기계적 씰의 열전달

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

기계적 씰에서 열이 생성되는 방식

• 씰 표면의 마찰: 씰 면이 서로 마찰되면서 마찰로 인해 열이 발생합니다. 발생하는 열의 양은 씰 면의 하중, 표면 속도, 씰의 마찰 특성과 같은 요인에 따라 달라집니다. 물개 얼굴 재료.
• 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 열을 전달하는 것입니다. 열은 인접한 원자가 서로 진동하거나 전자가 한 원자에서 다른 원자로 이동할 때 전도를 통해 전달됩니다. 기계적 씰에서 열은 씰 면에서 씰 링, 글랜드 플레이트 및 기타 인접한 금속 구성 요소로 전달됩니다.

전달

대류는 유체 또는 기체의 이동을 통한 열 전달입니다. 유체가 가열되면 팽창하고 밀도가 낮아지며 상승합니다. 그런 다음 주변의 더 차가운 유체가 이동하여 이를 대체합니다. 이는 씰 면에서 주변 유체로 열을 전달하는 대류 전류를 설정합니다. 기계적 씰에서 대류 전류는 밀봉되는 유체와 사용될 수 있는 모든 장벽 또는 버퍼 유체에서 발생할 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

열 생성 기계적 밀봉 몇 가지 주요 요인의 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.
• 씰 글랜드나 하우징에 공기나 물의 냉각과 같은 외부 냉각 방법을 적용합니다.

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.
• 열 발생을 최소화하려면 씰 구성 요소의 적절한 정렬과 균형을 유지하세요.