机械密封作为旋转设备中重要的密封装置，广泛应用在石油化工、造纸、食品、航空等行业中。国内外的学者对于机械密封进行了大量的研究，但是对于机械密封密封端面间被密封介质相变的研究大多基于实验观察研究，少量的理论计算不仅应用范围较窄，且都基于大量的假设条件。文本提出热结构耦合的分析方法可计算机械密封稳定运转时的相变半径，可以广泛适用于多种类型的机械密封。　　 本文在机械密封密封端面为微凸体接触的条件下，建立机械密封有限元模型，结合理论计算结果和结构分析结果编写APDL语言对模型进行热分析，得到机械密封的相变半径。研究了被密封介质的压力、温度、使用puv值、机械密封载荷系数和端面宽度对密封环温度场的影响，得到对密封端面间被密封介质相变半径的影响。建立双端面机械密封实验台，测量静密封环不同位置处的温度，经过对比，理论计算结果与实验测试结果有很好的一致性。　　 本文结合《API682-2004离心泵和转子泵用轴封系统》标准中冷却辅助装置方案，分析各种方案的适用条件，利用FLUENT软件分析不同冷却方案对机械密封温升的影响，并将其结果与不使用冷却辅助装置的机械密封进行对比，在一定程度上给机械密封选择冷却辅助装置给出参照。　　 本文通过测量密封环端面的微凸体分布特性，得到密封环真实接触面积，将使用真实接触面积计算得到的相变半径和温度结果和使用名义接触面积计算得到的结果与实验结果进行对比，发现密封温度与接触面积相关。　　 以上这些结果对机械密封的几何结构设计、使用、优化提供依据，为以后的研究提供理论基础。