Comment sélectionner différents types de pompes rotatives en fonction de la viscosité

Les pompes rotatives sont des pompes volumétriques à haut rendement qui transfèrent avec précision le fluide en ajustant dynamiquement le volume entre le rotor et le corps de la pompe. Réputés pour leur débit stable, leurs pulsations de pression minimales et leurs robustes capacités d'auto-amorçage, ils sont des bêtes de somme indispensables dans des secteurs critiques, notamment la transformation pétrochimique, la fabrication alimentaire et pharmaceutique, le traitement des eaux usées et les systèmes hydrauliques. Idéales pour la manipulation de fluides à haute viscosité, de fluides contenant des particules abrasives et de matériaux sensibles au cisaillement, ces pompes garantissent des performances fiables même dans les environnements industriels les plus exigeants.

Principes de correspondance du type de rotor et de la viscosité

1. Fluides à faible viscosité (<1 000 mPa·s) :

Des rotors de petite taille (tels que les rotors n°0 ou n°1) doivent être sélectionnés. Leur petite surface et leur faible couple réduisent les perturbations excessives du fluide à faible viscosité.

Par exemple:

Rotor n° 0 : convient pour la plage de 15 mPa·s à 1 000 mPa·s

Rotor n°1 : convient aux échantillons de 30 à 100 mPa·s lorsqu'il est adapté à 12 tr/min

2. Fluides de viscosité moyenne à élevée (1 000-100 000 mPa·s)

nécessitent de grands rotors (tels que le rotor n° 3 ou n° 4) pour fournir un couple plus important pour surmonter la résistance du fluide.

3. Fluides non newtoniens

La sélection du rotor doit être basée sur les caractéristiques de cisaillement :

Fluides thixotropes : évitez d'interrompre le test et évitez les dommages structurels.

Fluides pseudoplastiques : nécessitent un ajustement en fonction de la vitesse de rotation, par exemple, rotor n° 3 + 30 tr/min.

Critères de sélection de la structure du rotor :

Rotor cylindrique coaxial : convient aux liquides homogènes de viscosité moyenne à faible, grande surface de contact, sensibilité élevée aux contraintes.

Rotor à plaques parallèles/plaques coniques : adapté aux échantillons à haute viscosité ou à particules, l'espacement réglable supprime le flux secondaire.

Rotor de turbine : conçu spécifiquement pour les fluides à faible viscosité, structure compacte.

Précautions d'utilisation :

Le volume de remplissage doit être contrôlé aux 2/3 du récipient pour éviter que les résidus au fond n'affectent le niveau de surface du liquide.

L'angle d'immersion du rotor doit être au même niveau que la ligne de marquage du viscosimètre. Arrêtez le test si le rotor vibre.

Entretenir régulièrement l'arbre de liaison du rotor à l'aide d'un lubrifiant dédié.

Comment déterminer la viscosité d'un fluide ?

1. Définition et classification de la viscosité La viscosité est une mesure de la résistance à l'écoulement du fluide. Elle est divisée en viscosité dynamique (unité : Pa·s) et viscosité cinématique (unité : m²/s). La viscosité dynamique reflète directement la viscosité du fluide, tandis que la viscosité cinématique est souvent utilisée dans les calculs de dynamique des fluides.

2. Méthodes de jugement

Mesures en laboratoire :

Méthode capillaire : calcule la viscosité en mesurant la vitesse d'écoulement du fluide dans un tube capillaire.

Viscosimètre rotationnel : mesure la viscosité en mesurant la résistance rotationnelle d'un rotor dans le fluide ; adapté aux fluides de différentes viscosités.

Méthode Falling Ball : calcule la viscosité en mesurant la vitesse de sédimentation d’une petite bille dans le fluide.

Jugement au quotidien : Comparez la viscosité des fluides au toucher ; par exemple, le sirop est plus épais que le lait. Observer le débit des fluides ; les fluides à haute viscosité (comme le miel) s'écoulent lentement, tandis que les fluides à faible viscosité (comme l'eau) s'écoulent rapidement.

3. Relation entre le type de fluide et la viscosité

Fluides newtoniens : Viscosité constante, comme l'eau et l'huile.

Fluides non newtoniens : la viscosité varie en fonction de la force de cisaillement, comme la sauce tomate (fluide pseudoplastique) et la solution d'amidon (fluide épais).

4. L'effet de la température sur la viscosité

La viscosité du liquide diminue généralement avec l'augmentation de la température (par exemple, le miel s'écoule plus facilement après chauffage). La viscosité du gaz, en revanche, augmente avec l'augmentation de la température (par exemple, l'air chaud est plus visqueux). Grâce à ces méthodes, la viscosité et les propriétés d'un fluide peuvent être déterminées avec précision.

Comment la viscosité du fluide affecte-t-elle la résistance des tuyaux ?

**Relation de base :** La viscosité du fluide (μ) est le facteur essentiel de la résistance à l'écoulement. Les fluides à haute viscosité génèrent une plus grande résistance au frottement interne.

Selon la loi de Newton sur la viscosité, la contrainte de cisaillement τ = μ·(dv/dy) reflète directement la relation proportionnelle entre la viscosité et la résistance.

**Différences entre les écoulements laminaire et turbulent :**

Flux laminaire : La résistance est entièrement dominée par la viscosité. Perte de charge Δp = 32μLv/d² (équation de Poiseuille), montrant une relation linéaire avec la viscosité.

Écoulement turbulent : les forces d'inertie sont améliorées, mais la viscosité affecte toujours la résistance via le coefficient de frottement et la perte de pression est proportionnelle au carré de la vitesse d'écoulement.

**Impacts sur l'ingénierie :** Les fluides à haute viscosité augmentent considérablement la consommation d'énergie des pompes et réduisent l'efficacité des pompes centrifuges, mais peuvent augmenter le débit des pompes volumétriques. Les changements de viscosité modifient le nombre de Reynolds (Re = ρvd/μ), affectant ainsi l'état d'écoulement (laminaire/turbulent).

**Température et pression :** L'augmentation de la température diminue la viscosité du liquide (par exemple, les huiles), tandis que la viscosité du gaz augmente avec l'augmentation de la température. L'effet de la pression sur la viscosité est généralement négligeable.

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Par exemple:

Rotor n° 3 + 30 tr/min : évolutif jusqu'à 36-132 mPa·s

Rotor n°4 + 6 tr/min : Convient aux fluides supérieurs à 10 000 mPa·s