Вязкость единицы измерения: что это такое и как определить?

Выбор типа насоса для перекачивания жидкости во многом зависит от ее вязкости. Вязкость характеризует сопротивление жидкости течению и измеряется в Паскаль-секундах или стоксах. С повышением температуры вязкость большинства жидкостей падает. Для перекачки вязких жидкостей, таких как нефть или густые смазочные материалы, лучше подходят насосы объемного типа - шестеренчатые, винтовые, пластинчатые. Они обеспечивают стабильную подачу при высоком давлении. Для маловязких жидкостей - воды, бензина - подходят центробежные насосы высокого давления. При этом следует учитывать склонность таких жидкостей к кавитации и выбирать конструкцию проточной части, устойчивую к ней.

Влияние вязкости жидкости на работу насоса

Вязкость жидкости оказывает большое влияние на работу насоса. Чем выше вязкость перекачиваемой жидкости, тем большее гидравлическое сопротивление она оказывает течению через насос. Это приводит к снижению производительности и КПД насоса, а также к повышенному износу его деталей.

Единицы измерения вязкости жидкости

Существует несколько единиц измерения вязкости жидкости:

• Динамическая вязкость измеряется в Паскаль-секундах (Па·с) в системе СИ или в пуазах (П) в системе СГС.
• Кинематическая вязкость измеряется в м2/с в системе СИ или в стоксах (Ст) в системе СГС.
• единицы измерения вязкости жидкости В системе Энглера используются градусы Энглера.

Динамическая и кинематическая вязкости связаны между собой соотношением: кинематическая вязкость = динамическая вязкость / плотность.

Зависимость вязкости от температуры

С повышением температуры вязкость большинства жидкостей уменьшается. Это связано с увеличением средней кинетической энергии молекул и ослаблением межмолекулярного взаимодействия.

Поэтому при эксплуатации насосов важно контролировать температуру перекачиваемой жидкости. Повышение температуры приводит к снижению вязкости и гидравлического сопротивления, что может потребовать регулировки режима работы насоса.

Влияние вязкости на кавитацию в насосе

Чем ниже вязкость жидкости, тем легче в ней возникает кавитация - образование полостей (пузырьков), заполненных паром или газом. Кавитация приводит к эрозии проточной части насоса и снижению его КПД.

Поэтому при выборе насоса для перекачки жидкости с низкой вязкостью, например воды или бензина, необходимо учитывать склонность такой жидкости к кавитации и выбирать конструкцию проточной части, устойчивую к кавитации.

единицы измерения кинематической вязкости

Для измерения кинематической вязкости жидкости используются следующие основные единицы:

• В системе СИ - м2/с
• В системе СГС - стокс (Ст)
• В системе Энглера - градусы Энглера

Соотношения между этими единицами таковы:

1 Ст = 1 см2/с = 10-4 м2/с

1 сСт = 1 мм2/с = 10-6 м2/с

Таким образом, стоксы и их производные являются внесистемными, но широко используемыми единицами для измерения кинематической вязкости.

Выбор насоса в зависимости от вязкости перекачиваемой жидкости

При выборе насоса для перекачивания жидкости с высокой вязкостью, такой как нефть, битум или густые смазочные материалы, необходимо:

• Выбирать насосы с большим запасом по напору и подаче;
• Отдавать предпочтение шестеренчатым, винтовым и пластинчатым насосам;
• Использовать насосы с увеличенными размерами проточной части;
• Применять принудительную смазку трущихся деталей насоса.

Для перекачки жидкостей с низкой вязкостью, таких как вода, бензин или спирт, подходят центробежные насосы. Но при этом нужно учитывать склонность таких жидкостей к кавитации и выбирать конструкции, устойчивые к ней.

Подбор насосов для вязких жидкостей

Для вязких жидкостей, таких как нефтепродукты, смолы, краски, лаки, густые пищевые продукты, подходят следующие типы насосов:

• Шестеренчатые насосы. Они хорошо подходят для перекачки вязких и пастообразных продуктов, обеспечивают равномерный поток.
• Винтовые насосы. Имеют высокий КПД при работе с вязкими жидкостями, подходят для нефтепродуктов.
• Поршневые насосы. Позволяют перекачивать очень вязкие жидкости и пасты, создают высокое давление.
• Пластинчатые насосы. Компактны, надежны, перекачивают жидкости с включениями твердых частиц.

При выборе насоса для вязких сред важно обращать внимание на конструкцию проточной части - она должна быть усиленной, с увеличенными зазорами, чтобы предотвратить заклинивание подвижных деталей. Также важен правильный подбор мощности привода с учетом повышенного сопротивления вязкой среды.

Особенности перекачки маловязких жидкостей

Для маловязких жидкостей, таких как вода, бензин, спирты, подходят следующие типы насосов:

• Центробежные насосы. Создают высокое давление, имеют хороший КПД.
• Осевые насосы. Компактные, сравнительно недорогие, пригодны для небольших расходов.
• Вихревые насосы. Простые, надежные, используют энергию потока жидкости.

Главная проблема при работе с маловязкими средами - кавитация, которая разрушает проточную часть. Поэтому конструкция насосов должна быть кавитационно-стойкой, а подача и давление подбираются с запасом.

Регулирование вязкости рабочих жидкостей

Для оптимальной работы оборудования вязкость рабочих жидкостей часто регулируют. Повышение вязкости достигается:

• Охлаждением жидкости.
• Добавлением загустителей (полимеров, мыл).
• Использованием присадок-модификаторов вязкости.

Снижение вязкости:

• Подогревом жидкости.
• Разбавлением рабочей жидкости растворителем.
• Применением присадок-депрессоров.

Такой контроль вязкости позволяет оптимизировать процессы перекачки, смешивания, фильтрации жидкостей, повысить производительность и КПД оборудования.

Влияние давления на вязкость

Помимо температуры, на вязкость жидкостей влияет давление. С ростом давления вязкость увеличивается нелинейно. Эффект заметен при давлениях свыше 400 бар.

В насосах и трубопроводах это приводит к следующим эффектам:

• Падению КПД из-за возрастания гидравлических потерь.
• Нелинейному росту мощности, потребляемой насосом.
• Уменьшению пропускной способности трубопроводов.

Поэтому при проектировании насосных систем для жидкостей под высоким давлением это влияние нужно учитывать при гидравлических расчетах.