В статье рассмотрено влияние температуры жидкости на уплотнение соединения слоев прослоек. Для определения проводимости жидкости, просачивающейся сквозь поверхность контакта уплотнитель – металл, в зависимости от особого давления численно оценено и получено аналитическое выражение.
Применяемый уплотнитель играет большую роль в современных, особенно в нефтепромысловых машинах и оборудованиях. В агрессивной среде уплотнители работают в напряженном режиме. На уплотнители влияет много факторов, среди которых особое значение имеет температура рабочей среды.
Как известно, [1, 2] при изменении температуры окружающей среды или рабочей жидкости изменяется и напряженное состояние узла уплотнения. Также подвергаются определенным изменением проводимость узла уплотнения, а также сама жидкость – нефть. Результаты проведенных исследований показали, что влияние температуры на мягкий узел уплотнения прослоек будет больше, чем на уплотнение металл – металл. Из-за разности коэффициента расширения и объемного изменения фланца и узла мягкого уплотнения прослоек (например фотопласт-4) затрудняется и обеспечение надежности конструкции при влиянии температуры.
Поэтому, изучение влияние температуры на герметичность узла мягкого уплотнения прослоек является одной из актуальных задач.
Для изучения влияния температуры на герметичность напишем формулы определения количества расхода жидкости, проходящей через известный клапан.
(1)
Здесь Q – количество жидкости, проходящей через уплотнитель; К – коэффициент проводимости; h – мощность (высота) пористого слоя (пласта); rx – влияний радиус, rd – внутренний радиус; Р1 – давление жидкости вне уплотнителя; Р2 – давление жидкости внутри уплотнителя; μ – динамическое состояние жидкости; g – плотность жидкости.
Для газовой среды эта формула записывается следующим образом
(2)
В этом случае, из-за взаимного влияния температуры, выражения (1) и (2) можно написать так.
(3)
(4)
Рассмотрим зависимость пористости от температуры для модели уплотнения.
Высоту ht – пористого тела можно определить так.
(5)
где ht – высота поверхности соприкосновения (пористого тела) при нагреве температуры; Ra10 – параметр поверхности (шероховатости) при нормальной температуре (t = 20 °C); α – коэффициент расширения при нагреве; q – особое давление на поверхности соприкосновения (контакта); НВ – твердость материала; D – средний диаметр уплотнителя; Ra – параметр неравности (шероховатости).
A и В, С, Z – коэффициенты, которые определяются таким образом: (в зависимости от формы и свойств уступов)
Dt = Do(1 + αt); Rat = Rao(1 + αt), (6)
тогда выражение
(7)
Здесь,
(8)
Если в выражение (7) вставить значение D и Ra [рассчитанных по формуле (2)], то можно найти значение Kt для НВ(+20) = 310 N/m2. Значение Kt = f(t), q = 50∙105 N/m2 даны в таблице.
|
t, °C |
q = 50∙105 N/m2 |
Kt∙108 sm2 |
q = 75 N/m2 |
|
20 |
0,135 |
0,045 |
|
|
50 |
0,0416 |
0,00122 |
Как видно из таблицы проходимость жидкости через уплотнители зависит от температуры.
С повышением температуры проводимость уменьшается, что указывает на пользу уплотнения. И, наоборот, с увеличением особого давления проводимость уменьшается. НВ(20) – твердость материала по Бринелю при 20 °С; q – особое давление на поверхности контакта.
Было разработано программное обеспечение на алгоритмическом языке БЕЙСИК с целью увеличения точности операции вычисления.
Rem avtor Mirzəye Osman
Rem названил статья: «Изичения влияния температуры на еффект уплотненич»
İnput Q,K,h, P(2), P(1), M(u), r(x), r(d), Q(q), Q(ncüd), Q(qaz) h(t), D(t),
R(at), K(t), C, X(t), P(I), L(n)
Q = (2*P(I)*Rxh*(p(2)-p(1)) / (M(u)*L(n)) / (r(x)/d(x))
Q(q) = (1.36*Rh(P(2)^2-P(1)^2)) / (M(u)P(oln) (r(x)/dx))
Q(ncüd) = (1.36*K(t)*h(t)(P(2)^2-P(1)^2) / (P(ø)M(u)*(2(x) / (d(x)))
h(t) = 2*R(aø)*(1-2SQL(q/P(I)*H*B(t))
D(t) = D(ø)*(1 + (ά*t))
R(at) = R(aø)*(1 + (ά*t))
K(t) = (0.5*D(ø)^2-((1 + ά*t)^4)*R(aø)^2[12*(1-2*SQL(q/P(I)*H*B*(t)-
-P(I)]^3)/C
Print Q,K,h, P(2), P(1), M(u), r(x), r(d), Q(q), Q(ncüd), Q(qaz) h(t), D(t),
R(at), K(t), C, X(t), P(I), L(n)
Stop
End
Таким образом, в результате проведенных исследований получены следующие результаты:
1. Температура оказывает большое влияние на степень просачивания жидкости на соприкосновении уплотнитель – металл, с повышением температуры проводимость уменьшается.
2. На оборот, с повышением особого давления проводимость уменьшается.