Viskozite Pompalamayı Nasıl Etkiler?
Bir sıvının viskozitesinin bir pompalama sistemini nasıl etkilediğini anlamak için viskozitenin neyi temsil ettiğini anlamak önemlidir. Tanım olarak viskozite, bir sıvının, özellikle boru duvarı alanında sıvı akışının neden olduğu gibi kayma gerilimine direnç göstermesine neden olan özelliğidir.
Resim 1 bunu, bir sıvının statik sınır yüzeyine göre hız profilini göstererek göstermektedir. Statik sınır yüzeyinde veya boru duvarında sıvının hızı sıfırdır. Statik yüzeyden uzaklaştıkça sıvının hızı artar. Birim alan başına kuvvet, sıvının maksimum hızı olan v/d hız gradyanının statik yüzeyden olan mesafeye (d) bölünmesiyle elde edilen bir fonksiyondur.
Mutlak viskozite, μ (Mu), kayma gerilmesinin (veya birim alan başına kuvvetin) kayma hızına bölümüdür. Kinematik viskozite olarak bilinen yoğunluğuna göre viskoziteyi ifade etmek yaygındır. Kinematik viskozite, Yunanca ν (Nu) harfi ile gösterilir. Kinematik viskoziteyi ölçmenin yaygın bir yolu Saybolt Seconds Universal'dir (SSU) (bkz. Resim 2). Bu, belirli bir sıcaklıkta ölçülen bir sıvı miktarının, dibinde ölçülü bir delik bulunan bir kaptan boşaltılması için geçen süreyi ifade eder. Örneğin, suyun 60 Fahrenheit (F) derecede yaklaşık 31 SSU viskozitesi vardır. Karşılaştırıldığında, hafif yağlama yağlarının viskozitesi 100 veya 200 SSU olabilir. Daha viskoz yağlama yağları, binlerce SSU'da viskoziteye sahiptir ve son derece viskoz sıvılar - ağır katran,
Pompa Çeşitleri
Pompa tipine bağlı olarak, sıvı viskozitesinin etkisi farklıdır. Spesifik olarak üç tip pompaya bakacağız: santrifüjlü (Resim 3), pistonlu (Resim 4) ve döner (Resim 5).
Pistonlu ve döner pompalar, pozitif yer değiştirme (PD) ailesi içindedir. PD pompaları, milin her dönüşünde hacimsel sızıntı (kayma) çıkarılarak belirli bir hacmin yerini değiştirir.
Bir santrifüj pompa, rotodinamik pompa ailesi içindedir. Rotodinamik pompalar, dönen bir pervane, pervane veya rotor aracılığıyla pompalanan sıvıya sürekli olarak enerjinin verildiği kinetik makinelerdir. En yaygın rotodinamik pompa tipi santrifüj (radyal) tiptir. Santrifüj pompalarda sıvı, pervane gözünden eksenel olarak pervaneye girer ve dış çaptan çıkana kadar kanatlar arasında radyal olarak ilerler ve Şekil 3'te gösterildiği gibi bir difüzör veya salyangoz düzeninde toplanır. pompa türleri ve ilgili fizik farklıdır, çünkü bu eşitsizlikler viskoz sıvılara göre önemli ölçüde farklı çalışmaya neden olur.
Santrifüj Pompa Viskoz Pompalama Hususları
Hidrolik Performans Testleri için ANSI/HI 14.6 Rotodinamik pompalara göre temiz suyla santrifüj pompaların performansını test etmek endüstri standardıdır. Bir santrifüj pompanın performansı, çark döndüğünde artan sürtünme ve su testine kıyasla akışa karşı direnç nedeniyle viskoz sıvılarla çalışırken etkilenir. Suya kıyasla viskoz sıvılarda azalan verim nedeniyle giriş gücünde belirgin bir artış ve yükte ve akış hızında bir azalma meydana gelir.
Resim 6'daki performans eğrisi, viskozitesi 1.000 SSU ve özgül ağırlığı 0,9 olan uygulama sıvısı için su performansını ve düzeltilmiş viskoz performansını gösterir. Viskoz veriler, Hidrolik Enstitüsü standardı ANSI/HI 9.6.7 Sıvı Viskozitesinin Rotodinamik Pompa Performansı Üzerindeki Etkileri uyarınca su performans testinden düzeltilmelidir. ANSI/HI 9.6.7, Resim 6'da gösterilen performansı düzeltmek için kullanılmıştır. Bu standart, dünya çapındaki kaynaklardan elde edilen test verilerine dayanan ampirik bir yöntem öngörür.
HI yöntemi, pompa kullanıcılarının ve tasarımcıların belirli bir rotodinamik pompanın bilinen viskoziteye sahip sıvılar üzerindeki performansını, su üzerindeki performansı göz önünde bulundurularak tahmin etmelerini sağlar. Prosedür, viskoz sıvılar üzerinde gerekli görev için uygun pompa ve sürücünün seçilmesi açısından önemlidir. Resim 6'da gösterilmemiştir, ancak yüzde 3'lük bir yük kaybının kaydedildiği (NPSH3) gerekli net pozitif emme yüksekliğindeki (NPSH) artışın yanı sıra viskoz sıvılarla gerekli başlangıç torkunun artması da endişe vericidir. Bunlara ilişkin değerlendirmeler ANSI/HI 9.6.7'de özetlenmiştir.
Resim 6'daki pompa için su üzerinde yüzde 80'e yakın olan belirgin verimliliğin 1.000 SSU'da yaklaşık yüzde 50'ye düştüğüne dikkat edin. Bu nedenle, viskoziteler kabul edilemez verimlilik ve bunun yerine PD ile sonuçlanan seviyelerin üzerinde olduğunda santrifüj pompaların kullanımı sınırlandırılabilir. pompalar daha iyi bir çözüm sunabilir.
PD Pompa Viskoz Pompalama Hususları
PD pompalar doğası gereği santrifüj pompalardan farklıdır çünkü bunlar, milin her dönüşü için yer değiştirerek sıvı hacmini hareket ettirir. Bu genellikle viskoz sıvıları pompalarken olumlu sonuçlar verir. Bir PD pompasının hacimsel verimliliği, mil devri başına teorik hacim üzerinden mil devri başına gerçek hacimdir. İki hacim arasındaki fark, kayma olarak bilinen kaçak akışın sonucudur. Bir sıvının daha yüksek viskozitesi aslında kayma miktarını azaltır ve pozitif yer değiştirmeli bir pompanın hacimsel verimini artırır.
Resim 7'deki eğriler, pozitif deplasmanlı pompaların kapasitesinin hıza (basınç sabiti), basınca (hız sabiti) ve viskoziteye göre nasıl değiştiğini göstermektedir. Yalnızca konseptin bir temsili olarak tasarlanmıştır. Eğriler, teorik kapasitenin hızla doğru orantılı olduğunu göstermektedir. Teorik kapasite ile teslim edilen kapasite arasındaki fark, belirli bir viskozite için pompanın "kaymasıdır". İç kayma, viskozite ve basınçtan etkilenir ve teslim edilen kapasitenin teorikten sapmasına neden olur.
Pompa sıvısının viskozitesi, gereken net pozitif giriş basıncını (NPIPR) ve pozitif deplasmanlı pompaların giriş gücünü de etkiler. Teorik beygir gücü, hız ve basınçla orantılıdır. Pompalanan sıvının viskozitesinden kaynaklanan sürtünme kayıpları, giriş gücünün teorik gücün üzerine çıkmasına neden olur. Resim 8 gücün nasıl artabileceğini gösterir ve Resim 9 genel olarak NPIPR'nin viskozite ile nasıl artacağını gösterir.
Pistonlu PD pompaları, çeşitli viskoziteler için uygulamalarda kullanılır. Tipik olarak, pistonlu güç pompaları 5.000 SSU'luk sıvı viskozitesini kaldırabilir ve havayla çalışan pistonlu pistonlu pompalar 1 milyon SSU'luk sıvı viskozitesini kaldırabilir.
Seçili teknolojilerde ve uygulamalarda, döner PD pompalar ayrıca sudan viskoz sıvılara kadar olan sıvıları işleyebilir, ancak viskoz sıvılarda daha tipik bir uygulama bulurlar. Birçok döner pompa türü vardır ve viskoz pompalama özellikleri tasarıma göre değişir. Genel olarak, bir döner pompadaki akış ve hacimsel verim tipik olarak viskozite ile artar ve bazı döner pompa türleri, birkaç milyon SSU'luk viskoziteye sahip sıvıları işleyebilir.
Pistonlu ve döner viskoz pompalama için burada sağlanan genel bilgiler mutlak değildir ve belirli tasarımlar kapasiteleri önemli ölçüde değiştirebilir, bu nedenle kullanıcılar, özel öneriler için pompa üreticisine yakından danışmalıdır. Pozitif deplasmanlı pompalar için viskoz pompalamaya ilişkin ek bilgiler aşağıdaki standartlarda bulunabilir: ANSI/HI 3.1-3.5 Terminoloji, Tanımlar, Uygulama ve Çalıştırma için Döner Pompalar; ANSI/HI 6.1-6.5 Terminoloji, Tanımlar, Uygulama ve Çalıştırma için Pistonlu Güç Pompaları; ANSI/HI 7.1-7.5 Terminoloji, Tanımlar, Uygulama ve Çalıştırma için Kontrol Hacmi Ölçüm Pompaları; ANSI/HI 10.1-10.5 Terminoloji, Tanımlar, Uygulama ve Çalıştırma için Havayla Çalışan Pompalar.