Performance analysis of pumping viscous fluids with complex rheological properties using a screw conveyor

The work concerns analysis of a single screw feeder working in special conditions as a conveyor of fluids with high viscosity and pseudoplastic properties. The research was carried out on the transport of Newtonian and non-Newtonian pseudoplastic fluids using the original construction of the screw conveyor depending on the angular velocity of the screw and the rheological properties of the fluids being pumped. The testing material involved honey in its liquid i.e. non-Newtonian form and partially crystallized one (power-law fluid). The dynamic viscosity of the pumped medium (Newtonian fluid) was in the range η ∈ (1.66; 4.43) Pa s. The value of the non-Newtonian power-law fluid consistency coefficient was contained within m ∈(2.562; 9,422) Pa sn, and the flow index n∈(0.856; 0.975). As a result of comparative analysis, a significant difference between the performance of the conveyor was shown as a function of the rheological properties of the pumped medium. The special effect of the research concerns the determination of the impact of the angular velocity of the screw and the force of inertia on the actual performance of the feeder. It was found that each viscosity value of the medium has its corresponding minimum angular velocity of the screw at which the fluid transport is carried out. It was demonstrated that the screw feeder can act as a conveyor of high viscosity fluids.

Praca dotyczy analizy działania przenośnika jednoślimakowego w nietypowych warunkach - jako transportera płynów o dużej lepkości i właściwościach pseudoplastycznych. Przeprowadzono badania transportu płynów newtonowskiegi i nienewtonowskiego pseudoplastycznego przy wykorzystaniu oryginalnej konstrukcji transportera ślimakowego w zależności od prędkości kątowej ślimaka i właściwości reologicznych przetłaczanych płynów. Jako materiał transportowany zastosowano miód w postaci płynnej (płyn newtonowski) oraz częściowo skrystalizowanej (płyn potęgowy). Lepkość dynamiczna przetłaczanego medium (płyn newtonowski) należała do przedziału η∈(1,66; 4,43) Pa s. Wartość współczynnika konsystencji płynu nienewtonowskiego (potęgowego) zawierała się w granicach m∈(2,562; 9,422) Pa sn, a wskaźnik płynięcia n∈(0,856;0,975). W wyniku analizy porównawczej wykazano istotne różnice pomiędzy wydajnością przenośnika w funkcji właściwości reologicznych przetłaczanych mediów. Różnice były tym większe im niższa była lepkość przetłaczanej cieczy. Szczególnym efektem pracy jest określenie wpływu prędkości kątowej ślimaka i siły bezwładności na wydajność tłoczenia. Wykazano, że każdej wartości lepkości medium odpowiada minimalna prędkość kątowa ślimaka, przy której następuje transport płynu. Dowiedziono tym samym, że przenośnik ślimakowy może pracować jako transporter cieczy o dużych lepkościach.