液循环量计算方法，其特征在于：

一.确定机械密封热量平衡方程

根据热量平衡理论，机械密封正常运转时，需满足：

Q_F＋Q_A＋Q_B＋Q_hs＝Q₁＋Q₂＋Q₃＋Q₄＋Q₅

式中，Q_F—动、静环端面摩擦热；

Q_A—旋转元件在密封介质中的搅拌热；

Q_B—辅助元件的振动和摩擦产生的热量；

Q_hs—泵体及泵送流体传入密封腔体的热量；

Q₁—外冲洗液吸收热；

Q₂—隔离液循环吸收热；

Q₃—泵盖水冷夹套中冷却水带走密封腔的热量；

Q₄—密封腔外表面与大气对流传热带走的热量；

Q₅—通过转轴带出系统的热量；

上式可简化为：

Q_F＋Q_hs＝Q₁＋Q₂＋Q_3；

二.摩擦热Q_F的确定

单密封端面的摩擦热按下式计算：

Q_F＝fp_gVA_f

f—密封端面摩擦系数,考虑密封运行的安全性，取f=0.2～0.3；

p_g—密封端面比压，N/cm²；

V—密封端面平均周速，m/s；

A_f—密封端面面积，cm²；

(2.1)内侧密封端面比压计算

（1）面对背结构内侧密封端面比压计算：

p_g＝p_s＋（K₁-λ₁）p₁+（K₂-λ₂）p₂；

式中p_s—密封补偿元件弹簧比压，N/cm²；

K₁—内侧密封按内流式计算的载荷系数，K₁=(D₂²-D_B²)/(D₂²-D₁²)；

K₂—内侧密封按外流式计算的载荷系数，K₂=(D₂²-D_B²)/(D₂²-D₁²)；

D₁,D₂—分别为内侧密封端面内、外直径，m；

D_B—内侧密封的平衡直径，m；

λ₁—内侧密封腔内介质的膜压系数；

λ₂—外侧密封腔内隔离液的膜压系数；

p₁—内侧密封腔内介质的压力，N/cm²；

p₂—外侧密封腔内隔离液的压力，N/cm²；

（2）面对面或背靠背布置结构内侧密封端面比压按下式计算;

p_g＝p_s＋（K₁-λ₂）p₂＋（K₂-λ₁）p₁

式中 p_g—内侧密封端面压；

p_s—密封补偿元件弹簧比压，N/cm²；

K₁—内侧密封按内流式计算的载荷系数，

K₁=(D₂²-D_B²)/(D₂²-D₁²) ；

K₂—内侧密封按外流式计算的载荷系数，K₂=(D₂²-D_B²)/(D₂²-D₁²)；

D₁,D₂—分别为内侧密封端面内、外直径，m；

D_B—内侧密封的平衡直径，m；

λ₁—内侧密封腔内介质的膜压系数；

λ₂—外侧密封腔内隔离液的膜压系数；

p₁—内侧密封腔内介质的压力，N/cm²；

p₂—外侧密封腔内隔离液的压力，N/cm²；

(2.2)外侧密封端面比压计算

p_g= p_s +（K-λ）p

式中p_s—密封补偿元件弹簧比压，N/cm²

K—外侧密封按内流式计算的载荷系数，K=(D₂²-D_B²)/(D₂²-D₁²)

D₁,D₂—分别为外侧密封端面内、外直径，m；

D_B—外侧密封的平衡直径，m；

λ—外侧密封腔内隔离液的膜压系数；

p—外侧密封腔内隔离液的压力，N/cm²；

三.泵体及泵送流体传入密封腔体的热量Q_hs的计算：

Q_hs=U×A×D_B×ΔT

式中：U－材料特性系数；

A－传热面积；

D_B－密封的平衡直径，单位mm；

ΔT－泵温度和密封腔预期温度之差，单位K;

四.外冲洗液吸收热Q₁、隔离液吸收热Q₂和泵盖水冷夹套中冷却水带走密封腔的热量Q₃按以下通用公计算为：

Q=qρC_pΔt/60

式中：外冲洗液吸收热Q₁或隔离液吸收热Q₂或泵盖水冷夹套中冷却水带走密封腔的热量Q₃，kw;

q—外冲洗液或隔离液或泵盖水冷夹套中冷却水流量，L/min;

ρ—外冲洗液或隔离液或泵盖水冷夹套中冷却水的密度，kg/L;

C_p—外冲洗液或隔离液或泵盖水冷夹套中冷却水的比热，KJ/（Kg·K）;

Δt—外冲洗液或隔离液或泵盖水冷夹套中冷却水的温升，K。