— «У нас вязкая жидкость, а значит объёмный насос: винтовой, шестерёнчатый, перистальтический, мембранный… Тут всё очевидно, есть насос, есть его характеристики, можно уверенно подобрать подходящий агрегат» – без сомнений ответил заказчик.

Тема не новая, но так как всякий раз возникают одни и те же вопросы, то разберём её поподробнее. Для начала необходимо понимать, что такое вязкость и какие ее виды бывают.

Что мы знаем о вязкости продукта?

Вязкость характеризует текучесть жидкости. Жидкости с высокой вязкостью представляют собой густые жидкости, а жидкости с низкой вязкостью — тонкие. Эта вязкость является результатом межмолекулярных сил, они также известны как внутреннее трение. Это внутреннее трение уменьшается при повышении температуры и увеличивается при понижении температуры.
Если быть предельно кратким, чтобы сэкономить Ваше время, обратим внимание на следующие моменты при выборе насоса для вязких жидкостей:

  • под вязкими средами подразумевают всё то, с чем не справится центробежный насос, то есть выше 200 сСт;
  • у того или иного насоса есть свои ограничения по предельной вязкости и различные коэффициенты потери на вязкость при перекачивании;
  • некоторые продукты могут вообще не обладать текучестью, например, фарш, но перекачать его всё равно можно;
  • имеет значение химический состав вязкой жидкости при выборе проточной части насоса;
  • вязкие среды зачастую застывают, обладают повышенной плотностью.

Чем гуще жидкость, тем сложнее ее перекачивать?

Вязкость или «толщина» жидкости, безусловно, влияет на ее поведение в насосе, потому что вязкость жидкости может изменяться в разных условиях. Существует четыре основных группы жидкостей, каждая из которых действует определенным образом, несмотря на ее удельную вязкость.

Во-первых, при перекачивании таких жидкостей, как вода, спирт и разбавитель для краски не имеет значения, как быстро они движутся, поскольку они текут одинаково.

Второй тип — это «дилатантные жидкости», у которых вязкость возрастает при увеличении скорости деформации сдвига.  Дилатантный эффект наблюдается в тех материалах, у которых плотно расположенные частички перемешаны с жидкостью, заполняющей пространство между частичками. При низких скоростях сдвига слоёв материала друг относительно друга жидкость действует как смазка, и дилатантный материал способен легко перетекать. При высоких скоростях жидкость не успевает заполнять свободные пространства, образующиеся между движущимися частичками, и поэтому трение между частичками сильно возрастает, что приводит к увеличению вязкости. Например, сливки и масло, вязкость которых увеличивается при взбалтывании, пока они не станут почти твердыми. Их невозможно перекачивать, к примеру, в стандартных центробежных насосах, и для их перемещения требуются специальные меры.

В-третьих, «пластичные жидкости» имеют предел текучести (точку сопротивления), который необходимо превысить, прежде чем они начнут течь. После этого вязкость уменьшается по мере увеличения перемешивания. Лучшим примером пластиковой жидкости является кетчуп. Подумайте, как вы должны встряхнуть его в бутылке, прежде чем он начнет двигаться? Но когда он движется, он легко течет.

Четвертую группу, «тиксотропные жидкости», сложнее всего объяснить… и с ней иметь дело в насосах. К этой категории относятся клей, не капающие краски, смазки, целлюлозные соединения, мыло, крахмалы и деготь. Эти жидкости становятся вязкими (густыми) при стоянии, но со временем они станут менее вязкими (более жидкими) при постоянном перемешивании.

Следуя с вышесказанного, есть два типа вязкости — динамическая и кинематическая …

Так называемая «кинематическая вязкость» — это реальный физический фактор, влияющий на характеристики насоса, поэтому вам необходимо знать об этом. Кинематическая вязкость указывается в сантистоксах (сСт) и измеряется в мм2 / с.  Например, вода имеет низкую вязкость 1 сСт при 20 ° C, а моторное масло имеет высокую вязкость — более 500 сСт при той же температуре.

Вязкость — это, по сути, сопротивление потоку, и это имеет значение для насосов. Если у вас на руках липкая жидкость высокой вязкости, она прилипает и ее гораздо труднее удалить, чем жидкость с низкой вязкостью. То же самое и с насосом. Если вы перекачиваете жидкости, такие как моторное масло, которые прилипают к поверхности рабочего колеса, это проблема, которую необходимо учитывать.

Кроме этого, каждая вязкость имеет плотность.

Различные жидкости могут иметь разную плотность (или вес, измеряемый в г / см3 или кг / м3), а плотность одного типа жидкости зависит от температуры.

Когда мы определяем размеры насосов, мы обращаем особое внимание на «напор», то есть на то, на сколько метров в воздухе мы можем перекачать данную жидкость при давлении в один бар. Для перекачивания более тяжелых жидкостей потребуется большее давление.

Ну все же, на что важно обращать внимание при перекачивании вязких жидкостей?

А теперь пришло время для конкретного примера. Давайте разберём перекачивание подогретой сгущёнки вязкостью в 6000 сСт производительностью 5 кубов в час и давлением 2 бара. Будет это насос с патрубками вероятнее всего 50 мм в диаметре.

Насос, предположим, подобран с рекомендованной частотой вращения. А теперь поговорим о том, что наверняка забыли учесть. Сгущёнка будет ведь перекачиваться по трубам, длиною которых обычно пренебрегают, как, впрочем, и поворотами этой трубы, а также материалом, из которого эта труба изготовлена. Вот тут-то и начинается проблема. Дело в том, что стенки трубопровода, по которому протекает продукт, создают сопротивление на пути движения продукта из-за шероховатостей этих стенок. Так вот, в нашем примере со сгущёнкой, если напорная труба из цеха в цех без изгибов и подъёмов составит 30 метров в длину и будет изготовлена из полимера с бесшовной сваркой (идеальные условия), то для того, чтобы продукт протекал по ней со скоростью 5 кубов в час требуется поддерживать давление более 16 бар. Именно такая потеря на сопротивление стенок будет в данном случае. Неожиданный поворот! 16 бар — это очень большая цифра, которая для сгущёнки не так критична, как для кетчупа с кусочками. И насос потребуется для этого с большой и с мощным приводом. Иными словами, дорогостоящий!

Самым рациональным решением является увеличение диаметра трубопровода. Так, например, в нашем случае при увеличении диаметра трубопровода вдвое, до 100 мм, потери на трубопровод составят всего 1 бар, у трубопровода диаметром 75 мм эти потери немного больше 3 бар. А это уже совсем другой насос. Меньшее количество нулей в его стоимости и стоимости его расходных материалов.

И в заключение!

Универсальных насосов нет, всегда нужно подбирать модель под конкретную задачу.

Специалисты нашей компании смогут подобрать насосы для вязких жидкостей, исходя из поставленной вами задачи. Поставьте задачу инженеру прямо сейчас: +38 (044) 390 73 38 и обеспечьте Ваше производство безопасным и надёжным оборудованием на долгие годы.

 

Сентябрь, 2020

Вязкость жидкостей