高级检索

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

石墨垫片密封泄漏率计算方法研究

姜露 傅孝龙 张丽屏 张瀛 庾明达 田俊

姜露, 傅孝龙, 张丽屏, 张瀛, 庾明达, 田俊. 石墨垫片密封泄漏率计算方法研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(1): 141-147. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0141
引用本文: 姜露, 傅孝龙, 张丽屏, 张瀛, 庾明达, 田俊. 石墨垫片密封泄漏率计算方法研究[J]. 核动力工程, 2023, 44(1): 141-147. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0141
Jiang Lu, Fu Xiaolong, Zhang Liping, Zhang Ying, Yu Mingda, Tian Jun. Research on Calculation Method of Leakage Rate of Graphite Gasket Seal[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(1): 141-147. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0141
Citation: Jiang Lu, Fu Xiaolong, Zhang Liping, Zhang Ying, Yu Mingda, Tian Jun. Research on Calculation Method of Leakage Rate of Graphite Gasket Seal[J]. Nuclear Power Engineering, 2023, 44(1): 141-147. doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0141

石墨垫片密封泄漏率计算方法研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2023.01.0141
详细信息
    作者简介:

    姜 露(1991—),男,高级工程师,现从事反应堆结构力学分析研究,E-mail: npic_lujiang@163.com

  • 中图分类号: TL35;TB125

Research on Calculation Method of Leakage Rate of Graphite Gasket Seal

  • 摘要: 为完善核级主设备密封分析及设计方法,基于稳压器人孔密封结构建立了密封数值分析模型,对石墨垫片密封接触应力进行了分析研究;结合平行圆板流动模型和多孔介质渗流模型建立了石墨垫片密封质量泄漏率理论预测模型;基于理论预测模型计算了设计工况、试验工况和启动瞬态工况下的质量泄漏率,对主要影响参数进行了分析和讨论。研究结果表明,石墨垫片密封接触应力沿周向分布较为均匀,而石墨环沿径向的中间区域接触应力值略低于石墨环两侧;在温度和压力上升瞬态中,密封接触应力随时间呈现出下降的规律,密封质量泄漏率与接触应力呈负相关,增大密封接触应力可以降低质量泄漏率,但降低效率逐渐减小,减小粗糙度可以显著降低质量泄漏率。本文分析方法可为核级主设备密封泄漏率分析和紧密度评价提供重要参考。

     

  • 图  1  石墨垫片结构

    Figure  1.  Structure of Graphite Gasket

    图  2  密封数值分析模型边界条件

    Figure  2.  Boundary Conditions of Seal Numerical Analysis Model       

    图  3  密封组件网格

    Figure  3.  Mesh of Seal Assembly

    图  4  密封垫片网格

    Figure  4.  Mesh of Seal Gasket

    图  5  计算使用温度和压力曲线

    t—归一化时间

    Figure  5.  Temperature and Pressure Curve Used in Analysis

    图  6  设计工况下密封接触应力

    Figure  6.  Seal Contact Stress under Design Condition

    图  7  试验工况下密封接触应力

    Figure  7.  Seal Contact Stress under Test Condition

    图  8  冷启动瞬态某时刻温度场

    Figure  8.  Temperature Field at Some Time during Cold Start Transient

    图  9  冷启动瞬态某时刻应力场

    Figure  9.  Stress Field at Some Time during Cold Start Transient     

    图  10  冷启动瞬态密封接触应力随时间变化

    Figure  10.  Change of Seal Contact Stress with Time during Cold Start Transient        

    图  11  冷启动瞬态质量泄漏率随时间变化

    Figure  11.  Change of Mass Leakage Rate with Time during Cold Start Transient

    图  12  粗糙度和密封接触应力对质量泄漏率影响

    Figure  12.  Influence of Roughness and Seal Contact Stress on Mass Leakage Rate

    表  1  质量泄漏率计算结果

    Table  1.   Calculation Result of Mass Leakage Rate

    工况 SG/MPa QM/(10−8kg·s−1)
    设计工况 49.14 2.68
    试验工况 48.42 2.76
    下载: 导出CSV
  • [1] 陈聪,吴舸,傅孝龙,等. 抗热冲击稳压器双锥密封结构设计优化研究[J]. 核动力工程,2018, 39(4): 176-181.
    [2] 蔡仁良,蔡暖姝,尤子涵,等. 螺栓法兰接头安全密封技术(一)−安装螺栓载荷[J]. 化工设备与管道,2012, 49(3): 12-17. doi: 10.3969/j.issn.1009-3281.2012.03.002
    [3] 蔡仁良,蔡暖姝,章兰珠,等. 螺栓法兰接头安全密封技术(二)−基于控制泄漏率的垫片应力及其试验方法[J]. 化工设备与管道,2012, 49(5): 1-10. doi: 10.3969/j.issn.1009-3281.2012.05.001
    [4] 顾伯勤,陈晔. 高温螺栓法兰连接的紧密性评价方法[J]. 润滑与密封,2006(6): 39-41,44. doi: 10.3969/j.issn.0254-0150.2006.06.012
    [5] 姜峰,王雅,俞树荣,等. Taylor-Forge法与欧盟法兰设计另一方法对比分析[J]. 压力容器,2017, 34(3): 50-56. doi: 10.3969/j.issn.1001-4837.2017.03.008
    [6] 郭秭君. 螺栓法兰垫片接头泄漏关键影响因素研究[D]. 北京: 北京化工大学, 2019.
    [7] 冯秀,顾伯勤. 金属垫片密封连接的泄漏率计算[J]. 化工学报,2010, 61(5): 1208-1212.
    [8] 刘麟,顾伯勤,李传文. 垫片外缘最大应力对螺栓法兰连接结构泄漏率影响[J]. 机械设计与制造,2012(5): 196-198. doi: 10.3969/j.issn.1001-3997.2012.05.073
    [9] 方林. 复合金属垫片的粗糙峰模型与法兰连接结构密封特性研究[D]. 武汉: 华中科技大学, 2018.
    [10] SAHLIN F, ALMQVIST A, LARSSON R, et al. Rough surface flow factors in full film lubrication based on a homogenization technique[J]. Tribology International, 2007, 40(7): 1025-1034. doi: 10.1016/j.triboint.2006.09.007
    [11] TORRANCE K E, SPARROW E M. Theory for off-specular reflection from roughened surfaces[J]. Journal of the Optical Society of America, 1967, 57(9): 1105-1114. doi: 10.1364/JOSA.57.001105
  • 加载中
图(12) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  217
  • HTML全文浏览量:  41
  • PDF下载量:  34
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2022-02-15
  • 修回日期:  2022-08-30
  • 刊出日期:  2023-02-15

目录

    /

    返回文章
    返回