На что важно обращать внимание при перекачивании вязких жидкостей

Поговорим о перекачивании вязких жидкостей. Тема не новая, но так как всякий раз возникают одни и теже вопросы, и важные моменты, то разберём её поподробнее.

Итак, вязкая жидкость, а значит объёмный насос: винтовой, шестерёнчатый, перистальтический, мембранный, импеллерный. Тут всё очевидно, есть насос, есть его характеристики, можно уверенно подобрать подходящий агрегат.

Давайте разберём конкретный пример – 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 кривыми вязкости, рекомендованной частоты вращения, мощности привода сверились - подходит, а теперь поговорим о том, что наверняка забыли учесть. Сгущёнка эта, взятая в качестве примера, 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 номер один.

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 или печёной фасоли. 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.

А теперь обратимся к базовым рекомендациям по эксплуатации объёмных насосов. Ниже приведена кривая зависимости вязкости продукта и коэффициента увеличения диаметра трубопровода относительно диаметра патрубков насоса. Так вот, при работе с продуктом вязкостью 6000 сСт по общему правилу рекомендуется увеличить диаметр трубопровода не менее чем в 2 раза относительно насосного.

Существуют простые онлайн-калькуляторы для расчёта нужного давления под Ваш трубопровод и продукт, но этот расчёт будет приблизительным, так как скорее всего не учтёт повороты. Однако использовать его в качестве проверки в разумных пределах имеет смысл. Для более детального расчёта требуется обращаться в проектные организации.

Идём дальше. Теперь о самовсасывании. С самовсасыванием вязких продуктов дела обстоят ещё хуже. Надеяться на самовсасывание растворов с вязкостью более 6000 сСт с высоты более метра вообще не советуем. Попробуйте ради интереса засосать сгущёнку через коктейльную трубочку. Вы скажете, что это практически невозможно, так как трубочка тонкая, но если увеличить диаметр трубочки до 50 мм и увеличить скорость потока до 5 кубов в час, то легче не станет.

Итак, выводы: приобретая насосы для перекачивания вязких жидкостей всегда заранее рассчитывайте потери в трубопроводе, хотя бы на самых примитивных онлайн калькуляторах, доступных в свободном доступе в сети интернет. Проблемы, с которыми вы столкнётесь, не взяв в расчёт эти потери, обернутся большими затратами. Не жалейте миллиметров в диаметрах трубопроводов, так как более широкий трубопровод - это всегда без исключения облегчение "дыхания" насоса. Также планируйте установку насоса максимально близко к ёмкости, из которой продукт будет всасываться, а лучше проектируйте установку так, чтобы насос находился под заливом.

Кстати, в качестве дополнения отметим, что сопротивление трубпровода важно и при перемещении невязких сред, но с большой производительностью через узкие трубопроводы. В качестве примера конечно же вода. Так для того, чтобы протолкнуть 20 кубов в час через 30 метровую пластиковую бесшовную трубу с внутренним диаметром 25 мм потребуется 11,5 бар давления. А через трубу с внутренним диаметром 32 мм уже 0,5 бар. Разница в стоимости 30 метров 25й и 32й трубы - это пару тысяч рублей, а разница в стоимости насоса на 20 кубов в час с давлением 11 бар и 0,5 бар - это не меньше сотни тысяч рублей.

Артём Емельянов