机械密封是旋转设备中必不可少的重要装置,密封件虽然体积不大,但它在保证机器设备安全运行过程中起着重要的作用。机械密封的结构并不复杂,其中密封副是整个机械密封结构的关键部件,常常由于密封副动静环之间摩擦产生的热量引起密封副变形;其次,由于向密封副中冲冷却液也会引起密封副的变形。本文根据150CZY15型塔底油浆泵机械密封实际运行的情况,研究了油浆泵原用机械密封结构及辅助密封系统,分析了其密封结构失效形式;对油浆泵原用密封进行了干气密封技术改进,结合油浆泵工况设计了新型的干气密封结构,对新设计的干气密封进行了结构分析;介绍了油浆泵干气密封工作原理,并对油浆泵干气密封做了技术优势分析。对油浆泵新设计的干气密封结构的密封动环和弹簧进行了详细计算,根据油浆泵运行工况设计出了三种单向槽型(螺旋槽、弧形槽、人字槽)的密封动环并对三种单向槽的不同槽深、不同槽数的动环做了热流固耦合综合分析。基于热流固耦合数值分析基础,推导了适合单向槽型干气密封端面流场的控制方程(连续性方程、动量方程、粘性流体流动方程),对流场控制方程的边界条件和离散化进行了介绍,给出了求解离散化方程的方法;通过简化热分析模型,给出一个适合单向槽型密封动环热分析的方法;对热边界条件做了介绍,计算出了需要施加的热边界条件热流密度和对流换热系数,并对密封动静环的热量分配进行了计算;介绍了热应力场的计算方法。结合热流固耦合理论分析基础,利用Solid Works建立了三种单向槽型(不同槽深、不同槽数)的三维模型和气膜模型,通过采用ANSYS Workbench软件对建立的气膜进行了流场分析,得出气膜压力分布云图;对密封动环进行稳态热分析,得到密封动环温度场分布云图;在不施加温度情况下,分析了由气膜压力引起的密封动环变形以及应力、应变情况。然后施加温度场后进一步分析了由温度和气膜压力共同作用对密封动环应力、应变、变形的影响。综合比较了不同工况下密封动环变形情况;同一槽深、槽数,不同槽型的密封动环在相同边界条件下引起的变形不同;槽型、槽深、槽数在任两个变量相同条件下得到的结果也有所不同。通过综合分析优选出了适合本文油浆泵设计的干气密封端面动环的槽型、槽数、槽深情况。同时,为进一步综合分析密封端面槽提供了思路。