मैकेनिकल सील द्वारा ऊष्मा की गणना कैसे करें

मशीनरी उद्योग में यांत्रिक सीलों द्वारा उत्पन्न ऊष्मा की गणना एक जटिल लेकिन महत्वपूर्ण कार्य है। विफलताओं को रोकने और प्रदर्शन को अनुकूलित करने के लिए इंजीनियरों को सील की ऊष्मा का सटीक निर्धारण करना आवश्यक है।

प्रमुख मापदंडों और सूत्रों की स्पष्ट समझ के बिना, महंगी गलतियाँ हो सकती हैं, जिससे दक्षता में कमी, डाउनटाइम में वृद्धि और यहां तक ​​कि विनाशकारी परिणाम हो सकते हैं। सील विफलताओं.

इस ब्लॉग पोस्ट में, हम चरण-दर-चरण गणना करने का तरीका बताएंगे यांत्रिक मुहर ऊष्मा। हम आवश्यक सील ज्यामिति, संचालन स्थितियों और विचारणीय भौतिक गुणों पर चर्चा करेंगे। आप API 682 ऊष्मा सोख समीकरण सहित प्रमुख सूत्र सीखेंगे और गणना का एक व्यावहारिक उदाहरण देखेंगे।

सील ज्यामिति और आयाम

• सील चेहरों का बाहरी व्यासघूर्णनशील और स्थिर सील फलकों के बाहरी व्यास। ये आयाम घर्षण के संपर्क में आने वाले क्षेत्र की मात्रा और इसलिए ऊष्मा उत्पादन को प्रभावित करते हैं।
• सील चेहरों के आंतरिक व्यासघूर्णनशील और स्थिर सील फलकों के आंतरिक व्यास। बाहरी व्यासों के साथ, आंतरिक व्यास सीलिंग क्षेत्र को परिभाषित करते हैं।
• औसत फलक व्यास: बाहरी और आंतरिक सील फलक व्यासों का औसत। औसत व्यास का उपयोग घूर्णन गति के आधार पर रैखिक घर्षण वेग की गणना करने के लिए किया जाता है।

परिचालन की स्थिति

• घूर्णन गति: वह गति जिस पर शाफ्ट और घूर्णन सील घटकों स्पिन, जिसे आमतौर पर प्रति मिनट चक्कर (आरपीएम) में व्यक्त किया जाता है। उच्च गति अधिक घर्षण ऊष्मा उत्पन्न करती है।
• दवाब का अंतरसील के उच्च दाब वाले भाग से निम्न दाब वाले भाग तक द्रव दाब में अंतर। उच्च दाब अंतर सील के किनारों के बीच संपर्क दाब को बढ़ाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अधिक घर्षण और ऊष्मा उत्पन्न होती है।
• द्रव चिपचिपापन: किसी तरल पदार्थ के प्रवाह के प्रतिरोध का माप। उच्च श्यानता वाले तरल पदार्थ सील इंटरफ़ेस में अधिक श्यान अपरूपण और द्रवगतिक घर्षण उत्पन्न करते हैं।
• तापमानपरिचालन तापमान, सील घटकों के द्रव गुणों और तापीय विस्तार को प्रभावित करता है, जो इंटरफेस ज्यामिति और ताप उत्पादन को प्रभावित करता है।

भौतिक विशेषताएं

• तापीय चालकतासील के मुख की सामग्रियों की ऊष्मा का संचालन करने की क्षमता। उच्च तापीय चालकता, सील के घटकों के माध्यम से ऊष्मा को अधिक कुशलता से प्रसारित करने में सक्षम बनाती है।
• विशिष्ट गर्मी: तापमान बढ़ाने के लिए आवश्यक ऊष्मा की मात्रा सील सामग्री एक डिग्री तक। उच्च विशिष्ट ऊष्मा मान वाले पदार्थ अधिक ऊष्मीय ऊर्जा अवशोषित करते हैं।
• घनत्वसील सामग्री का प्रति इकाई आयतन द्रव्यमान। सील घटकों की ऊष्मा धारिता और तापीय जड़त्व की गणना में घनत्व कारक।

यांत्रिक मुहरों द्वारा ऊष्मा की गणना के सूत्र

घर्षण ऊष्मा उत्पादन सूत्र

घर्षण ऊष्मा उत्पादन सूत्र का उपयोग सील के किनारों के बीच सापेक्ष गति के कारण सीलिंग इंटरफ़ेस पर उत्पन्न ऊष्मा की मात्रा की गणना करने के लिए किया जाता है। सूत्र इस प्रकार है:

H = f × P × V

कहाँ:

• H घर्षण ऊष्मा उत्पादन (W) है
• f घर्षण गुणांक है (आयामहीन)
• P सील चेहरों के बीच संपर्क दबाव है (Pa)
• V फिसलने का वेग (मी/से) है

घर्षण गुणांक विभिन्न कारकों पर निर्भर करता है, जैसे सील फ़ेस की सामग्री, स्नेहक द्रव के गुण और सतह की खुरदरापन। संपर्क दाब स्प्रिंग बल और सील फ़ेस पर लगने वाले हाइड्रोलिक दाब द्वारा निर्धारित होता है। फिसलन वेग की गणना शाफ्ट के व्यास और घूर्णन गति के आधार पर की जाती है।

API 682 हीट सोक समीकरण

अमेरिकन पेट्रोलियम इंस्टीट्यूट (एपीआई) मानक 682, मैकेनिकल सील के हीट सोख (अवशोषण) का अनुमान लगाने के लिए एक सरलीकृत समीकरण प्रदान करता है। हीट सोख, सीलबंद द्रव और आसपास के घटकों द्वारा अवशोषित ऊष्मा की मात्रा को दर्शाता है। एपीआई 682 हीट सोख समीकरण इस प्रकार है:

Q = k × D × N

कहाँ:

• Q ऊष्मा सोख (W) है
• k सील कारक है (W/mm/rpm)
• D शाफ्ट व्यास (मिमी) है
• N शाफ्ट घूर्णन गति (आरपीएम) है

सील फ़ैक्टर (k) एक अनुभवजन्य मान है जो सील के प्रकार, आकार और परिचालन स्थितियों पर निर्भर करता है। API 682 विभिन्न सील व्यवस्थाओं और अनुप्रयोगों के लिए अनुशंसित सील फ़ैक्टर मान प्रदान करता है।

व्यावहारिक उदाहरण: चरण-दर-चरण गणना

आइए एक यांत्रिक सील के लिए घर्षण ऊष्मा उत्पादन और ऊष्मा अवशोषण की गणना को स्पष्ट करने के लिए एक व्यावहारिक उदाहरण पर विचार करें। मान लीजिए हमारे पास निम्नलिखित मापदंडों वाली एक यांत्रिक सील है:

• शाफ्ट व्यास (डी): 50 मिमी
• घूर्णन गति (एन): 3,000 आरपीएम
• सील फेस संपर्क दबाव (P): 1 MPa
• घर्षण गुणांक (f): 0.1
• API 682 सील फैक्टर (k): 0.5 W/mm/rpm

चरण 1: फिसलन वेग (V) की गणना करें

V = π × D × N / 60,000
V = π × 50 mm × 3,000 rpm / 60,000
V = 7.85 m/s

चरण 2: घर्षण ऊष्मा उत्पादन (H) की गणना करें

H = f × P × V
H = 0.1 × 1,000,000 Pa × 7.85 m/s
H = 785 W

चरण 3: API 682 समीकरण का उपयोग करके हीट सोख (Q) की गणना करें

Q = k × D × N
Q = 0.5 W/mm/rpm × 50 mm × 3,000 rpm
Q = 75,000 W = 75 kW

इस उदाहरण में, घर्षण ऊष्मा उत्पादन 785 वाट है, और ऊष्मा अवशोषण 75 किलोवाट है। ये मान सीलिंग प्रणाली पर तापीय भार की जानकारी प्रदान करते हैं और उपयुक्त सील सामग्री, शीतलक और ऊष्मा अपव्यय विधियों के चयन में मदद करते हैं।