Рекомендация для перекачивания вязких жидкостей перистальтическими насосами

Перистальтические насосы широко применяются для задач перекачивания и дозирования жидкостей в различных областях промышленности и научных исследований. Очень важно правильно выбрать комбинацию трубки, головки насоса и привода перистальтического насоса для получения идеального результата. Однако производительность насосов всегда указана для ламинарного потока невязкой жидкости (водных растворов). При перекачке и дозировании вязких жидкостей, таких как мед, смолы, электролиты снижается эффективность использования перистальтического насоса. Это связано с тем, скорость ламинарного поток зависит от вязкости, внутреннего диаметра шланга и перепада давления на концах шланга. Скорость потока ламинарного течения рассчитывается по формуле Пуазёйля:

Из формулы следует, что скорость потока прямо пропорциональна внутреннему радиусу шланга в четвертой степени, прямо пропорциональна перепаду давления и обратно пропорциональна вязкости перекачиваемой среды.

Исходя из вышесказанного при перекачивании вязких жидкостей специалисты Вилитек рекомендуют следовать следующим шагам:

1.      Нагрейте перекачиваемый раствор.

Вязкость жидкости — это отношение производной скорости потока жидкости к касательному напряжению. Если вязкость жидкости постоянна, то среда называется ньютоновской, то есть подчиняющейся закону вязкого трения Ньютона, с зависимостью только от температуры и давления. Основная форма, описывающая зависимость вязкости от температуры ниже:

Таким образом нагрев рабочей среды уменьшает ее вязкость и приводит к большей скорости течения при тех же параметрах.

График экспоненциальной зависимости имеет вид:

2.      Уменьшите количество оборотов.

Физические свойства жидкости формируют некое «плато» максимального расхода. До этого «плато» скорость потока будет увеличиваться с увеличением количества оборотов, в диапазоне «плато» увеличение оборотов не приведет к увеличению скорости потока.

Количество оборотов подбирается эмпирическим путем. Старайтесь работать на минимальном количестве оборотов в пределах этого «плато», для максимальной эффективности использования оборудования.

3.      Используете трубки из материалов большей жесткости или с более толстой стенкой

Согласно формуле Пуазейля зависимость расхода прямо пропорциональна перепаду давления на концах трубки. Разрежение (сила всасывания) зависит от деформации сжатие-растяжение, вызванной движением роликов в головке насоса. Чем жёстче и толще стенка, тем быстрее шланг возвращает свою первоначальную форму после деформации, тем больше будет разрежение на всасывающем патрубке, тем лучше насос справляется со своей задачей.

4.      Используйте гладкостенные трубки

В случае малого внутреннего диаметра шланга возрастает влияние «шероховатости» стенок шланга (сил трения) на скорость потока. Поэкспериментируйте с перекачиванием на силиконовых трубках, имеющих максимальную гладкость.

5.      Используйте трубку большего внутреннего диаметра.

Чем больше внутренний диаметр шланга, тем больше пропускная способность.

Выберите рекомендуемый шланг согласно таблице, отталкиваясь от вязкости Вашей рабочей среды в сантипуазах (cps) и желаемого расхода.

Таблица выбора типоразмера трубок, в зависимости от требуемого расхода и вязкости перекачиваемой среды.

*Информация является справочной. Данные в таблице соответствуют жестким трубкам Westoprene, Westofluour.

Как выбрать шланг по таблице?

Например, требуется обеспечить расход 150 мл/мин жидкости с вязкостью 700cps. Обращаясь к таблице, находим на пересечении расхода и вязкости подходящий шланг – #35/#36 типоразмер.