流体机械

参数	数值
轴径/mm	95
工作温度/℃	50
转速/（r⋅min^-1）	100
压力/MPa	0.25

参数	数值
轴径/mm	95
工作温度/℃	50
转速/（r⋅min^-1）	100
压力/MPa	0.25

参数	数值
齿宽L_t	0.5
齿高L_h	1.2
槽宽L_s	1.5
密封间隙L_g	0.2
永磁铁厚度	3
永磁铁宽度	10

参数	数值
齿宽L_t	0.5
齿高L_h	1.2
槽宽L_s	1.5
密封间隙L_g	0.2
永磁铁厚度	3
永磁铁宽度	10

水平	因素
1	0.1	0.5	1.3	1.0
2	0.2	0.6	1.4	1.1
3	0.3	0.7	1.5	1.2
4	0.4	0.8	1.6	1.3
5	0.5	0.9	1.7	1.4

水平	因素
1	0.1	0.5	1.3	1.0
2	0.2	0.6	1.4	1.1
3	0.3	0.7	1.5	1.2
4	0.4	0.8	1.6	1.3
5	0.5	0.9	1.7	1.4

试验编号	L_g/mm	L_t/mm	L_h/mm	L_s/mm	Δp/MPa
1	0.1	0.5	1.3	1.0	0.385 0
2	0.1	0.6	1.5	1.3	0.384 3
3	0.1	0.7	1.7	1.1	0.391 5
4	0.1	0.8	1.4	1.4	0.380 1
5	0.1	0.9	1.6	1.2	0.387 2
6	0.2	0.5	1.7	1.3	0.319 9
7	0.2	0.6	1.4	1.1	0.324 0
8	0.2	0.7	1.6	1.4	0.326 0
9	0.2	0.8	1.3	1.2	0.325 9
10	0.2	0.9	1.5	1.0	0.324 8
11	0.3	0.5	1.6	1.1	0.271 2
12	0.3	0.6	1.3	1.4	0.272 7
13	0.3	0.7	1.5	1.2	0.279 5
14	0.3	0.8	1.7	1.0	0.277 7
15	0.3	0.9	1.4	1.3	0.281 7
16	0.4	0.5	1.5	1.4	0.231 4
17	0.4	0.6	1.7	1.2	0.239 5
18	0.4	0.7	1.4	1.0	0.240 5
19	0.4	0.8	1.6	1.3	0.242 574
20	0.4	0.9	1.3	1.1	0.242 585
21	0.5	0.5	1.4	1.2	0.210 2
22	0.5	0.6	1.6	1.0	0.214 4
23	0.5	0.7	1.3	1.3	0.214 3
24	0.5	0.8	1.5	1.1	0.216 2
25	0.5	0.9	1.7	1.4	0.213 2

试验编号	L_g/mm	L_t/mm	L_h/mm	L_s/mm	Δp/MPa
1	0.1	0.5	1.3	1.0	0.385 0
2	0.1	0.6	1.5	1.3	0.384 3
3	0.1	0.7	1.7	1.1	0.391 5
4	0.1	0.8	1.4	1.4	0.380 1
5	0.1	0.9	1.6	1.2	0.387 2
6	0.2	0.5	1.7	1.3	0.319 9
7	0.2	0.6	1.4	1.1	0.324 0
8	0.2	0.7	1.6	1.4	0.326 0
9	0.2	0.8	1.3	1.2	0.325 9
10	0.2	0.9	1.5	1.0	0.324 8
11	0.3	0.5	1.6	1.1	0.271 2
12	0.3	0.6	1.3	1.4	0.272 7
13	0.3	0.7	1.5	1.2	0.279 5
14	0.3	0.8	1.7	1.0	0.277 7
15	0.3	0.9	1.4	1.3	0.281 7
16	0.4	0.5	1.5	1.4	0.231 4
17	0.4	0.6	1.7	1.2	0.239 5
18	0.4	0.7	1.4	1.0	0.240 5
19	0.4	0.8	1.6	1.3	0.242 574
20	0.4	0.9	1.3	1.1	0.242 585
21	0.5	0.5	1.4	1.2	0.210 2
22	0.5	0.6	1.6	1.0	0.214 4
23	0.5	0.7	1.3	1.3	0.214 3
24	0.5	0.8	1.5	1.1	0.216 2
25	0.5	0.9	1.7	1.4	0.213 2

参数	L_g	L_t	L_h	L_s
K1	1.928 1	1.417 8	1.440 5	1.442 4
K2	1.620 5	1.434 8	1.436 5	1.445 4
K3	1.382 8	1.451 8	1.436 1	1.442 2
K4	1.196 6	1.442 4	1.441 4	1.442 9
K5	1.068 2	1.449 4	1.441 8	1.423 3
k1	0.385 6	0.283 6	0.288 1	0.288 5
k2	0.324 1	0.287 0	0.287 3	0.289 1
k3	0.276 6	0.290 4	0.287 2	0.288 4
k4	0.239 3	0.288 5	0.288 3	0.288 6
k5	0.213 6	0.289 9	0.288 4	0.284 7
R	0.172 0	0.006 78	0.000 87	0.004 42

参数	L_g	L_t	L_h	L_s
K1	1.928 1	1.417 8	1.440 5	1.442 4
K2	1.620 5	1.434 8	1.436 5	1.445 4
K3	1.382 8	1.451 8	1.436 1	1.442 2
K4	1.196 6	1.442 4	1.441 4	1.442 9
K5	1.068 2	1.449 4	1.441 8	1.423 3
k1	0.385 6	0.283 6	0.288 1	0.288 5
k2	0.324 1	0.287 0	0.287 3	0.289 1
k3	0.276 6	0.290 4	0.287 2	0.288 4
k4	0.239 3	0.288 5	0.288 3	0.288 6
k5	0.213 6	0.289 9	0.288 4	0.284 7
R	0.172 0	0.006 78	0.000 87	0.004 42

搅拌反应釜端面磁流体密封设计及优化

李伟博 ¹ , 朱维兵 ¹ , 颜招强 ² , 王和顺 ¹

流体机械 | 设计计算 2026,54(3): 65-73

收起

流体机械 |设计计算 2026 , 54 (3) : 65 -73

搅拌反应釜端面磁流体密封设计及优化

全屏

李伟博¹, 朱维兵¹, 颜招强², 王和顺¹

作者信息

¹西华大学机械工程学院，成都 610039

²自贡兆强密封制品实业有限公司，四川自贡 643000

通讯作者:

朱维兵（1971），男，博士，教授，主要研究方向为机械现代设计方法、流体密封技术和机械动力学，通信地址：610039四川省成都市郫都区红光大道9999号西华大学机械工程学院，E-mail：qazzwb@sohu.com。

作者简介:

李伟博（1999），男，硕士研究生，主要研究方向为流体密封技术，E-mail：2498208645@qq.com。

Design and optimization of magnetic fluid seal on the end face of stirred reactor

Weibo LI¹, Weibing ZHU¹, Zhaoqiang YAN², Heshun WANG¹

Affiliations

¹School of Mechanical Engineering，Xihua University，Chengdu 610039，China

²Zigong Zhaoqiang Sealing Products Industrial Co.，Ltd.，Zigong 643000，China

出版时间: 2026-03-30 doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.03.008

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摘要

收起

为解决现有搅拌反应釜磁流体密封轴径过大，导致安装受限、散热能力不足，以及机器运行时离心力作用下轴向摆动引发的密封泄漏等问题，设计了一款结构紧凑的搅拌反应釜端面磁流体密封装置。建立考虑离心力作用下的磁流体密封耐压计算模型，通过有限元数值法探究密封间隙、齿宽、齿高、槽宽等设计参数对密封特性的影响规律，并采用正交试验法进行优化。结果表明，密封耐压值随密封间隙的增大呈递减趋势，随齿宽的增加先上升后趋于平稳，随齿高和槽宽的增大均表现为先增大后减小的变化特征；基于参数对密封性能的影响规律，确定在正交试验中各结构参数的取值范围：密封间隙L_g=0.1~0.5 mm，齿宽L_t=0.5~0.9 mm，齿高L_h=1.3~1.7 mm，槽宽L_s=1.0~1.4 mm；各参数对密封性能的影响程度从大到小依次为密封间隙、齿宽、槽宽、齿高；经优化得到的磁流体密封结构参数为L_g=0.1 mm，L_t=0.7 mm，L_h=1.7 mm，L_s=1.1 mm，该参数下密封耐压值达0.39 MPa，显著高于实际工况所需的0.25 MPa。研究可为特殊工况下密封装置的安装难题提供解决思路，拓展了磁流体密封技术在反应釜密封领域的应用场景。

关键词

反应釜 / 磁流体密封 / 有限元分析 / 正交试验

Abstract

收起

To address the problems of restricted installation and insufficient heat dissipation capacity caused by the excessively large shaft diameter of magnetic fluid seals in existing stirred reactors，as well as seal leakage induced by axial oscillation under the action of centrifugal force during machine operation，a compact‑structured end face magnetic fluid sealing device for stirred reactors was designed.A pressure resistance calculation model of magnetic fluid seals considering the effect of centrifugal force was established，and the finite element numerical method was used to explore the influence laws of design parameters such as sealing clearance，tooth width，tooth height and groove width on sealing characteristics，and the parameters were optimized using orthogonal test method.The results show that the seal pressure resistance value decreases with the increase of sealing clearance，increases first and then tends to stabilize with the increase of tooth width，and shows a variation characteristic of increasing first and then decreasing with the increase of both tooth height and groove width.Based on the influence laws of each parameter on sealing performance，the value ranges of the structural parameters in the orthogonal test are determined as follows：sealing clearance L_g=0.1~0.5 mm，tooth width L_t=0.5~0.9 mm，tooth height L_h=1.3~1.7 mm，and groove width L_s=1.0~1.4 mm.The order of the degree of influence of each parameter on sealing performance from the highest to the lowest is sealing clearance，tooth width，groove width and tooth height.The optimized structural parameters of the magnetic fluid seal are L_g=0.1 mm，L_t=0.7 mm，L_h=1.7 mm，L_s=1.1 mm，under which the seal pressure resistance value reaches 0.39 MPa，significantly higher than the 0.25 MPa required by the actual working conditions.This research can provide solution to the installation problems of sealing devices under special working conditions and expands the application scenarios of magnetic fluid sealing technology in the field of reactor sealing.

Key words

reactor / magnetic fluid seal / finite element analysis / orthogonal test

引用本文

李伟博, 朱维兵, 颜招强, 王和顺. 搅拌反应釜端面磁流体密封设计及优化. 流体机械, 2026 , 54 (3) : 65 -73 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.03.008

Weibo LI, Weibing ZHU, Zhaoqiang YAN, Heshun WANG. Design and optimization of magnetic fluid seal on the end face of stirred reactor[J]. Fluid Machinery, 2026 , 54 (3) : 65 -73 . DOI: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.03.008

正文

收起

0　引言

收起

随着国内化工行业的迅猛发展，化工领域中反应釜的应用也逐渐普及^［1］。为了增强化学反应的进程和保证反应釜的热效率，并生成优良的产品，通常需要在反应釜上安装旋转搅拌轴。解决机械搅拌轴的密封问题是防止物料泄漏的关键环节^［2］。目前，国内外反应釜轴封技术主要采用填料密封和机械密封^［3-4］，这两类密封在结构与材料方面均取得了明显进展。填料密封被广泛应用于旋转设备，其密封效果主要由填料的质量决定，但由于反应器的搅拌轴存在径向的震荡和偏移，使得其润滑油膜的粘附力并未达到预期水平，从而使泄漏的情况难以避免。因此，可依靠填料密封来降低泄漏量，但是不能实现零泄漏。机械密封是借助静环与动环的接触实现密封。对于反应釜机械密封，可以通过对静环和动环接触面的调整，将泄漏量降至最低。但机械密封存在结构复杂、制造精度要求高、价格昂贵，以及拆装维修不便等问题，并且无法达到零泄漏的状态^［5-6］。磁流体密封技术是一种利用磁性流体对于磁场的响应，来实现动态密封的方法^［7-11］。相较于常规的密封方式，磁性流体密封拥有更长的使用寿命、更高的稳定性、更低的成本，以及零泄漏的特性，因此被广泛应用于反应釜设备的研究中。

目前，磁性流体密封技术在国内外密封领域受到了广泛的关注。LIU等^［12］构建了一种装备保护层的磁流体密封系统，显著增强了密封液体介质的密封效果。李德才等^［13］构建了一个大间距磁流体静态密封测试平台，并验证了其实际应用价值。MIZUTANI等^［14］设计了一种具有重力补偿器功能的锥形尖端极靴磁流体密封结构，经过精确的数据处理与试验分析，证明该结构适合做直线移动的密封。LI等^［15］改良了大间隙磁流体密封设备，与传统的磁流体密封设备相比，其耐压性和耐久性明显增强。ZHANG等^［16］研究了永磁铁材料性能对磁流体密封失效压力的影响，发现磁流体密封的失效压力，随着永磁铁最大磁能积的增加呈先增加后减小趋势。陈方誉^［17］研究发现，当旋转轴运行时，磁流体的动态密封效果明显不及其静态密封。成航航^［18］提出了一个反应釜装置的磁性流体密封结构设计方案，并通过对磁性流体密封的理论设计、耐压性能和失效原因的分析，证明了该方案的可行性。

由上述分析可知，现有反应釜磁流体密封研究并不多见，且已有反应釜磁性流体密封为轴向密封，其为了提高密封性能和散热性能，增加了极源层数和相对表面积，使转轴长度增加，占用较多安装空间，导致安装不便，同时机器运行时因离心力影响，造成轴的摆动，从而导致密封泄漏。因此，本文基于反应釜的结构特征和工作条件，设计一种用于搅拌反应釜端部的磁性流体密封装置，为反应釜密封技术的研究提供参考。

1　磁流体密封原理及耐压理论

收起

1.1　磁流体密封原理

磁流体密封属于非接触密封形式^［19-21］，其结构如图1所示。其密封系统的核心组成包含永磁铁、极靴、磁流体、非导磁外壳，以及旋转轴（轴套）^［22］。在轴封设计中，磁流体会依据自身的磁响应特性，填充至由永磁铁、极靴与旋转轴构成的导磁回路密闭空间内；在磁场的驱动作用下，磁流体会完全覆盖该空间，形成多级密封结构，同时在强磁场的约束下，磁流体被限定在密封间隙区域内无法自由流动，凝结成若干个O形液环，成为密封的核心屏障。当密封结构两侧存在压力差时，磁流体会在非均匀磁场作用下发生位移，而非均匀磁场会为磁流体提供抵消压力差的磁作用力，使磁流体重新达到平衡状态，从而保证密封效果的稳定实现^［23］。

1.2　磁流体密封耐压理论

以常规流体运动方程为基础进行推导，得到磁性流体运动方程^［24］：

∆ p = p 1 - p 2 = μ 0 ∫ H 2 H 1 M d H

（1）

式中，

Δ p

为磁流体压力差，Pa；

p 1

为高压侧静压力，Pa；

p 2

为低压侧静压力，Pa；

μ 0

为真空磁导率，H/m；

M

为磁化强度，A/m；

H 1

为高压侧磁场强度，A/m；

H 2

为低压侧磁场强度，A/m。

当压力达到临界值时，

H 1 = H m a x

，

H 2 = H m i n

；当磁流体处于饱和磁化状态时，

M = M s

，且磁流体磁导率与空气近似相等，即

μ 1 = 1

。结合

B = μ 0 μ 1 H

，可推导出磁流体密封最大耐压值：

∆ p m a x = N M s B m a x - B m i n

（2）

式中，

N

为密封级数；

M s

为极齿下的磁流体的饱和磁化强度，A/m；

B m a x

为极齿下最大磁通密度，T；

B m i n

为极齿下最小磁通密度，T。

忽略磁流体两轴向端面的影响，设导磁盘半径为

R 1

，离心力作用下磁流体所能达到的最大半径为

R 2

，磁流体受压情况如图2所示。

定义变量符号

R s = R 2 / R 1

，

R = r / R 1

，可推导出低速旋转工况下的磁流体伯努利方程：

- p + μ 0 ∫ 0 H M d H + ρ f R 1 ω 0 2 G c R s R = C

（3）

式中，

ρ f

为磁流体密度，kg/m³；

ω 0

为旋转角速度，rad/s；

G c

为离心力几何因子；

C

为常数。

针对本文设计的搅拌反应釜端面磁流体密封装置，经计算得到

G c R s = - 2.519 × 10 - 3

。鉴于

G c R s

数值极小，可忽略离心力对该密封结构耐压力性能的影响。

2　磁流体密封装置设计

收起

2.1　结构设计

反应釜工况参数如表1所示。结合立式安装形式及粉尘介质工作条件，设计满足工况要求的磁流体密封装置，如图3所示。该密封结构采用端面密封形式，配置4个永磁铁、6个极靴和24个矩形极齿。

为便于加工，极靴通过银钎焊分别与上板和底板焊接为一体，转轴装配于连接器中，驱动套与连接器通过齿牙固定连接，同时驱动套卡入导磁盘空槽达成联动，通过更换不同厚度的调整垫圈可实现密封间隙的精细调节。安装过程中采用塞尺检测间隙均匀性，保障密封装配精度。

根据企业提供工况参数和文献［21］，设备尺寸初步设定：L_g=0.1 mm，L_t=0.5 mm，L_h=1.2 mm，L_s=1.5 mm，永磁铁厚度3 mm，宽度5 mm。

2.2　材料选择

永磁铁材料选用NdFeB-N48H；转盘、调整垫圈应具有良好的导磁性和耐腐蚀性，采用GCr15钢；极靴隔圈采用PTEE；极靴与上板和底板通过焊接结合，需要良好的导磁性和焊接性，选择低碳钢；磁流体选用全氟聚醚油基磁流体，其饱和磁化强度

M s

=31.5 kA/m，适配本装置的密封要求。

3　磁场仿真分析

收起

3.1　仿真分析设置及求解

齿宽、齿高、槽宽等结构参数会对密封间隙内的磁感应强度产生显著影响，并且由于密封间隙取值范围较小，因此，采用COMSOL仿真软件对所设计的磁流体密封组件开展磁场求解与性能分析。仿真所用磁流体密封结构参数见表2。考虑到磁流体密封组件为轴中心对称结构，为简化仿真计算，采用二维平面结构进行建模，如图4所示。网格划分结果如图5所示。完成网格划分后设置边界条件，即导磁盘的中心与对称边界相互重合，其余3条边界均设置为磁绝缘边界。由于永磁铁采用面对面的安装形式，将2块磁铁的充磁方向设定为相反，并完成求解。

3.2　结果及分析

计算完成后，得到磁流体的磁感应强度与磁场强度分布云图，分别如图6、图7所示。在密封间隙中部定义一条平行于导磁盘表面的直线，将磁感应强度映射于该直线上，得到密封间隙处的磁通密度分布曲线如图8所示。分析结果表明，磁场汇聚在密封间隙处，形成“液态O型密封圈”，极齿位置的磁感应强度显著高于其他区域；密封间隙内的磁通密度呈现明显的波峰与波谷特征，波峰对应极齿位置，波谷对应槽宽位置。通过式（2）计算得到该初始结构下磁流体密封的理论耐压值为0.309 MPa，虽满足工况所需的0.25 MPa，但二者数值较为接近，设备实际运行中易发生密封泄漏，因此需要对密封结构进行优化设计。

为了验证仿真模型与边界条件设置的正确性，将仿真得到的磁感应强度、磁场强度及密封间隙处的磁通密度分布规律与文献［25-28］研究结果进行对比分析，结果表明：（1）文中磁感应强度波形与密封间隙处的磁通密度分布曲线与文献［25-27］中呈现出一致的“极齿对应波峰、槽宽对应波谷”轴对称分布形态，波峰-波谷间距误差≤0.05 mm，分布周期与极齿排布周期完全吻合；（2）与文中密封结构相似的文献［28］中，磁通密度波峰与波谷差值的相对误差为3.4%，文中该差值相对误差为5.3%，均处于10%以内的工程允许误差范围；（3）文中采用的“Z轴非绝缘＋其余三边磁绝缘”边界条件、NdFeB-N48H永磁铁磁能积参数、密封间隙0.01 mm的网格细化策略，与文献［27-28］中的设置完全一致。上述对比结果验证了文中仿真模型构建与边界条件设置的合理性。

3.3　结构参数对密封性能的影响

为探究各结构参数对磁流体密封性能的影响规律，通过控制变量法开展单参数仿真分析，计算不同参数下密封装置的理论耐压值。不同参数下磁感应强度分布特征如图9所示，各参数对密封耐压值的影响如图10所示。

由图9（a）可知，密封间隙增大将导致空气磁阻上升，进而使导磁回路整体磁阻增大，最终造成密封耐压值降低。由图9（b）可知，随齿宽的增大，密封耐压值呈先上升后趋于平稳的变化趋势，齿宽增加初期聚磁效果增强，当齿宽达到一定值后，聚磁效果不再明显，耐压值趋于稳定。由图9（c）可知，极齿的聚磁效果逐步增强，磁感应强度逐步增大，耐压值随之上升；当齿高超过临界值后，磁阻增大且边缘效应加剧，密封间隙处磁感应强度降低，耐压值呈下降趋势。由图9（d）可知，耐压值随槽宽的增加而上升，但到达一定程度后，会出现漏磁现象，耐压值随之降低。基于上述各结构参数对密封耐压值的影响规律，并结合工程加工与装配可行性，确定正交试验中各参数的取值区间如下：L_g=0.1~0.5 mm，L_t=0.5~0.9 mm，L_h=1.3~1.7 mm，L_s=1.0~1.4 mm。

4　优化设计

收起

4.1　正交试验

为了提高所设计密封装置的耐压性能，探讨多结构参数对磁流体密封耐压性能的影响规律，采用正交试验设计法对各参数进行组合、择优。正交试验法可通过少量试验实现试验点在参数空间的均匀覆盖，避免遗漏最优参数组合，同时能快速确定各因素对性能指标的影响程度，为结构参数优选提供依据。

试验选用L₂₅正交试验因素水平表，如表3所示。确保试验点均匀覆盖参数空间，避免遗漏最优组合，试验结果如表4所示。

采用极差分析法对试验数据进行处理。极差分析法中，极差值R的大小代表因素对考核指标的影响程度，R越大，表明该因素对密封耐压值的影响越显著。计算得到各因素不同水平下的耐压值之和K、平均值k及极差值R，如表5所示。根据各因素的最大平均耐压值确定最优水平，进而得到最优结构参数。

4.2　结果优化及磁场分析

结合表4与表5的正交试验数据及极差分析结果，得到各因素对密封耐压值的影响程度从大到小依次为密封间隙L_g、齿宽L_t、槽宽L_s、齿高L_h；最优参数组合：L_g=0.1 mm，L_t=0.7 mm，L_h=1.7 mm，L_s=1.1 mm。

为验证最优参数组合的密封性能，对该参数下的密封结构进行磁场分析，结果如图11、图12所示。对比图11与图6、图7，发现优化后的磁感应强度与磁场强度分布较初始结构有显著提升，密封间隙处的磁通密度波峰波谷差值进一步增大。经计算，优化后的密封耐压值为0.39 MPa，相较于优化前（0.309 MPa）提升了26.2%，且显著高于工况所需的0.25 MPa，验证了参数优化的有效性。文中设计的端面磁流体密封结构已在某搅拌反应釜原型机上完成台架试验（见图13），连续运行3 000 h无泄漏，密封性能稳定，验证了其工程应用可行性。

5　结论

收起

（1）根据反应釜装置工作的实际情况及工况要求，设计了一种新型端面磁流体密封结构，通过对磁性流体密封的耐压值分析及优化设计，验证方案的可行性。

（2）以初始参数为基础，依据磁流体运动方程推导出计算磁流体耐压的公式，此公式将离心力的影响考虑在内。同时，运用有限元分析获取磁流体密封部件的磁场分布规律和密封耐压值。当转轴线速度较低时，离心力对耐压能力的影响可忽略不计，进而分析各结构参数对耐压值的影响。各参数的取值范围：L_g=0.1~0.5 mm，L_t=0.5~0.9 mm，L_h=1.3~1.7 mm，L_s=1.0~1.4 mm。

（3）采用正交试验分析法，研究结构参数对密封性能的影响。结构参数对密封能力的影响程度，从大到小的排序依次为密封间隙、齿宽、槽宽、齿高。

（4）根据优化后的密封参数，当密封间隙为0.1 mm、齿宽0.7 mm、齿高1.7 mm、槽宽1.1 mm时，密封耐压值为0.39 MPa，远高于工况使用要求，能够有效解决反应釜轴径过大导致的安装空间过大和散热能力不足问题，以及机器运转时离心力引起轴的摆动，而导致的密封泄漏等问题，同时也为反应釜端面磁流体密封的设计提供参考。

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参考文献引证文献

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2026年第54卷第3期

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doi: 10.3969/j.issn.1005-0329.2026.03.008

接收时间：2025-08-08
首发时间：2026-10-22
出版时间：2026-03-30

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收稿日期：2025-08-08
修回日期：2025-12-25

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¹西华大学机械工程学院，成都 610039

²自贡兆强密封制品实业有限公司，四川自贡 643000

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

参数	数值
轴径/mm	95
工作温度/℃	50
转速/（r⋅min^-1）	100
压力/MPa	0.25

参数

数值

轴径/mm

工作温度/℃

转速/（r⋅min^-1）

100

压力/MPa

0.25

参数	数值
齿宽L_t	0.5
齿高L_h	1.2
槽宽L_s	1.5
密封间隙L_g	0.2
永磁铁厚度	3
永磁铁宽度	10

参数

数值

齿宽L_t

0.5

齿高L_h

1.2

槽宽L_s

1.5

密封间隙L_g

0.2

永磁铁厚度

永磁铁宽度

水平	因素
1	0.1	0.5	1.3	1.0
2	0.2	0.6	1.4	1.1
3	0.3	0.7	1.5	1.2
4	0.4	0.8	1.6	1.3
5	0.5	0.9	1.7	1.4

水平

因素

L_g/mm

L_t/mm

L_h/mm

L_s/mm

0.1

0.5

1.3

1.0

0.2

0.6

1.4

1.1

0.3

0.7

1.5

1.2

0.4

0.8

1.6

1.3

0.5

0.9

1.7

1.4

试验编号	L_g/mm	L_t/mm	L_h/mm	L_s/mm	Δp/MPa
1	0.1	0.5	1.3	1.0	0.385 0
2	0.1	0.6	1.5	1.3	0.384 3
3	0.1	0.7	1.7	1.1	0.391 5
4	0.1	0.8	1.4	1.4	0.380 1
5	0.1	0.9	1.6	1.2	0.387 2
6	0.2	0.5	1.7	1.3	0.319 9
7	0.2	0.6	1.4	1.1	0.324 0
8	0.2	0.7	1.6	1.4	0.326 0
9	0.2	0.8	1.3	1.2	0.325 9
10	0.2	0.9	1.5	1.0	0.324 8
11	0.3	0.5	1.6	1.1	0.271 2
12	0.3	0.6	1.3	1.4	0.272 7
13	0.3	0.7	1.5	1.2	0.279 5
14	0.3	0.8	1.7	1.0	0.277 7
15	0.3	0.9	1.4	1.3	0.281 7
16	0.4	0.5	1.5	1.4	0.231 4
17	0.4	0.6	1.7	1.2	0.239 5
18	0.4	0.7	1.4	1.0	0.240 5
19	0.4	0.8	1.6	1.3	0.242 574
20	0.4	0.9	1.3	1.1	0.242 585
21	0.5	0.5	1.4	1.2	0.210 2
22	0.5	0.6	1.6	1.0	0.214 4
23	0.5	0.7	1.3	1.3	0.214 3
24	0.5	0.8	1.5	1.1	0.216 2
25	0.5	0.9	1.7	1.4	0.213 2

试验编号

L_g/mm

L_t/mm

L_h/mm

L_s/mm

Δp/MPa

0.1

0.5

1.3

1.0

0.385 0

0.1

0.6

1.5

1.3

0.384 3

0.1

0.7

1.7

1.1

0.391 5

0.1

0.8

1.4

0.380 1

0.1

0.9

1.6

1.2

0.387 2

0.2

0.5

1.7

1.3

0.319 9

0.2

0.6

1.4

1.1

0.324 0

0.2

0.7

1.6

1.4

0.326 0

0.2

0.8

1.3

1.2

0.325 9

0.2

0.9

1.5

1.0

0.324 8

0.3

0.5

1.6

1.1

0.271 2

0.3

0.6

1.3

1.4

0.272 7

0.3

0.7

1.5

1.2

0.279 5

0.3

0.8

1.7

1.0

0.277 7

0.3

0.9

1.4

1.3

0.281 7

0.4

0.5

1.5

1.4

0.231 4

0.4

0.6

1.7

1.2

0.239 5

0.4

0.7

1.4

1.0

0.240 5

0.4

0.8

1.6

1.3

0.242 574

0.4

0.9

1.3

1.1

0.242 585

0.5

1.4

1.2

0.210 2

0.5

0.6

1.6

1.0

0.214 4

0.5

0.7

1.3

0.214 3

0.5

0.8

1.5

1.1

0.216 2

0.5

0.9

1.7

1.4

0.213 2

参数	L_g	L_t	L_h	L_s
K1	1.928 1	1.417 8	1.440 5	1.442 4
K2	1.620 5	1.434 8	1.436 5	1.445 4
K3	1.382 8	1.451 8	1.436 1	1.442 2
K4	1.196 6	1.442 4	1.441 4	1.442 9
K5	1.068 2	1.449 4	1.441 8	1.423 3
k1	0.385 6	0.283 6	0.288 1	0.288 5
k2	0.324 1	0.287 0	0.287 3	0.289 1
k3	0.276 6	0.290 4	0.287 2	0.288 4
k4	0.239 3	0.288 5	0.288 3	0.288 6
k5	0.213 6	0.289 9	0.288 4	0.284 7
R	0.172 0	0.006 78	0.000 87	0.004 42

参数

L_g

L_t

L_h

L_s

1.928 1

1.417 8

1.440 5

1.442 4

1.620 5

1.434 8

1.436 5

1.445 4

1.382 8

1.451 8

1.436 1

1.442 2

1.196 6

1.442 4

1.441 4

1.442 9

1.068 2

1.449 4

1.441 8

1.423 3

0.385 6

0.283 6

0.288 1

0.288 5

0.324 1

0.287 0

0.287 3

0.289 1

0.276 6

0.290 4

0.287 2

0.288 4

0.239 3

0.288 5

0.288 3

0.288 6

0.213 6

0.289 9

0.288 4

0.284 7

0.172 0

0.006 78

0.000 87

0.004 42