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    迷宫密封的密封机理

    作者: 来源: 日期:2015-10-15 9:08:57 人气:49
    流体通过迷宫产生阻力并使其流量减少的机能称为“迷宫效应”。对液体,有流体力学效应,其中包括水力磨阻效应、流束收缩效应;对气体,还有热力学效应,即气体在迷宫中因压缩或者膨胀而产生的热转换;此外,还有“透气效应”等。而迷宫效应则是这些效应的综合反应,所以说,迷宫密封机理是很复杂的。

    摩阻效应

    泄漏液体在迷宫中流动时,因液体粘性而产生的摩擦,使流速减慢流量(泄漏量)减少。简单说来,流体沿流道的沿程摩擦和局部磨阻构成了磨阻效应,前者与通道的长度和截面形状有关,后者与迷宫的弯曲数和几何形状有关。一般是:当流道长、拐弯急、齿顶尖时,阻力大,压差损失显著,泄漏量减小。

    流束收缩效应

    由于流体通过迷宫缝口,会因惯性的影响而产生收缩,流束的截面减小。设孔口面积为A,则收缩后的流束最小面积为 CcA,此处 Cc 是收缩系数。同时,气体通过孔口后的速度也有变化,设在理想状态下的流速为U,实际流速比U小,令Cd为速度系数,则实际流速U1为:U1 =Cd·U于是,通过孔口的流量Q为:Q=CcCdA U式中Cc·Cd=α(流量系数)
    迷宫缝口的流量系数,与间隙的形状,齿顶的形状和壁面的粗糙度有关。对非压缩性流体,还与雷诺数有关;对压缩性流体,还与压力比和马赫数有关。同时,对缝口前的流动状态也有影响。因此在复杂型式的迷宫里,不能把一个缝口的流量系数当作所有缝口的流量系数。根据试验,第一级的流量系数小一些,第二级以后的缝口流量系数大一些,一般流量系数常取1。但是尖齿的流量系数比1小,约在0.7左右,圆齿的流量系数接近于1,通常取α=1,计算的泄漏量是偏大。

    热力学效应

    理想的迷宫流道模型,它是由一个个环形齿隙和齿间空腔串联而成的。气体每通过一个齿隙和齿间空腔的流动可描述如下:在间隙入口处,气体状态为P0,T0和零开始,气体越接近入口,气流越是收缩和加速,在间隙最 小处的后面不远处,气流获得最大的速度;当进入空腔,流速截面突然扩大,并在空腔内形成强烈的旋涡。从能量观点来看,在间隙前后,气流的压力能转变为动能。同时,当温度下降(热焓值h减小),气体以高速进入两齿之间的环行腔室时,体积突然膨胀产生剧烈旋涡。涡流摩擦的结果,使气流的绝大部分动能转变为热能,被腔室中的气流所吸收而升高温度,热焓又恢复到接近进入间隙前的值,只有小部分动能仍以余速进入下一个间隙,如此逐级重复上述过程。

    透气效应

    在理想迷宫中,认为通过缝口的气流在膨胀室内动能,全部变成热能。也就是说,假定到下一个缝口时的渐近速度等于零,但这只是在膨胀室特别宽阔和特别长时才成立。在一般直通迷宫中,由于通过缝口后的气流只能向一侧扩散,在膨胀室内不能充分的进行这种速度能(动能)向热能的能量转换,而靠光滑壁一侧有一部分气体速度不减小或者只略微减小,直接越过各个齿顶流向低压侧,把这种一掠而过的现象称为 “透气效应”。

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