기계적 씰의 열전달

열 전달은 물리적 시스템 간에 열 에너지가 교환되는 과정입니다. 이 에너지는 전도, 대류 또는 복사를 통해 전달될 수 있습니다. 기계적 밀봉열전달은 적절한 작동 온도를 유지하고 밀봉 구성 요소의 조기 고장을 방지하는 데 중요한 역할을 합니다.

기계적 씰에서 열이 생성되는 방식

• 마찰 인감면: 씰 면이 서로 마찰하면 마찰열이 발생합니다. 발생하는 열량은 씰 면에 가해지는 하중, 표면 속도, 씰 면 재질의 마찰 특성 등의 요인에 따라 달라집니다.
• 유체 필름의 점성 전단: 씰 면 사이의 얇은 유체 필름에서 유체의 점성 전단은 열을 생성합니다. 이 메커니즘에 의해 생성되는 열의 양은 유체의 점도, 유체 필름의 두께 및 씰 면의 상대 속도에 따라 달라집니다.

기계적 씰의 열 전달 메커니즘

기계적 씰에서 열이 생성되면 이 열은 씰 면에서 주변 구성 요소 및 환경으로 세 가지 주요 메커니즘을 통해 전달됩니다.

전도

전도는 물질 입자 간의 직접 접촉을 통해 열이 전달되는 것을 말합니다. 열은 인접한 원자가 서로 진동하거나 전자가 한 원자에서 다른 원자로 이동할 때 전도를 통해 전달됩니다. 기계적 씰에서는 열이 씰 표면에서 씰 링으로 전도됩니다. 글랜드 플레이트및 기타 인접한 금속 구성 요소.

전달

대류는 유체나 기체의 이동을 통해 열이 전달되는 현상입니다. 유체가 가열되면 팽창하고 밀도가 낮아져 상승합니다. 그러면 주변의 차가운 유체가 이동하여 유체를 대체합니다. 이로 인해 대류가 발생하여 씰 표면에서 주변 유체로 열이 전달됩니다. 기계적 씰에서는 밀봉되는 유체뿐만 아니라 다른 유체에서도 대류가 발생할 수 있습니다. 장벽 또는 완충액 사용될 수 있습니다.

열 구배

열 구배는 두 지점 사이의 온도 차이를 말합니다. 열은 항상 온도가 높은 영역에서 온도가 낮은 영역으로 흐릅니다. 기계적 씰에서 열 구배는 씰 면(열을 발생시킴)과 더 차가운 주변 구성 요소 및 환경 사이에 존재합니다. 이러한 열 구배는 전도와 대류를 통해 씰 면에서 열의 흐름을 멀어지게 합니다.

열 생성에 영향을 미치는 요소

기계적 씰의 열 생성은 다음과 같은 몇 가지 주요 요인에 의해 영향을 받습니다.

작동 조건

• 회전 속도: 회전 속도가 높을수록 씰 면에서 더 많은 마찰과 열이 발생합니다.
• 압력: 압력이 증가하면 씰 면 사이의 접촉력이 커져 열이 더 많이 발생합니다.
• 유체 점도: 점도가 낮은 유체는 윤활 및 냉각 기능이 떨어져 열 발생이 증가합니다.
• 온도: 작동 온도가 높으면 윤활과 방열의 효율성이 떨어집니다.

씰 디자인

• 기본 및 결합 링에 대한 재료 선택: 선택된 재료의 열전도도, 경도 및 내마모성은 열 발생 및 소산에 영향을 미칩니다. 일반적인 재료로는 탄화규소, 탄화텅스텐 및 탄소흑연이 있습니다.
• 씰 페이스 지오메트리: 표면 마감, 평탄도, 접촉 면적 등 씰 면의 기하학은 열 발생과 안정적인 윤활 필름 형성에 영향을 미칩니다.

환경적 요인

• 주변 온도: 주변 온도가 높으면 씰에서 열이 방출되는 효율성이 떨어집니다.
• 냉각 시스템: 유체 순환이나 외부 냉각과 같은 냉각 시스템의 존재 및 효율성은 씰에서 생성되는 열을 관리하는 능력에 영향을 미칩니다.

열 관리가 제대로 되지 않으면 발생하는 결과

기계적 씰의 비효율적인 열 관리로 인해 다음과 같은 여러 문제가 발생할 수 있습니다.

• 씰 저하: 과도한 열은 씰 표면과 2차 씰의 가속된 마모, 열 변형, 재료 열화를 초래할 수 있습니다.
• 윤활 필름 손실: 고온은 윤활 필름을 손상시켜 마찰, 마모 및 누출이 증가할 수 있습니다.
• 시스템 오류: 통제되지 않은 열 생성은 베어링이나 샤프트와 같은 인접 구성 요소에 고장을 일으킬 수 있으며, 예상치 못한 가동 중지로 이어질 수 있습니다.

열 전달 관리 방법

기계적 씰의 열 전달을 효과적으로 관리하기 위해 여러 가지 접근 방식을 사용할 수 있습니다.

냉각 기술

• 열을 제거하기 위해 폐쇄 루프 유체 순환 시스템을 구현합니다. 씰 챔버.
• 밀봉된 유체의 온도를 제어하려면 냉각 재킷이나 열교환기를 사용합니다.
• 공기 냉각이나 물 냉각과 같은 외부 냉각 방법을 적용합니다. 물개샘 또는 주택.

재료 최적화

• 열 발산을 강화하려면 열전도도가 높은 씰 표면 재료를 선택하세요.
• 열 발생을 최소화하려면 마찰 계수가 낮은 재료를 사용하세요.
• 내마모성과 열적 특성을 개선하는 코팅이나 표면 처리를 고려하세요.

디자인 개선

• 안정적인 윤활 필름 형성을 촉진하기 위해 씰 표면 형상을 최적화합니다.
• 윤활 및 냉각 기능을 강화하기 위해 나선형 홈이나 미세 표면 질감과 같은 기능을 통합합니다.
• 효과적인 방열을 용이하게 하기 위해 씰 챔버와 하우징을 설계합니다.
• 적절한 정렬과 균형을 유지하십시오. 씰 구성 요소 열 발생을 최소화합니다.