“У нас в’язка рідина, а отже, об’ємний насос: гвинтовий, шестерний, перистальтичний, мембранний… Тут усе очевидно, є насос, є його характеристики, можна впевнено підібрати відповідний агрегат”, – без сумнівів відповів замовник.
Тема не нова, але оскільки щоразу виникають одні й ті самі запитання, то розберемо її детальніше. Для початку необхідно розуміти, що таке в’язкість і які її види бувають.
Що ми знаємо про в’язкість продукту?
В’язкість характеризує плинність рідини. Рідини з високою в’язкістю являють собою густі рідини, а рідини з низькою в’язкістю – тонкі. Ця в’язкість є результатом міжмолекулярних сил, вони також відомі як внутрішнє тертя. Це внутрішнє тертя зменшується при підвищенні температури і збільшується при зниженні температури.
Якщо бути гранично стислим, щоб заощадити Ваш час, звернемо увагу на такі моменти під час вибору насоса для в’язких рідин:
- під в’язкими середовищами мають на увазі все те, з чим не впорається відцентровий насос, тобто вище 200 сСт;
- у того чи іншого насоса є свої обмеження щодо граничної в’язкості і різні коефіцієнти втрати на в’язкість під час перекачування;
- деякі продукти можуть взагалі не мати плинності, наприклад, фарш, але перекачати його все одно можна;
- має значення хімічний склад в’язкої рідини під час вибору проточної частини насоса;
- в’язкі середовища часто застигають, мають підвищену щільність.
Що густіша рідина, то складніше її перекачувати?
В’язкість або “товщина” рідини, безумовно, впливає на її поведінку в насосі, тому що в’язкість рідини може змінюватися в різних умовах. Існує чотири основні групи рідин, кожна з яких діє певним чином, незважаючи на її питому в’язкість.
По-перше, під час перекачування таких рідин, як вода, спирт і розріджувач для фарби не має значення, як швидко вони рухаються, оскільки вони течуть однаково.
Другий тип – це “дилатантні рідини”, у яких в’язкість зростає при збільшенні швидкості деформації зсуву. Дилатантний ефект спостерігається в тих матеріалах, у яких щільно розташовані частинки перемішані з рідиною, що заповнює простір між частинками. За низьких швидкостей зсуву шарів матеріалу один відносно одного рідина діє як мастило, і дилатантний матеріал здатний легко перетікати. За високих швидкостей рідина не встигає заповнювати вільні простори, що утворюються між частинками, які рухаються, і тому тертя між частинками сильно зростає, що призводить до збільшення в’язкості. Наприклад, вершки і масло, в’язкість яких збільшується під час збовтування, поки вони не стануть майже твердими. Їх неможливо перекачувати, наприклад, у стандартних відцентрових насосах, і для їх переміщення потрібні спеціальні заходи.
По-третє, “пластичні рідини” мають межу плинності (точку опору), яку необхідно перевищити, перш ніж вони почнуть текти. Після цього в’язкість зменшується в міру збільшення перемішування. Найкращим прикладом пластикової рідини є кетчуп. Подумайте, як ви повинні струсити його в пляшці, перш ніж він почне рухатися? Але коли він рухається, він легко тече.
Четверту групу, “тиксотропні рідини”, найскладніше пояснити… і з нею мати справу в насосах. До цієї категорії належать клей, фарби, що не капають, мастила, целюлозні сполуки, мило, крохмалі та дьоготь. Ці рідини стають в’язкими (густими) під час стояння, але згодом вони стануть менш в’язкими (більш рідкими) за постійного перемішування.
Виходячи з вищесказаного, є два типи в’язкості – динамічна і кінематична …
Так звана “кінематична в’язкість” – це реальний фізичний фактор, що впливає на характеристики насоса, тому вам необхідно знати про це. Кінематична в’язкість вказується в сантистоксах (сСт) і вимірюється в мм2/с. Наприклад, вода має низьку в’язкість 1 сСт за 20 °C, а моторна олива має вищу в’язкість – понад 500 сСт за тієї ж температури.
В’язкість – це, по суті, опір потоку, і це має значення для насосів. Якщо у вас на руках липка рідина високої в’язкості, вона прилипає і її набагато важче видалити, ніж рідину з низькою в’язкістю. Те ж саме і з насосом. Якщо ви перекачуєте рідини, як-от моторне мастило, які прилипають до поверхні робочого колеса, це проблема, яку необхідно враховувати.
Крім цього, кожна в’язкість має густину.
Різні рідини можуть мати різну густину (або вагу, вимірювану в г / см3 або кг / м3), а густина одного типу рідини залежить від температури.
Коли ми визначаємо розміри насосів, ми звертаємо особливу увагу на “натиск”, тобто на те, на скільки метрів у повітрі ми можемо перекачати дану рідину при тиску в один бар. Для перекачування важчих рідин потрібен більший тиск.
Ну все ж, на що важливо звертати увагу під час перекачування в’язких рідин?
А тепер настав час для конкретного прикладу. Давайте розберемо перекачування підігрітої згущеної згущеної рідини в’язкістю в 6000 сСт продуктивністю 5 кубів на годину і тиском 2 бари. Буде це насос із патрубками найімовірніше 50 мм у діаметрі.
Насос, припустимо, підібрано з рекомендованою частотою обертання. А тепер поговоримо про те, що напевно забули врахувати. Згущене молоко буде перекачуватися по трубах, довжиною яких зазвичай нехтують, як, втім, і поворотами цієї труби, а також матеріалом, з якого ця труба виготовлена. Ось тут-то і починається проблема. Річ у тім, що стінки трубопроводу, по якому протікає продукт, створюють опір на шляху руху продукту через шорсткості цих стінок. Так ось, у нашому прикладі зі згущеним молоком, якщо напірна труба з цеху в цех без вигинів і підйомів становитиме 30 метрів завдовжки та буде виготовлена з полімеру з безшовним зварюванням (ідеальні умови), то для того, щоб продукт протікав по ній зі швидкістю 5 кубів на годину, потрібно підтримувати тиск понад 16 бар. Саме така втрата на опір стінок буде в цьому випадку. Несподіваний поворот! 16 бар – це дуже велика цифра, яка для згущеного молока не така критична, як для кетчупу зі шматочками. І насос знадобиться для цього з великим і з потужним приводом. Іншими словами, дорогий!
Найраціональнішим рішенням є збільшення діаметра трубопроводу. Так, наприклад, у нашому випадку в разі збільшення діаметра трубопроводу вдвічі, до 100 мм, втрати на трубопровід становитимуть лише 1 бар, у трубопроводу діаметром 75 мм ці втрати трохи більші за 3 бар. А це вже зовсім інший насос. Менша кількість нулів у його вартості та вартості його витратних матеріалів.
І на останок!
Універсальних насосів немає, завжди потрібно підбирати модель під конкретне завдання.
Фахівці нашої компанії зможуть підібрати насоси для в’язких рідин, виходячи з поставленого вами завдання. Поставте завдання інженеру просто зараз: +380 44 3907338 і забезпечте Ваше виробництво безпечним і надійним обладнанням на довгі роки.
