Сравнительный анализ производительности пищевых коловратных насосов при подаче высоковязких сред

Коловратные насосы (КН) используются для транспортирования пищевых сред с большой вязкостью, когда необходимо сохранить структуру продукта. В статье выполнен сравнительный анализ производительности КН, изготовленных тремя компаниями. Исходными данными послужили находящиеся в открытом доступе результаты испытаний КН этих трех компаний. Для моделирования подачи коловратными насосами плавленых сыров (ПС), сгущенного молока и др. следует использовать подход, базирующийся на нагрузочных характеристиках при перекачивании сред с наибольшими значениями эффективной динамической вязкости (ЭДВ). Производительность КН рассчитывается как произведение рабочего объема на разность между текущей частотой вращения ротора (ЧВР) и ее минимально необходимым значением (МНЗ) для начала подачи жидкости. МНЗ ЧВР у всех изученных КН снижается с увеличением ЭДВ и уменьшением перепада давления. Но абсолютные МНЗ ЧВР могут существенно различаться у разных КН при ЭДВ менее 200 сПз. Для корректного сравнения производительности КН с небольшим различием рабочего объема предложен метод приведения нагрузочной характеристики к безразмерной форме (зависимость безразмерной подачи от безразмерных величин перепада давления и ЧВР). Из трех исследованных агрегатов безразмерная подача КН 034-WCB оказалась наибольшей, однако разница между величинами безразмерной подачи разных КН была существенной лишь при перепаде давления около 1 МПа и ЭДВ менее 300 сПз. ПС, как правило, транспортируются при меньших давлениях. В таких условиях разница безразмерной производительности исследованных КН становится малозначимой. Результаты данного исследования могут быть использованы для подбора КН с необходимыми параметрами.

1. Горбатов, А. В. Реология мясных и молочных продуктов: монография / А. В. Горбатов. – Москва: Пищевая промышленность, 1979. – 384 с.

2. Подрезов, А. Насосы для пищевой промышленности / А. Подрезов // Переработка молока. – 2016. – № 9 (203). – С. 26–27.

3. Луговая, И. С. Классификация гидравлических систем для перекачивания высоковязких жидкостей / И. С. Луговая // Наука и техника. – 2019. – Т. 18. – № 5. – С. 422–426.

4. Hsieh, C.-F. A new curve for application to the rotor profile of rotary lobe pumps / C.-F. Hsieh // Mechanism and Machine Theory. – 2015. – V. 87. – P. 70–81.

5. Li, Y. Mitigation of radial exciting force of rotary lobe pump by gradually varied gap / Y. Li., D. Guo, X. B. Li. // Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. – 2018. – V. 12. – N 1. – P. 711–723.

6. Numerical analysis and verification of flow characteristics of rotor cavity of spiral rotary lobe pump / Y. Li, X. Zhang, D. Guo, X. Wang // Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering. – 2018. – V. 34. – N 10. – P. 62–67.

7. Malael, I., Costea, F., Draghici, M. Flow evaluation of the lobe pump using numerical methods // Applied Physics, System Science and Computers III. – 2019. – V. 574. – P. 301–309.

8. Li, Y., Du, J., Guo, D. Numerical research on viscous oil flow characteristics inside the rotor cavity of rotary lobe pump // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. – 2019. – V. 41. – P. 1–11.

9. Amer, M., Vaca, A., Bowden, M. Effects of different blade numbers on radial exciting force of lobe pump rotor. Bioprocess and Biosystems Engineering. – 2022. – V. 45. – N 9. – P. 1477–1488.

10. Flow fluctuation abatement method and flow characteristics of lobe pump by external non circular gear drive / D. Liu, C. Xu, L. Shi [et al.] // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2024. – V. 38. – P. 271–284.

11. Numerical analysis of the inlet and outlet diameter effects on pulsation dynamics and cavitation in the lobe pump / H. Zhou, P. Zhou, L. Meng [et al.] // Journal of Applied Fluid Mechanics. – 2025. – V. 18. – N 5. – P. 1189–1204.

12. Гиноян, Р. В., Кулаткова, А. С. Применение кулачковых насосов в технологической линии производства мороженного с целью стабилизации подачи смеси / Р. В. Гиноян, А. С. Кулаткова // Современные аспекты производства и переработки сельскохозяйственной продукции: материалы VI Международной научно-практ. конференции (Краснодар, 31 марта 2020). – Краснодар: Изд-во КубГАУ, 2020. – С.88–92.

13. Гиноян, Р. В., Пасин, А. В., Кулаткова, А. С. Влияние содержания различных доз сухого обезжиренного молока на структурно-механические свойства смесей мороженого и энергопотребление технологического оборудования при производстве мороженого «Пломбир» / Р. В. Гиноян, А. В. Пасин, А. С. Кулаткова // Вестник ВСГУТУ. – 2021. – № 2 (81). – С. 18–25.

14. Ахмедова, Н. Р., Левичева, О. И., Наумов, В. А. Влияние вязкости жидких пищевых продуктов на производительность кулачковых насосов (на примере перекачивания рыбного жира) / Н. Р. Ахмедова, О. И. Левичева, В. А. Наумов // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Рыбное хозяйство. – 2022. – № 3. – С.74–81.

15. Akhmedova, N. R., Levicheva, O. I., Naumov, V. A. Performance characteristics of rotary lobe pumps for high viscosity food medium / N. R. Akhmedova, O. I. Levicheva, V. A. Naumov // IOP Conference Series. Earth and Environmental Science. – 2024. – V. 1420. – N 1. – URL: https://doi.org/10.1088/1755-1315/1420/1/012013 (дата обращения: 08.03.2025).

16. Левичева, О. И. Усовершенствование аналитической модели нагрузочных характеристик пищевых коловратных насосов / О. И. Левичева // Вестник науки и образования Северо-Запада России. – 2025. – Т. 11. – № 1. – С. 18–27.