壓縮機磁流體密封機理分析
壓縮機磁流體是一種超順磁性磁介質,在外界磁場作用下,其受力除與普通流體相同外,還有 磁化效應及其特征。
本文應用熱力學和磁流體動力學,從理論上分析磁流體密封承壓能力的 產生及其計算方法,并推導密封承壓能力的計算式、磁流體的磁應力張量及其體積力。
磁流體密封機理一承壓及其失效過程靜止時,如果左右兩側壓力相等, 兩側的磁流體平衡,均弧狀凸起。
設外磁場H沿分界面的切線方向, 此時磁偶極子首尾銜接,如織物的平行經線狀,構成“惟簾”。
倘若兩側壓力不等,高壓側壓力為P,低壓側壓力為Pp,其曲面凸向低壓側,因磁性力的作用小時,被封介質(如氣體) 已經沖破“帳簾”,鉆入磁流體中,企圖從低壓側 逃逸,如果P進一步增大,其曲面更凸,形成局部撕裂狀。
倘若此時壓力降低,在碰場作用下,磁流體流動、補充到原部位,磁偶極子重織“推簾”,即所謂 “愈合”。
假如壓差增大,磁流體中已形成的局部撕裂處擴大,深化為細絲狀通道, 時有斷續的嘶嘶聲或連續的噓噓聲。
此時高壓側(第一級左側) 的壓力陳 低,低壓側(第一級右側) 的壓力增加,則其級間壓差減小。
當被吸附著的磁 流體足以抵抗該壓整(Ap') 時,密封級(如第一級) 立即自動“愈合”。
若再加大壓差, 伙之大于沖破壓力峰值,則被封介質從間隙中噴向低壓側,由于噴射流動,間隙中的部 分磁流體被哉散為滴珠狀。
一般在出現這種狀況之后,縱使級聞壓差減小, 若因磁筑體損失過多該級密封也難以完成“愈合”,或恢復到足夠大小的液體“O”型環, 保證密封。
由此可見,雖然每級的承壓能力是有限的,但“沖破”與“愈合”效應起著自動均衡各 級承壓能力的作用,使級間壓差逐級均勻負擔,從這種意義上講,“沖破”和“愈合”一樣, 同樣是有益的。
從這點出發,可以悟出為什么多級密封可以提高壓縮機承壓能力。