¿Es más eficiente energéticamente bombear grandes cantidades de una solución de azúcar diluida o bombear pequeñas cantidades de una solución concentrada de azúcar?

Clifford Goertemiller, la respuesta no es tan simple.

El aumento de la concentración de azúcar aumenta la viscosidad de su solución. Por lo tanto, las eyecciones de bombeo, en m de cabeza / km bombeadas, también aumentan. ¡El aumento es sustancial, hasta 10 veces la viscosidad para soluciones de azúcar de mayor concentración! Viscosidad de Sugar Solutions

A medida que aumenta la viscosidad, disminuye la posibilidad de utilizar cierto tipo de bomba u otra. Para concentraciones más bajas, probablemente pueda bombear una solución de azúcar con una bomba centrífuga con una eficiencia relativa. Sin embargo, a medida que su líquido se vuelve más viscoso, comienza a moverse hacia el reino de las bombas de desplazamiento positivo, que (generalmente) usan más energía por gpm de capacidad que una bomba centrífuga que funciona con su máxima eficiencia.

Si tuviera que bombear una solución de azúcar un par de 100 m, Y si la cantidad de agua en el azúcar fuera de interés (es decir, desea mantener el contenido de agua lo más bajo posible), entonces probablemente tendría sentido (en términos de la energía térmica requerida para evaporar el agua y la energía eléctrica requerida para hacer el bombeo y el costo de la propia bomba para bombear una solución concentrada.

Si tuviera que mover la solución de azúcar un par de kilómetros y la cuestión de la mezcla de agua y azúcar no era un problema tan grande, probablemente sería mejor que bombee una solución más diluida. Se reducirá el costo total de instalación de bomba + tubería + costos de operación en función de la concentración de azúcar para cada escenario, suponiendo un diámetro de tubería óptimo (que aumentará para soluciones de mayor viscosidad).

De cualquier manera, parece que si tiene que secar su solución en el punto de entrega, sería mejor que envíe azúcar seco al mismo punto y lo use allí, sin necesidad de bombear.

Es una buena pregunta considerar los principios de la mecánica de fluidos .

En primer lugar, debe conocer la diferente densidad entre el azúcar diluido y las soluciones concentradas de azúcar. Por supuesto, ciertamente la solución de azúcar diluida tiene una densidad menor que la de la concentrada. Pero aun así, la solución de azúcar concentrada tendría una mayor viscosidad. Estos dos factores importantes, la viscosidad y la densidad de la solución de azúcar, deben ser considerados.

En segundo lugar, ¿cuál es su elección de tubería y cuál es la longitud del sistema de tuberías ? Básicamente, las tuberías lisas como el PVC tienen menos fricción y rugosidad para los flujos de fluidos. Si la pared interna de la tubería es áspera y oxidada, habría cierta resistividad para los flujos y causaría una caída de presión . Eso significa que consumiría más energía si usa tuberías en bruto.

Entonces, diría que ya sea solución de azúcar diluida o concentrada, debe usar tubos lisos para reducir la fricción y la pérdida de presión, a fin de ahorrar energía. Los accesorios de tubería como el arco en T, el arco L, 45 grados y 90 grados en arco, todos causan pérdidas por los flujos de fluido. Es por eso que debe lograr tener accesorios de tubería mínimos a lo largo del sistema de tuberías.

Mi última sugerencia es: ” Aplicar la ecuación de Bernoulli ” para estimar la potencia requerida, las pérdidas y la eficiencia para bombear la solución de azúcar. ¡Bien hoy! 🙂

La respuesta puede depender del diseño del sistema de tuberías y la concentración de la solución de azúcar. Si hay más tramos de tubería recta larga donde dominan las pérdidas viscosas, entonces favorece una menor concentración. Si la carrera es corta y tiene muchos codos, bordes filosos, cambios de diámetro donde dominan las pérdidas de r ^ {v} ^ {2}, entonces una solución más concentrada puede ser mejor. Es difícil decir cuánto menos o más concentrado sin hacer cálculos o pruebas en el sistema real o propuesto. Un buen lugar para comenzar sería el manual de ingeniería Crane TP-410 Flow of Fluids. Engineering Software también publica una versión de software de la misma. Este enfoque es más relevante que intentar un análisis FEA de todo un sistema de tuberías. El manual se centra en el flujo de válvulas, accesorios y tuberías, que es justo lo que necesita. También tienen un manual de contraparte y software que cubre bombas. Vaya a la página en eng-software.com para más información.

Suponiendo que el objetivo es mover el azúcar, entonces es más eficiente en el uso de la energía bombear una pequeña cantidad de solución concentrada de azúcar, ya que se gastará menos energía bombeando agua.

¡Espero que esto ayude!