搅拌反应器旋转轴磁流体密封性能研究

【摘要】： 磁流体密封作为近年来一种新型的密封方式,具有零泄漏、无机械磨损、寿命长和自润滑的特点,能广泛应用于低压密封、旋转密封和一些隔尘密封中。针对搅拌反应器旋转轴密封要求高,润滑困难的特点,磁流体密封应用于反应器旋转轴密封的具有可行性。 论文中用正交实验法,利用醇-水共热沉淀法来制备得到性能良好的二辛酯酯基纳米磁流体,其沉淀反应条件为：前升温的情况下,反应时间为20min,反应温度为60℃,Na0H的滴加速度为0.075ml/s;表面活性剂包覆反应条件为：油酸钠的滴加速度为0.05ml/s,反应温度为75℃,反应pH值为4。 根据现有的研究,影响磁流体密封的主要因素为磁流体的密封间隙和磁场的强度,论文从磁流体密封的磁场入手,对磁场进行较深入的分析和研究。根据磁场的轴对称性,将三维磁场简化为轴对称的二维物理模型；通过有限元的方法,从电磁学的角度对环形永磁体所产生的磁场进行分析,用COMSOL Multiphysics软件建立模型,对磁场进行仿真计算；并在此基础上,对多种极齿激发的磁场进行分析,比较各不同结构极齿对磁场分布的影响；并根据磁流体静态密封的公式,分析四种极齿结构下磁流体的静密封性能,通过数值计算和磁场仿真结果,发现60°楔形极齿具有最好的聚磁性能和最优的密封性能。 对磁流体密封结构的流体自由边界进行了研究。在静密封的状况下,由于磁流体本身相对磁导率小,其自由边界分布遵从于磁场的等磁线,因此在确定注入的磁流体量之后,静态密封下磁流体的自由边界可以随之确定；研究旋转动密封时,在离心力的作用,高压侧边界认为没有变化,而低压侧自由边界发生收缩,根据变步长迭代法来计算旋转动密封的自由边界,可以得到与理论分析一致的结果。 论文中对环状永磁体磁场做了有限元数值分析,比较了多种形状结构极齿的密封性能,并分析了静密封和动态密封下低压侧自由边界变化,论文中的结论对磁流体密封失效的判断有一定的意义。