Розпилювач і насос: витрата, напір, труби, злив
Контур CIP — це чотири числа, і всі чотири беруться з діаметра куба: витрата кульки, тиск на кульці, діаметр труби й пропускна здатність зливу. Насос обирають останнім, під ці числа. Якщо зробити навпаки — купити насос, а потім кульку «під нього» — виходить типовий результат: розчин стікає з розпилювача цівкою, верхня третина стінки лишається сухою, а насос кавітує, бо куб наповнився й злив не встигає.
Витрата: від кола, а не від об'єму#
Статична розпилювальна кулька (сфера з отворами, без обертання) змочує стінку не струменем, а плівкою, яка стікає згори. Щоб плівка була суцільною, на кожен метр периметра куба потрібно 30–37 л/хв — це стандарт виробників розпилювачів (Alfa Laval, Spraying Systems: 2.5–3 gal/min на фут кола). Об'єм куба тут ні до чого: висока труба й низький баняк однакового діаметра просять однакової витрати.
| Діаметр куба | Периметр | Витрата статичної кульки |
|---|---|---|
| 300 мм | 0.94 м | 28–35 л/хв |
| 400 мм | 1.26 м | 38–47 л/хв |
| 500 мм | 1.57 м | 47–58 л/хв |
| 600 мм | 1.88 м | 57–70 л/хв |
| 800 мм | 2.51 м | 75–93 л/хв |
| 1000 мм | 3.14 м | 94–116 л/хв |
Обертова головка (ротаційна, з двома-чотирма соплами) б'є струменем, а не поливає плівкою, і потребує у 3–5 разів менше — 10–12 л/хв на метр периметра, але тиск для неї 2–4 бар і вона дорожча на порядок. На кубі до 600 мм статична кулька виграє за ціною; від 1000 мм і на ЦКТ обертова виграє за витратою, бо 100+ л/хв — це вже насос на 1.5 кВт і труба DN40.
Кулька миє лише те, що бачить. Патрубок ТЕНа, гільза датчика, вхід барботера знизу, зворотний бік мішалки — тіні. Або друга кулька, або ці місця миються руками. Це не недолік конкретної кульки, а геометрія.
Тиск: 1.5–2.5 бар на кульці#
Статичній кульці потрібно 1.5–2.5 бар саме на її вході — нижче 1 бара отвори дають краплі замість плівки, вище 3 бар вода відбивається від стінки туманом і летить у вентиляцію. У метрах водяного стовпа це 15–25 м. Далі додається:
| Складова напору | Типово |
|---|---|
| Тиск на кульці | 15–25 м |
| Підйом від бака до кульки | 1–3 м |
| Втрати в 10 м шланга DN25 при 2 м/с | 2–3 м |
| Кожен кутник, кран, кламп-перехід | 0.3–0.5 м |
| Разом | 22–32 м |
Тобто насос для CIP — відцентровий на 25–30 м напору при потрібній витраті. Для куба 500 мм це 3 м³/год при 28 м — насос на 0.75–1.1 кВт, нержавіючий, з ущільненням під гарячий луг.
Що з каталогу не підходить і чому:
- Насос із магнітною муфтою серії MP — напір до 4.6 м. Це в п'ять разів менше, ніж треба кульці. Він годиться для другого кола CIP: ганяти розчин через теплообмінник і труби, де напір не потрібен, а герметичність без сальника — плюс.
- Г2-ОПГ — 12.5 м³/год, але напір 3 м. Та сама історія: насос перекачування, не подачі.
- TOPSFLO TL-B03 і мембранні 12/24 В — 4.5–6.5 л/хв, це витрата для куба діаметром 150 мм. Промивати ними трубу дефлегматора можна, куб — ні.
Труба: 1.5 м/с, інакше не миє#
Труба миється, коли потік у ній турбулентний — рідина «шкребе» стінку вихорами. Для води це швидкість від 1.5 м/с (нижня межа EHEDG і 3-A для CIP-ліній); нижче потік ламінарний, і розчин просто тече повз наліт. Верхня межа практична — 2–2.5 м/с, далі різко ростуть втрати.
Звідси діаметр труби визначається витратою, а не тим, «який кламп є»:
| Труба (нерж., стінка 1.5 мм) | Внутрішній ⌀ | 1.5 м/с | 2.0 м/с |
|---|---|---|---|
| 25 × 1.5 | 22 мм | 34 л/хв | 46 л/хв |
| 32 × 1.5 | 29 мм | 59 л/хв | 79 л/хв |
| 38 × 1.5 | 35 мм | 87 л/хв | 116 л/хв |
| 51 × 1.5 | 48 мм | 163 л/хв | 217 л/хв |
Читається в обидва боки. Куб 500 мм із кулькою на 50 л/хв: подача 25 × 1.5 дає 2.3 м/с — добре. Та сама кулька через трубу 51 × 1.5 — 0.46 м/с, труба до кульки не миється, лише куб. І навпаки: розігнати 34 л/хв у трубі 38 мм не вийде, скільки не додавай тиску — швидкість залежить від витрати, а не від напору.
Для теплообмінника рахуйте швидкість окремо. 50 л/хв через 20 трубок ⌀8 × 1 мм (внутрішній 6 мм, сумарний переріз 565 мм²) — це 1.5 м/с, на межі. Ті самі 50 л/хв у сорочці того ж дефлегматора — 0.1–0.2 м/с: сорочку миє не потік, а час і температура.
Злив: ширший за подачу#
Кулька подає 50 л/хв. Якщо злив із дна куба не пропускає 50 л/хв самопливом, куб наповнюється, кулька йде під воду, і мийки немає — є ванна з лугом. Правило: злив на два типорозміри більший за подачу — подача 25 → злив 51, або окремий поворотний насос на 1.5–2 витрати подачі, самовсмоктувальний (повертається суміш води з повітрям, звичайний відцентровий її не бере).
Найпростіший варіант — бак CIP нижче куба: злив самопливом через нижній кламп куба, насос бере з бака. Якщо бак стоїть поруч на підлозі, а куб на рамі — це саме воно.
Матеріали в контурі#
- Корпус насоса, труби, кулька — нержавійка 304 або 316. Латунь і алюміній у контакті з лугом — ні: NaOH розчиняє алюміній, з латуні вимиває цинк.
- Ущільнення насоса й прокладки — EPDM або PTFE. Нітрил (NBR, «чорна гума» з ринку) від гарячого лугу дубіє за кілька циклів.
- Шланги — силіконові або EPDM на 80 °C. Садовий ПВХ при 60 °C м'якне й злітає з хомута під тиском.
Чек-лист перед покупкою насоса#
- Виміряти діаметр куба → витрата кульки з таблиці.
- Тиск на кульці 2 бар + підйом + втрати → напір насоса 25–30 м.
- Витрата → діаметр подачі (1.5–2 м/с).
- Злив на два типорозміри більший або поворотний насос на 1.5–2 витрати.
- Ущільнення EPDM/PTFE, корпус нержавійка.
Суміжні статті#
- CIP-мийка: що це і коли вона окупається — чи потрібен вам цей контур узагалі.
- Цикл мийки: розчини, температури, час — що ганяти цим насосом і в якому порядку.
- Розрахунок дефлегматора — той самий підхід «рахувати від потреби, а не від залізяки», але для охолодження.