Kas yra klampumas? Kodėl jis svarbus?

KAS YRA KLAMPUMAS?

Klampumas dažnai vadinamas skysčio storiu. Paprasčiausias pavyzdys: vanduo (mažo klampumo) ir medus (didelis klampumas). Tačiau šis apibrėžimas gali būti klaidinantis, kai žiūrime į skirtingo tankio skysčius.

Molekuliniame lygmenyje klampumas yra skirtingų skysčio molekulių sąveikos rezultatas. Tai taip pat gali būti suprantama kaip skysčio molekulių trintis. Kaip ir trinties tarp judančių kietų medžiagų atveju, klampumas lems energiją, reikalingą skysčio tekėjimui. Klampumui priešinga sąvoka yra takumas.

Klampumas matuojamas Paskal-sekundėmis (Pa*s) arba puazais (P). Skystis, kurio klampumas lygus 1 Pa*s, patalpinus jį tarp dviejų plokštelių ir vieną jų stumiant taip, kad susidarytų vieno paskalio šlyties įtampa, šis per sekundę nukeliauja kelią, lygų atstumui tarp plokštelių. 1 puazas yra lygus 0,1 Pa*s.

Specifinis skysčio, dujų ar kietosios medžiagos sunkis yra jo tankis, padalytas iš vandens tankio. Kadangi vandens tankis yra 1 g/cm3 (1 g/ml), savitasis svoris yra be matmens reikšmė, iš esmės lygi tankiui. Bet kokio skysčio kinematinis klampumas centimetrais padidina X savitąjį sunkumą = dinaminę klampą centipoise. Vandenį konvertuoti iš centistoksų į centipoise yra nesunku, nes vandens savitasis sunkis yra 1. Kinematinis vandens klampumas, esant 21º Celsijaus, yra 1 centistokas, o dinaminis klampumas yra 1 centipoise. 20º Celsijaus temperatūroje medaus tankis yra 1,42 g/ml (savitasis sunkis 1,42). Jo dinaminis klampumas yra 10 000 cP, taigi kinematinis klampumas yra 10 000 cP / 1,42 = 7,042 cSt.

Kai kurie perskaičiavimo koeficientai:

100 centipoise (cP) = 1 Poise (P)
1 centipoise (cP) = 1 mPa s (milipascal sekundė)
1 Poise (P) = 0,1 Pa s (Paskalio sekundė)
Centipoise (cP) = Centistoke (cSt) x Savitasis sunkis

KAIP SKYSČIO KLAMPUMAS ĮTAKOJA SIURBLIO PASIRINKIMĄ?

Vienas iš svarbiausių aspektų, kurį reikia suprasti prieš pasirenkant siurblį, yra skysčio, kuris bus pumpuojamas, klampumas. Skysčio klampumas ar jo sluoksnio storis turės įtakos tam, kaip jis elgsis siurblyje. Tačiau čia viskas tampa sudėtinga, nes skysčių klampumas skirtingomis sąlygomis (pvz. keičiantis temperatūrai) gali kisti.

Paprastai skysčiai skirstomi į keturias pagrindines grupes:

NIUTONO SKYSČIAI

Klampumas išlieka pastovus, nepriklausomai nuo šlyties greičio ar sujudėjimo pokyčių. Didėjant siurblio sukimosi greičiui, proporcingai didėja ir srautas. Nesvarbu, kaip greitai jie juda, jie teka vienodai.

Tipiški Niutono skysčiai:

• vanduo
• mineraliniai aliejai
• alkoholis
• angliavandeniliai

PSEUDOPLASTINIAI SKYSČIAI

Klampumas mažėja didėjant šlyties greičiui, tačiau pradinis klampumas gali būti pakankamai didelis, kad srautas prasidėtų įprastoje siurbimo sistemoje. Imdami pomidorų pastą kaip pavyzdį, turėsite suplakti buteliuką, kol pomidorų pasta pradės judėti, tačiau, kai ji juda, ji lengvai teka.

Tipiški pseudoplastiniai skysčiai:

• pomidorų pasta
• latekso dažai
• losjonai

DILATANTINIAI SKYSČIAI

Skysčio klampumas didėja maišant, kol jie tampa beveik vientisos beveik tvirtos masės. Dėl to siurbliai gali sustoti.

Tipiški pavyzdžiai:

• srutos
• molis
• grietinėlės
• sviestas

TIKSOTROPINIAI SKYSČIAI

Kaip ir pseudoplastinių skysčių atveju klampumas mažėja, didėjant šlyties greičiui arba maišant. Kai maišymas sustabdomas arba sumažinamas, prasideda histerezė ir padidėja klampumas. Dažnai klampumas negrįš į pradinę vertę.

Tipiški tiksotropiniai skysčiai:

• muilai
• smalos
• klijai
• rašalai
• riešutų sviestas

KAS SVARBIAUSIA ŽINOTI APIE  KLAMPUMĄ RENKANTIS SIURBLĮ?

Klampumas iš esmės yra atsparumas tekėjimui ir tai turi įtakos siurbliams. Jei ant jūsų rankų yra labai klampus, lipnus skystis, jis prikimba ir jį pašalinti yra daug sunkiau nei skystį, kurio klampumas mažas. Tas pats siurblyje, kur skysčiui judėti naudojamas darbo ratas. Jei siurbiate skysčius, pavyzdžiui, variklio alyvą, kurie prilimpa prie sparnuotės paviršiaus, tai yra problema, į kurią reikia atsižvelgti. Kinematinis klampumas yra tikras fizinis veiksnys, darantis įtaką siurblio kreivėms, taigi ir siurblio pasirinkimui. Kinematinis klampumas žymimas centistokais (cSt) ir matuojamas mm2/s. Remiantis aukščiau pateikta lentele, vandens klampumas yra 1 cSt esant 20 ° C, o variklinės alyvos SAE 30 klampumas yra  440 cSt toje pačioje temperatūroje.

KLAMPUMAS IR VAMZDYNO SKERSMUO

Pumpuojant aukšto klampumo skysčius, labai svarbu atsižvelgti ir į vamzdžių, kuriais pumpuojamas produktas, skersmenį. Faktas yra tas, kad vamzdyno vidinės sienelės, pro kurias teka produktas, sukuria pasipriešinimą produkto kelyje dėl šių sienelių paviršiaus  šiurkštumo. Žemiau pateikiama produkto klampumo ir vamzdžio skersmens padidėjimo koeficiento, palyginti su siurblio išvado skersmeniu, priklausomybės diagrama. Pavyzdys, dirbant su terpe, kurios klampa yra 6000 cSt, paprastai rekomenduojama vamzdyno skersmenį padidinti bent 2 kartus, palyginti su siurblio išvado angos skersmeniu. Dar aukštesni reikalavimai įsiurbimo aukščiui ir įsiurbimo vamzdžio skersmeniui. Tam reikia skirti ypatingą dėmesį, nes dėl susidarančių didelių hidraulinių nuostolių, siurbimo procesas paprasčiausiai gali būti neįmanomas.

Taigi, išvados: rinkdamiesi siurblius klampiems skysčiams pumpuoti, visada iš anksto apskaičiuokite nuostolius vamzdyne, bent jau naudojant pačias paprasčiausias hidraulinių nuostolių skaičiuokles. Problemos, su kuriomis susidursite neatsižvelgdami į šiuos nuostolius, pasirodys didelės. Didesnio skersmens vamzdis visada be išimties yra palengvinimas siurblio darbui. Siurblį sumontuokite kuo arčiau talpos, iš kurios produktas bus įsiurbtas, arba geriau suprojektuokite įrenginį taip, kad siurbiama terpė į siurblį patektų savitaka.

KLAMPUMO VIZUALUS IDENTIFIKAVIMAS

Suprantama, kad yra labai daug skysčių, kurių techniniai duomenys ne visada gali būti akivaizdūs, todėl galite peržiūrėti šiuos video filmukus, kad galėtume geriau suprasti klampumo dydžių skirtumus.

100 cP

500 cP

1000 cP

5000 cP

10000 cP