Тепловые и гидродинамические процессы в высокоскоростных магнитожидкостных уплотнениях, разработка их конструкций

• Автор: Чернобай, Владимир Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1983
• Место защиты: Минск
• Количество страниц: 177 c. : ил

1. МАГНИТОЖИДКОСТНЫЕ УПЛОТНЕНИЯ - СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

ВОПРОСА

1.1. Сравнительный анализ рабочих характеристик уплотнений

1.2. Рабочие характеристики магнитожидкостных уплот -нений

1.3. Анализ конструкций магнитожидкостных уплотнений

1.4. Проблемы создания высокоскоростных магнитожид -костных уплотнений

1.5. Задачи исследования

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОТЕРЬ НА ТРЕНИЕ В

МАГНИТОЖИДКОСТНЫХ УПЛОТНЕНИЯХ

2.1. Исследование температурной зависимости вязкости феррожидкостей

2.2. Исследование характера течения феррожидкости в радиальных магнитожидкостных уплотнениях с учетом
ее диссипативного разогрева
2.3. Исследование потерь на трение в радиальных маг -нитожидкостных уплотнениях
2.4. Снижение потерь на трение в радиальном магнитожидкостном уплотнении введением в феррожидкость малых добавок полимеров и поверхностно-активных веществ
2.5. Исследование потерь на трение в торцовых магнитожидкостных уплотнениях

3. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В РАБОЧИХ ЗАЗОРАХ
МАГНИТОЖИДКОСТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ
3.1. Экспериментальное исследование теплопроводности феррожидкостей
3.2. Влияние диссипативного разогрева феррожидкости на структуру ее течения в рабочем зазоре ра -диального уплотнения
3.3. Экспериментальное исследование мощности тепловыделений в рабочих зазорах магнитожидкостных уплотнений
3.4. Влияние тепловых процессов на предельные скорости вращения в радиальных магнитожидкостных уплотнениях
3.5. Теплообмен в рабочих зазорах магнитожидкостных уплотнений
4. РАЗРАБОТКА МАГНИТОЖИДКОСТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ДЛЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
4.1. Перепад давления, удерживаемый магнитожидкостным уплотнением
4.2. Ресурс магнитожидкостных уплотнений
4.3. Инженерный расчет характеристик магнитожидкостного уплотнения
4.4. Анализ погрешности измерений
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ

В современной технике наблюдается устойчивая тенденция к увеличению скорости вращения валов аппаратов и машин. Это обусловлено возрастающими требованиями уменьшения габаритов, веса установок, улучшение их экономических показателей. Естественно, что более высокие частоты вращения валов технических устройств требуют усовершенствования методов их уплотнения, создания качественно новых видов уплотнения, отвечаю -щих возрастающим требованиям к их рабочим характеристикам. Исследования и практика последних лет выдвинули принципиально новый тип уплотнений - магнитожидкостные уплотнения, в которых в качестве уплотняющей среды используется феррожидкость, удерживаемая в рабочем зазоре магнитным полем. К настоящему времени в различных устройствах используются конструкции магнитожидкостных уплотнений с линейными скоростями уплотняемого вала не более 10 м/с. Есть отдельные сообщения о применении высокоско -ростных магнитожидкостных уплотнений при линейных скоростях уплотняемого вала около 20 м/с. Однако, в таких конструкциях для отвода тепла, выделяющегося вследствие вязкого трения в феррожидкости, используются системы охлаждения. Увеличение скорости вращения вала приводит также к выбросу части феррожидкости из рабочего зазора под действием центробежных сил, удерживаемый при этом перепад давления снижается. Большинство известных работ посвящено изучению удерживаемого магнитожидкостным уплотнением перепада давления, созданы методы инженерного расчета этой важной характеристики уплотнения. Другая характеристика

феррожидкостей от температуры определялся их основой - транс -форматорным маслом.
Эффективная вязкость феррожидкостей ММт-40 и ММт-74 дополнительно исследовалась на стандартном вискозиметре "Реотест 2" при скоростях сдвига 0-500 с-^. Получено хорошее соответствие с приведенными выше результатами.
Приведенные исследования позволили сделать следующие выводы:
1) феррожидкость ММт-40 при скоростях сдвига ^>0,2*Ю3 с“^ и феррожидкость ММт-74 при скоростях сдвига у>0,4.103 с-^ в рабочем зазоре магнитожидкостного уплотнения необходимо рассматривать как ньютоновские жидкости;
2) на эффективную вязкость феррожидкостей влияет величина магнитного поля и температура, полученные зависимости позволяют учитывать это влияние.
2.2. Исследование характера течения феррожидкости в радиальных магнитожидкостных уплотнениях с учетом ее диссипативного
разогрева
Из приведенных выше результатов следовало, что при малых скоростях вращения вала феррожидкость в зазоре уплотнения необходимо рассматривать как неньютоновскую жидкость, а с увеличением скорости вращения ее течение носило ньютоновский характер. Необходимо также отметить, что снижение вязкости феррожидкости при скоростях сдвига 0 < % < 400 с-^, т.е. увеличение числа Тэйлора Та, влияние концевых эффектов и неравномерного рабочего зазора при его полной заправке феррожидкостью могли привести к нарушению ламинарного движения. Следовательно, необходимо исследование характера течения феррожидкости.
Эксперименты проводились на стенде, описанном выше, узел исследуемого уплотнения представлен на рис. 2.8. Характер тече-