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【摘要】在干气密封的研究时，一般将使用的工艺气体处理为纯气体。虽然干气密封装置系统有干燥和过滤设备，但工艺气体在处理后仍不可避免的含有固体微粒。本文以螺旋槽干气密封应用于合成氨为例，使用Fluent软件对纯气体与含有微粒的工艺气体进行了研究，获得了两者对干气密封性能的影响。
【关键词】干气密封 螺旋槽 合成氨 fluent
干气密封由于具有泄漏量少、磨损小、寿命长、能耗低，操作简单可靠及介质不受油污染等特点，逐渐成为转动设备轴封的主流[1]。 因此近年来发展十分迅速，国内外出现了大量的研究文献，研究者一般以理想气体或者工艺气纯气体作为密封气研究对象。即便是工艺气纯气体在试验中与实际工艺气仍然差别很大，本文采用商用计算软件CFD软件fluent对两者进行了比对研究，对比在相同条件时，真实气体与工艺气纯气体对气膜及密封性能的影响。
1 数值计算
1.1 基本假设
基于流体力学的基本理论以及密封系统的结构与工况，对两端面的流场进行稳态分析，以下几条基本假设为前提：
（1）密封端面中间的气体属于牛顿流体；
（2）忽略温度影响，润滑层的热状态是等温；
（3）动环与静环端面为刚性端面，无变形；
（4）整个运行工况稳定，忽略系统的扰动和振动影响；
（5） 气体分子与密封面无滑移；
1.2 几何参数
螺旋槽开槽图形，如图1，图2所示：
？？图3？边界条件示意图
由于工艺气在工作中都属于湍流流动形式，因此本文使用RNG k-ε湍流模型计算，在此模型中，大尺度运动和修正后的粘度项体现小尺度的影响，而使这些小尺度运动有系统地从控制方程中去除，所得到的k方程和ε方程[3]：
2.2 求解方法
对于纯气体求解器选择分离隐式求解器，压力差值选择标准差值，压力速度耦合采用SMPLEC算法；对于实际工艺气体采用三维双精度隐式求解器，由于是含有杂质的工艺气，所以选择拉格朗日多相算法，其它两种算法mixture模型与vof模型不适用本实验，mixture’模型不适用于旋转时的多相流计算，而vof模型仅仅适用于边界清晰的多相流模型。
3 计算结果与分析3.1 fluent模拟结果
fluent软件分析后获得的结果图：压力分布图如图4、图5；速度分布图如图6、图7。 3.2 结果分析
图4与图5经过对比可以很清楚的看到在图中画圈的相同位置，都出现了负压，但图5代表的实际气体的负压要远远的大于纯气体的负压范围，最主要的原因是由于实际气体内存在的杂质扰乱了压力场的变化。
图6与图7都是气体的速度云图，两者流速范围相差很小，但是纯气体气流速分布不如实际气体速度分布均匀，也没有实际气体的气流速度大，并且实际气体在出口处出现了局部速度增大的现象，而工艺纯气体并未出现这样的现象。