ГОСТ 32600—2013
Приложение Е
(справочное)
Расчет выделения и поглощения тепла
Е.1 Расчет выделенного уплотнением тепла
Е.1.1 Общие сведения
Расчет тепла, выделяемого торцовым уплотнением, является достаточно простой процедурой. Однако не
обходимо предварительно сделать некоторые вычисления, влияющие на конечный результат. Две предполагае
мые переменные:
К
— коэффициент перепада давления
(
— эффективный коэффициент трения.
К — значение от 0.0 до 1.0, зависящее от перепада давления, так как уплотняющая жидкость сочится через
уплотняющие поверхности. Для плоских уплотняющих поверхностей (параллельная жидкостная пленка) и нелету
чих жидкостей коэффициент К приблизительно равен 0,5. Для выпуклых уплотняющих поверхностей (сужающаяся
жидкостная пленка) или летучих жидкостей. К — больше 0.5. Для выпуклых уплотняющих поверхностей (расходя
щаяся жидкостная пленка) К — меньше 0.5. Коэффициент К используют для определения перепада давления,
переходящего в распирающие силы, через уплотняющие поверхности. Распирающая сила Я^ол^. Н, вычисляют по
формуле:
гдеЛ — площадь уплотняющей поверхности, мм2;
АР — перепад давления. МПа:
К
— коэффициент перепада давления.
Фактически К изменяется от 0,5 до 0.8. По общепринятой методике для нелетучих жидкостей выбирается К.
равное 0.5. К изменяется в зависимости от свойств жидкости уплотнения (включая многофазные свойства) и
особенностей жидкостной пленки (включая толщину и сужение), но надо помнить, что данный коэффициент
выбирается, как точка отсчета для последующих вычислений.
Эффективный коэффициент динамического трения
f
знаком многим инженерам (напоминает стандартный
коэффициент). Термин стандартный коэффициент трения используется для отображения соотношения парал
лельных сил к продольным. Его применяют при взаимодействии двух поверхностей, движущимися относительно
друг друга. Эти поверхности могут быть сделаны из одинаковых или разных материалов.
В торцовом уплотнении есть две движущиеся относительно друг друга поверхности — это уплотняющие
поверхности. Если уплотняющие поверхности эксплуатируются в сухих условиях, то легко определить коэффициент
трения. Уплотняющие поверхности работают при различных режимах смазки (присутствуют разные виды трения).
Если есть контакт с ярко-выраженной шероховатостью, то / зависит от материалов и вязкости жидкости.
Если присутствует тонкая жидкостная пленка (толщиной в несколько молекул), то трение может зависеть от
взаимодействия между жидкостью и уплотняющими поверхностями. При наполненной жидкостной пленке не
существует механического контакта между поверхностями. В таком случав / представляет собой исключительно
функцию напряжения сдвига в жидкостной пленке. Все эти виды трения могут присутствовать на уплотняющей
поверхности одновременно.
Эффективный коэффициент трения используется для отображения примерного воздействия при взаимо
действии двух перемещающихся торцевых поверхностей и жидкостной пленки. Практика показывает, что типовые
уплотнения эксплуатируются при
1
равному от 0,01 до 0.18. При применении типовых уплотнений мы выбрали
1
—
0,07. Это значение достаточно точное для большинства уплотнений, в которых используется вода и углеводо родная
среда. Для вязких жидкостей (нефть) коэффициент имеет более высокое значение, а для менее вязких жидкостей
(СПГ или легкие углеводороды) — ниже.
Комбинация допущений К и Г гложет привести к существенному различию между вычисленным и получен
ным экспериментальным путем данных по выделению тепла. Инженер должен знать, что вычисления использу
ются только для определения приблизительного порядка предполагаемых данных. Эти результаты не гарантиру
ют качество технических показателей.
Е.1.2 Метод расчета
Е.1.3 Формулы
Е.1.3.1 Площадь торцевой поверхности
А,
мм2, вычисляется по формуле
^opening=^’ К,
(Е.1)
(Е 2)
где 0о — наружный контактный диаметр уплотняющей поверхности, мм:
D,
— внутренний контактный диаметр уплотняющей поверхности, мм.
144