Nghiên cứu công nghệ và chế tạo thiết bị xử lý, tái sử dụng chất thải rắn trong dây chuyền sản xuất tấm lợp Fibro xi măng

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP VIỆN CÔNG NGHỆ BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI “Nghiên cứu công nghệ và chế tạo thiết bị xử lý, tái sử dụng chất thải rắn trong dâ

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP

BỘ CÔNG THƯƠNG TỔNG CÔNG TY MÁY ĐỘNG LỰC VÀ MÁY NÔNG NGHIỆP

VIỆN CÔNG NGHỆ

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI

“Nghiên cứu công nghệ và chế tạo thiết bị xử lý, tái sử dụng chất thải rắn trong dây chuyền sản xuất tấm lợp Fibro xi măng”

Thực hiện theo Hợp đồng đặt hàng sản xuất và cung cấp dịch vụ

sự nghiệp công nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ

số 126.11.RD/HĐ-KHCN ngày 06/4/2011 giữa Bộ Công Thương

và Viện Công nghệ

CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI: KS TRẦN VĂN TÂN

Các thành viên tham gia:

1 Hoàng Việt Quang Kỹ sư cơ khí

2 Tống Văn Cường Kỹ sư điện

3 Phạm Việt Thắng Kỹ sư cơ khí

4 Ngô Trung Dũng Kỹ sư cơ khí

5 Đào Trung Hiếu Kỹ sư cơ khí

6 Nguyễn Thị Thoa Cao đẳng

Hà Nội, 12-2011

MỤC LỤC

Tóm tắt nhiệm vụ 3

Mở đầu 4

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ 1 Phân tích, lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn trong dây chuyền sản xuất tấm lợp Fibro xi măng 5

1.1 Vấn đề giảm thiểu chất thải rắn dạng ẩm ướt 5

1.2 Xử lý – tái sử dụng chất thải rắn dạng ẩm 7

1.3 Lựa chọn thiết bị tái chế chất thải rắn dạng ẩm 8

1.4 Xử lý chất thải rắn dạng đóng rắn của dây chuyền sản xuất tấm lợp 9

2 Phân tích, lựa chọn, tính toán thiết kế máy, nghiền búa và máy khuấy trộn để tái chế chất thải 10

2.1 Máy nghiền búa 10

2.2 Máy khuấy 15

2.2.1 Thủy lực học khuấy trộn hỗn hợp không đồng nhất 15

2.2.2.Điều kiện hình thành huyền phù trong máy khuấy 16

2.2.3 Công suất tiêu thụ cho khuấy trộn chất lỏng 18

CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ XỬ LÝ CHẤT THẢI RẮN Phần 1: Tính toán máy nghiền búa 24

1 Chọn sơ đồ nguyên lý làm việc của máy 24

2.Tính toán và chọn công suất động cơ 27

2.1.Công suất nghiền 27

2.2.Chọn động cơ 28

3.Tính toán động học máy nghiền búa 28

3.1.Kích thước cơ bản của tang mang búa 28

3.2.Kích thước búa 29

3.3.Số vòng quay của rôto 32

3.4.Tính khối lượng búa cần thiết để sinh ra được công đập vật liệu 33

3.5.Xác định số hàng búa 34

Phần 2: Tính toán máy khuấy Turbo 35

2.1 Tính tốc độ trục khuấy 35

2.2 Công suất tiêu thụ cho khuấy trộn chất lỏng 36

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 38

Kết luận và kiến nghị 39

Tài liệu tham khảo 40

Phụ lục 41

TÓM TẮT NHIỆM VỤ

Mục tiêu của đề tài là nghiên cứu công nghệ và chế tạo thiết bị xử lý, tái sử dụng chất thải rắn trong dây chuyền sản xuất tấm lợp Fibro xi măng

Đề tài khảo sát nghiên cứu về chất thải rắn của một số nhà máy và tình hình sử

lý chất thải rắn của một số nước phát triển Từ đó có biện pháp nghiên cứu, phân tích và lựa chọn công nghệ cho phù hợp với tình hình thực tế và công nghệ sản xuất trong dây chuyền hiện có của nước ta

Khảo sát số lượng chất thải rắn và các thành phần, tính chất cơ lý của chất thải

từ đó lựa chọ được công nghệ và thiết bị xử lý, tái sử dụng chất thải rắn cho phù hợp Sau khi phân tích, lựa chọn công nghệ ta chọn được các thiết bị phục vụ cho việc sử lý và tái sử dụng chất thải rắn trong dây chuyền

Đề tài thành công là một bước quan trọng trong việc hoàn thiện các thiết bị của dây chuyền khi xuất khẩu dây chuyền ra nước ngoài Vì vấn đề môi trường ở nước ngoài cực khì khắt khe Do đó đây là thiết bị không thể thiếu được trong dây chuyền xuất khẩu ra nước ngoài

MỞ ĐẦU

Việt Nam hiện nay có trên 50 dây chuyền sản xuất tấm lợp theo công nghệ Hatschek Việc sản xuất tấm lợp theo công nghệ trên kéo theo lượng chất thải rắn không nhỏ thải ra từ dây chuyền sản xuất Khối lượng chất thải rắn của các dây chuyền sản xuất tấm lợp bằng khoảng 3÷5% vật liệu đầu vào dưới hai dạng: ẩm ướt

và khô Trong đó, chất thải rắn dạng ẩm là cặn lắng thu hồi ở bể lắng nước thải từ côn nước đục chiếm khoảng 3÷4% và chất thải rắn dạng khô đó là các mảnh vụn tấm vỡ đã đông kết (đóng rắn) chiếm khoảng 1÷2%

Không những chất thải làm ảnh hưởng đến môi trường mà nó còn gây thiệt hại về mặt kinh tế do tổn thất nguyên vật liệu Đây là lượng chất thải lớn mà hầu hết các nhà máy sản xuất tấm lợp đang tìm cách xử lý

CHƯƠNG I

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐỂ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ

1 Phân tích, lựa chọn công nghệ xử lý chất thải rắn trong dây chuyền sản xuất tấm lợp Fibro xi măng

Hiện nay, hầu hết ở các nhà máy sản xuất tấm lợp ở nước ta chất thải rắn của dây chuyền sản xuất sau khi thu gom được vận chuyển đến bãi rác thành phố, thị trấn để chôn lấp Hầu hết các cơ sở sản xuất tấm lợp chưa có biện pháp và đầu tư

xử lý chất thải rắn Điều này không những gây thiệt hại về mặt kinh tế mà còn gây

áp lực cho việc xử lý chất thải rắn nói chung cho xã hội, bảo vệ môi trường

Năm 2000, Nhật Bản bắt đầu áp dụng khái niệm mới về xây dựng một “Xã hội tuần hoàn vật chất hợp lý” hay còn gọi là 3R (Reduction, Reuse, Recycling) trong việc xử lý chất thải (giảm thiểu tái sử dụng, tái chế)

Với đặc thù công nghệ sản xuất tấm lợp hiện nay ở nước ta, hiện nay việc giảm chất thải và sử dụng nó là bài toán cần giải quan trọng nhất

Như đã phân tích ở trên, chất thải rắn của dây chuyền sản xuất tấm lợp tồn tại hai dạng: dạng ẩm ướt thu hồi từ quá trình lắng nước thải, từ côn nước đục hệ thống nước tuần hoàn và dạng đóng rắn, đó là phế liệu tấm vỡ do không đảm bảo chất lượng sản phẩm Bởi vậy, để giải quyết bài toán này trước hết phải cải tiến, hiện đại hóa công nghệ sản phẩm nhằm giảm thiểu chất thải tận dụng chung song vẫn đảm bảo chất lượng sản phẩm

1.1 Vấn đề giảm thiểu chất thải rắn dạng ẩm ướt

Việc tạo hình sản phẩm tấm lợp diễn ra trên dàn xeo Trong nhiều năm qua Viện Công nghệ đã hoàn thiện thiết kế dàn xeo nhằm tăng năng xuất và hiệu suất xeo Với thiết kế luôn cải tiến cùng với việc tăng hiệu suất xeo, chất thải rắn giảm đến mức tối thiểu

Mặt khác, để giảm đáng kể chất thải rắn dạng ẩm ướt song vẫn không giảm chất lượng sản phẩm tấm lợp thì các dạng hạt rắn của lượng xi măng còn lại trong nước tràn từ bể xeo phải nhanh chóng đưa trở lại để tham gia quá trình công nghệ

Để giải quyết vấn đề này việc thu gom nước từ dàn xeo được tách thành hai dòng Thứ nhất: nước tràn từ bể xeo chứa (15-20g/l) hạt rắn được thu gom riêng và đưa ngay trở lại chu trình công nghệ (phục vụ pha loãng liệu), phần sử dụng không hết

mới đưa về côn nước Dòng nước thứ hai là nước rửa băng lưới và nước từ hệ chân không với lượng cặn chất rắn nhỏ (1-2g/l) được thu gom và bơm trả về côn nước

Sơ đồ nước tuần hoàn

Phần bể nước thu gom, lắng dưới chân côn nước cần phải cải tiến lại để thuận lợi cho việc thu gom chất thải rắn dạng ẩm ướt

Hệ thống bể thu gom lắng gồm một dãy bể Nước thải từ côn nước đục được dẫn đến bể lắng cấp 1 gồm 4 bể nhỏ Tại đây chất thải rắn trong nước căn bản được lắng Tiếp tục nước tràn từ bể lắng cấp 1 được dẫn tới bể lắng cấp 2 gồm 2 bể Tại đây nước được làm sạch cơ bản và được dẫn về bể chứa 3 để sử dụng cân bằng nước công nghệ tuần hoàn

Với cách bổ trí dãy bể và sử dụng các van chặn trên các đường máng dẫn, ta

có thể dễ dàng thu hồi chất thải rắn dạng ẩm ướt và không phải chờ đến khi dừng dây chuyền

Sơ đồ tái chế chất thải dạng ẩm

1.3 Lựa chọn thiết bị tái chế chất thải rắn dạng ẩm

Như ta đã phân tích ở trên việc tái chế chất thải rắn dạng ẩm thu hồi từ bể lắng dưới chân côn nước đục được tiến hành qua hai công đoạn nghiền sơ bộ và đánh tơi

Hai công đoạn này có thể tiến hành trên máy nghiền - khuấy dạng rôto hoặc tách riêng từng công đoạn kế tiếp trên hai thiết bị độc lập nghiền và khuấy trộn dạng turbo

a Máy nghiền - khuấy dạng rôto:

Máy nghiền khuấy dạng rôto được dùng để chuẩn bị bùn trong công đoạn chuẩn bị liệu của công nghệ sản xuất xi măng theo công nghệ ướt Ta có thể sử

dụng nguyên lý hoạt động của thiết bị này để tái chế chất thải dạng ẩm ướt của dây chuyền sản xuất tấm lợp

Thiết bị chính dạng nghiền - khuấy bao gồm: trục rô to, búa đập và lồng khuấy - nghiền Phần gắn búa đập được bố trí ở giữa và tâm máy được chia thành 3 khoang bởi lưới quay gắn liền với rôto Khoang giữa là khoang nghiền sơ bộ và hai khoang hai bên là khoang nghiền - khuấy Nước cung cấp cho máy lấy từ ống gom

và điều chỉnh lượng nước bằng van chặn

b Máy nghiền sơ bộ và máy khuấy:

Hai công đoạn nghiền sơ bộ và khuấy trộn được thực hiện kế tiếp trên hai thiết bị riêng biệt

- Máy nghiền sơ bộ: dạng máy nghiền búa

- Máy khuấy: dạng máy khuấy turbo

Việc tách thành hai thiết bị tuy có thể chiếm diện tích mặt bằng lớn song ưu điểm chính là để chế tạo, bảo trì thuận lợi Đây là phương án đề tài lựa chọn

c Sơ đồ nguyên lý

1.4 Xử lý chất thải rắn dạng đóng rắn của dây chuyền sản xuất tấm lợp

Hiện nay chất thải đóng rắn gồm các mảnh vụn vỡ của tấm lợp được thu gom

và chuyên chở về bãi rác thành phố, thị trấn để chôn lấp Hầu hết các dây chuyền sản xuất hiện nay không sử dụng được chất thải này

Về tương lai để xử lý triệt để phế thải này có thể tái chế nó để làm nguyên liệu cho làm gạch lát, vách ngăn

Để đạt được mục tiêu này mảnh vụn, tấm vỡ tấm lợp được:

− Nghiền thô: bằng máy nghiền làm hoặc nghiền búa

+ Sấy (hoặc phơi khô)

+ Nghiền mịn bằng máy nghiền bi

Hai công đoạn sấy và nghiền mịn thường kết hợp với nhau để giảm năng lượng nghiền

Đánh+ khuấy bằng máy khuấy Turbo

Bơm theo định lượng

Bột nghiền từ chất thải rắn hòa trộn với xi măng poóclăng (15÷20%), độ ẩm (10÷12%) để làm nguyên liệu sản xuất vách ngăn, gạch lát theo công nghệ ép bán khô

Đây là vấn đề không nằm trong nội dung nghiên cứu của đề tài này Nhưng đây là đề xuất để trong tương lai giải quyết triệt để chất thải rắn của dây chuyền sản xuất tấm lợp

2 Phân tích, lựa chọn, tính toán thiết kế máy, nghiền búa và máy khuấy trộn Turbo để tái chế chất thải

2.1 Máy nghiền búa:

Máy nghiền búa được sử dụng để nghiền thô các vật liệu xây dựng, chế biến khoáng sản v.v… ưu điểm chính của máy nghiền búa là hiệu quả nghiền và chi phí năng lượng nghiền thấp máy nghiền búa được thiết kế chế tạo gồm nhiều kiểu loại

Sơ đồ các dạng kết cấu máy nghiền búa được trình bày trong bảng 1

máy nghiền búa một rôto, một chiều quay thường dùng để nghiền thô các vật liệu mềm và có tính mài mòn thấp như than đá, than nâu, đá phiến, muối mỏ, thạch cao,

đá vôi và các vật liệu khác có độ bền nén dưới 1000 kg/cm2 và ẩm nếu trong khoang nghiền không lắp ghi sàng khi sử dụng ghi sàng máy nghiền búa có thể nghiền thô vật liệu có độ ẩm cao (ví dụ như nghiền than nâu, than bùn có độ ẩm đến 50%)

Chất thải ẩm, ướt của dây chuyền tấm lợp chủ yếu gồm các hạt xi măng đã thủy hóa và sợi cùng một số tạp chất rắn dạng xi măng đông kết Bởi vậy để nghiền thô chất thải rắn dạng ẩm ướt của dây chuyền sản xuất tấm lợp ta chọn loại máy nghiền búa một rôto, một chiều quay có lắp ghi sàng trong buồng nghiền

a Xác định các thông số cơ bản của máy nghiền búa:

Các thông số cơ bản của máy nghiền búa bao gồm: năng suất, đường kính, chiều dài và tốc độ quay của rôto, kích thước búa nghiền, kích thước max của cục vật liệu nghiền, mức độ nghiền

− Năng suất máy nghiền búa phụ thuộc vào nhiều thông số như: tính chất cơ

lý của vật liệu nghiền, kích thước và tốc độ quay của rôto, số lượng, khối lượng và hình dạng búa nghiền, yêu cầu kích thước hạt sản phẩm

Để xác định sơ bộ năng suất máy nghiền búa ta có thể tính theo công thức sau (tltk 1):

a) Với Dp > Lp

n L D

Q 100 p2 p.

0 = [m3/h]

b) Với Dp < Lp

n L D

Q 100 p 2p.

0 = [m3/h]

Trong đó: Dp - Đường kính rôto : m

Lp - Chiều dài rôto: m

n - Tốc độ rôto: vòng/ph

− Công suất truyền động (TLTK 1)

Công suất động cơ dẫn động máy nghiền búa

Trong đó:

Nđp - Công suất để nghiền vật liệu

η - Hiệu suất truyền động

Công suất để nghiền liệu:

102 60

.

1 1

n z A

) (

2

'

0 1

0 1 1 1

m M

m M V

+

=

V′y1 - Tốc độ búa nghiền tại điểm va đập với cục liệu: m/s

M1 - Khối lượng búa nghiền qui dẫn đến điểm va đập:

Q

.

.

' 1 2

n A

N = y [kW]

Trong đó n – Số vòng quay rôto vòng/ph

a′n - Công tiêu hao cho nghiền liệu bằng mài liệu xuyên qua ghi lưới

a′n = p′c.f0.zτ

z - Số lượng búa trên rôto

τ - Quãng đường dịch chuyển liệu xuyên qua ghi lưới

f0 - Hệ số ma sát liệu - ghi lưới (bằng thép)

Đối với than đá f0 = 0,4

R

V m P

'

' '

2 0

=

Trong đó: m0 - Khối lượng cục vật liệu có trọng lượng G:

m s

Kg 2

v′p - Tốc độ li tâm của cục liệu vỡ: m/s = 2π.R n′ n/ 60

r′n - Khoảng cách từ trục rôto đến tâm cục vật liệu

2

' 2 ' D D2

γ

G

D =

γ0 - Trọng lượng riêng của liều đã đập nhỏ Kg/m3

Theo TLTK 1 có thể tính công suất cần thiết của động cơ máy nghiền búa theo công thức kinh nghiệm :

*Một số chú ý khi tính toán, thiết kế máy nghiền búa để nghiền thô chất thải

ẩm ướt của dây chuyền tấm lợp

Vì điều kiện nghiền ướt nên kết cấu ổ đỡ phải cải tiến, đặc biệt là vòng bít làm kín và ổ bi phải bảo đảm chịu tải và tránh xâm thực của nước và liệu nghiền

Vì khi ướt chất thải ở dạng như than bùn, không có hình thành các cục liệu song trong chất thải vẫn lẫn các cục liệu đã đóng rắn khi vệ sinh côn nước đục Bởi vậy

khi nghiền thô có thể coi mức độ nghiền i có giá trị bằng 10 ÷ 20 (nghiền từ cục liệu trung bình từ 10mm ÷ 20mm đến kích thước trung bình 1mm)

Với việc sử dụng vòng làm kín dạng dây amiăng phấn chì nên hiệu suất truyền động sẽ giảm bởi vậy nên lưu ý khi tính toán chọn công suất động cơ

Sơ đồ hoạt động của máy nghiền kiểu búa

2.2 Máy khuấy Turbo

2.2.1 Thủy lực học khuấy trộn hỗn hợp không đồng nhất

Sơ đồ hoạt động của máy khuấy Turbo

Quá trình khuấy hệ lỏng là quá trình rất thường gặp trong các ngành công nghiệp và đời sống Quá trình khuấy có thể thực hiện được trong các ống có dòng chất lỏng chảy qua, trong các bơm vận chuyển… cũng như trong các thiết bị khuấy hoạt động bằng năng lượng cơ học, đưa vào qua cơ cấu khuấy hoặc nhờ năng lượng của dòng khí nén

Quá trình khuấy cơ học được sử dụng nhằm mục đích:

− Tạo ra hệ không đồng nhất từ các thể tích lỏng, khí, rắn có tính chất thành phần khác nhau

− Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt

− Tăng cường quá trình trao đổi chất bao gồm quá trình chuyển khối và quá trình hóa học

Phụ thuộc vào pha vật chất nào là pha tán xạ ta có thể chia hệ chất lỏng không đồng nhất thành:

a) Huyền phù: Hạt rắn ở trạng thái lơ lửng trong chất lỏng

b) Nhũ tương: Các giọt chất lỏng của một chất chuyển vào chất lỏng thứ hai trong trạng thái lơ lửng và trộn đều với nhau

c) Hỗn hợp chất lỏng – khí, trong đó trong điều kiện xác định được gọi là bọt Bọt khí xuyên qua chất lỏng

d) Hệ hỗn hợp: Trong đó đồng thời xảy ra hiện tượng tạo nhũ tương và huyền phù, nhũ tương và bọt…

Các hệ chất lỏng như điểm a và b trong một số trường hợp có thể coi là chất lỏng phi Newton Khi thiết kế máy khuấy để khuấy trộn hệ không đồng nhất ta phải kiểm tra điều kiện hình thành hệ hai pha, tính toán công suất khuấy cũng như điều kiện khác như trao đổi nhiệt, quá trình chuyển khối

Máy khuấy trộn trong công tác xử lý chất thải rắn dạng ẩm ướt của đề tài có nhiệm vụ tạo huyền để tái sử dụng Bởi vậy trong một loạt vấn đề liên quan đến thủy lực học của quá trình khuấy trộn ta chỉ phân tích và xem xét đến điều kiện hình thành huyền phù và công suất tiêu hao cho khuấy

2.2.2.Điều kiện hình thành huyền phù trong máy khuấy

Việc tạo thành huyền phù (Hạt rắn lơ lửng trong chất lỏng) trong máy khuấy

có thể xảy ra ở một tốc độ tương ứng nào đó của chất lỏng Nếu tốc độ chất lỏng thấp hơn giá trị đó, hạt rắn sẽ lắng xuống đáy thiết bị và tạo lớp lắng ở đáy

Rất nhiều tác giả cho rằng để đạt được trạng thái đó – trạng thái huyền phù,

có liên quan đến hoặc tiêu hao công suất khuấy trên đơn vị khối lượng của chất lỏng hoặc giá trị min của chuẩn số Reynolds, hoặc giá trị vòng quay min của cơ cấu khuấy

Theo TLTK 2, các tác giả Hobler.T và Zablocki.P đã tiến hành thí nghiệm và tìm ra công thức xác định số vòng quay nhỏ nhất của máy khuấy để có thể tạo huyền phù

7 , 0 09 , 2

19 , 0 1 , 0 17 , 0 6 , 0 25 , 0 0

.

.

c

c s

d

D h x

d K n

γ

ηγ

∆

Trong đó:

+ K – Hằng số tính toán

K = C.g0,45

+ g = 9,81 m/s2 – Gia tốc trọng trường

+ c = 4,629 đối với khuấy tuốc bin

+ c = 10,325 đối với khuấy kiểu chân vịt

Như vậy đối với cơ cấu khuấy tuốc bin

+ γs - Khối lượng riêng chất rắn (Kg/m3)

+ γc - Khối lượng riêng chất lỏng (Kg/m3)

+ nc - Độ nhớt chất lỏng Pa.s (Kg/m.s)

X – Tỉ số giữa khối lượng chất rắn và chất lỏng =

mc

ms trong thùng khuấy

h – Khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy thùng (m)

H – Chiều cao thùng khuấy [m]

Độ nhớt của huyền phù có nồng độ thể tích của pha hạt α ≤ 1 có thể xác định theo công thức

n = nc (1+1,25α)

Trong đó: nc: Nồng độ của chất lỏng

2.2.3 Công suất tiêu thụ cho khuấy trộn chất lỏng:

Công suất khuấy trộn N là năng lượng tiêu thụ để khuấy trộn chất lỏng tạo dòng xoáy trong chất lỏng và cuối cùng năng lượng này biến thành nhiệt năng

Công suất dẫn động cơ máy khuấy tính theo công suất

d p S

n n

N N

.

= [w] (1)

Trong đó: np - Hiệu suất truyền động cơ khí

nd - Hiệu suất của bộ làm kín (Vòng bít nếu có khi thiết kế bộ truyền động)

Khi chọn động cơ theo công suất khuấy trộn tính toán ta chọn động cơ có công suất gần nhất theo Katalog và có giá trị lớn hơn giá trị tính toán

2.2.3.1 Dẫn suất phương trình chuẩn số đồng dạng để tính công suất tiêu thụ

cho khuấy trộn:

Trường hợp các thiết bị khuấy động dạng hình học:

Để chứng minh công thức dạng tổng quát xác định công suất khuấy ta sử dụng phương pháp phân tích thứ nguyên Trong các kết quả nghiên cứu thí nghiệm cho thấy công suất khuấy N ảnh hưởng bởi các thông số sau:

3 Các thông số hình học của cơ cấu khuấy và thùng khuấy

a) Đường kính cánh khuấy d, [m]

b) Đường kính thùng khuấy D, [m]

c) Chiều cao chất lỏng trong thùng H, [m]

Ngoài ra còn một loạt các thông số hình học khác có thể tính đến khi phân tích thứ nguyên như kích thước và dạng cánh khuấy, số cánh khuấy, dạng thùng khuấy, dạng gôm và số lượng gân trong thùng, dạng đáy thùng khuấy v.v…

Như vậy ở dạng chung, công suất khuấy sẽ là hàm của các thông số trên

N = f(n, γ, n, g, d, D…) (2)

Nếu phân tích thứ nguyên cho trường hợp trong đó thiết bị khuấy thuộc nhóm hình học của các thiết bị đồng dạng thì chỉ cần một trong các thông số hình học ví dụ như d đường kính cánh khuấy là đủ Khi đó công thức (2) có dạng:

m S

m Kg S

xm N

m

Kg 1 3

- Với chỉ số mũ với (m) (mét)

2 = -3b-c+e+f

- Với chỉ số mũ với (s) (giây)

-3 = -a-c-2e

Trong hệ 3 phương trình trên có 5 ẩn số, bởi vậy cần phải cho trước 2 chỉ số Ví dụ

ẩn số c và e biết trước Sau khi giải hệ 3 phương trình trên ta có:

γ

3

3 d

n

e c

g

d n d

ηγ

Bằng phương pháp trên ta có các chuẩn số không thứ nguyên – chuẩn số đồng dạng

Re =

η

γ

.d2

n Chuẩn số Reynolds khuấy

3d n

N Chuẩn số Euler khuấy hay gọi là hệ số công suất Như vậy đối với các nhóm khuấy hoàn toàn đồng dạng hình học như nhau thì

A B

E = Re (8) Các hệ số C, A, B xác định bằng thực nghiệm

c) Ảnh hưởng của các chuẩn số lên quá trình khuấy trộn và chế độ khuấy trộn

Các dạng của phân bố vận tốc cũng có thể cho ta biết cường độ và chế độ khuấy trộn, nhưng việc xác định chúng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố Trong thực tế, để