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不同密封介质下相变螺旋槽机械密封稳动态性能的比较研究

液氧和液氢为涡轮泵用机械密封实际运行时所使用的密封介质，而在理论研究和实验研究中，出于经济和安全等因素的考量，通常以水或液氮作为密封介质进行机械密封相变研究，为探究密封介质性能差异如何影响螺旋槽机械密封相变特性和密封稳动态性能，本文基于均匀流假设，建立了考虑液膜相变的动态连续沸腾模型。通过REFPROP软件，以流体压力和流体焓为原始变量，用以获得单相流体和混合流体的热物性。研究了四种常见易相变密封介质（液氢、液氧、液氮和热水）对相态稳定性判据、稳态和动态性能以及几何结构参数优化的影响。结果表明，动态粘度是影响螺旋槽机械密封稳定性和相变现象的关键物理参数。具有高动态粘度的密封介质表现出较为显著的抑制汽化的作用，有利于延迟相变过程和缩短似汽相状态所处温度范围。综合考虑螺旋槽机械密封的稳动态性能，对于以本研究中任一易汽化流体作为密封介质的螺旋槽机械密封，其槽坝比的最佳范围为0.5<γ<1.5。