Kỹ thuật thực phẩm 2 báo cáo thực hành khuấy chất lỏng

cũng như trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng lượng cơ học hoặc nhờ năng lượng của dòng khí nén, Trong khuôn khổ thi nghiệm nảy ta nghiên cứu về quá trình khuấy cơ học.. + Tăng cư

Trang 1

BO CONG THUONG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THANH PHO HO CHi MINH

KHOA CONG NGHE HOA HOC

-

INDUSTRIAL

J [=] UNIVERSITY OF

HOCHIMINH CITY

KY THUAT THUC PHAM 2

BAO CAO THUC HANH

KHUAY CHAT LONG

Trang 2

* TOM TAT:

Quá trình khuấy chất lỏng được ứng nhiều trong các quá trình công nghệ hóa chất, thực phâm và môi trường Khuấy trộn làm tăng tốc độ truyền nhiệt, truyền khối, tăng tốc độ phản ứng, tạo hệ đồng nhất

Quá trình khuấy thường được thực hiện trong các ống có dòng chất lỏng chảy qua, trong các bơm vận chuyền, trên đĩa các tháp tính luyện v.v cũng như trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng lượng cơ học hoặc nhờ năng lượng của dòng khí nén, Trong khuôn

khổ thi nghiệm nảy ta nghiên cứu về quá trình khuấy cơ học

Quá trình khuấy cơ học được sử dụng nhằm mục đích

+ Tạo các hệ đồng nhất từ các thê tích lỏng và lỏng khí rắn có tính chất, thành phần khác nhau: dung dịch, nhữ tương, huyền phủ, hệ bọt v.v

+ Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt

+ Tăng cường quá trình trao đổi chất như quá trình truyền khối và các quá trình hoá học Qua bài học này, giúp cho sinh viên có thế hiểu biết hơn về cơ cấu và quá trình hoạt động của máy khuấy chất lỏng, giúp cho việc vận hành máy được tốt hơn, biết được các

ký hiệu, biết được các thông số hoạt động của máy cũng như các bộ phận có trên máy, qua đó Giúp cho sinh viên các nghành kỹ thuật và còn giúp cho sinh viên thuộc các nghành công nghệ như: công nghệ hoá học, công nghệ thực phẩm có thế biết được quy trình vận hành của máy, đút kết được nhiều kinh nghiệm để có được kiến thức nền phục

vụ cho công việc sau này được tốt hơn, tạo ra được nhiều sản phâm hơn đề đáp ứng cho cuộc sông của con người trong tương lai

Trang 3

1.1

1.2

1.3

1.3.1

1.3.2

Giới thiệu

Quá trình khuấy chất lỏng được ứng nhiều trong các quá trình công nghệ hóa chất, thực phâm và môi trường Khuấy trộn làm tăng tốc độ truyền nhiệt, truyền khối, tăng tốc độ phản ứng, tạo hệ đồng nhất

Mục dích của thí nghiệm

Xây dựng đỗ thị quan hệ giữa chuẩn số Re và chuẩn số công suất khuấy, hiệu suất khuấy

Khảo sát công suất khuấy trong các điều kiện khác nhau

Cơ sở lý thuyết

Khuấy chất long

Quá trình khuấy hệ lòng là quá trình rất thường gặp trong công nghiệp (nhất là công nghiệp hóa chất và những ngành công nghiệp tương tự: công nghiệp thực phẩm, công nghiệp luyện kim, công nghiệp vật liệu xây dựng, công nghiệp hóa được, công nghiệp nhẹ ) và trong đời sống hàng ngày

Quá trình khuấy thường được thực hiện trong các ống có dòng chất lỏng chảy qua, trone các bơm vận chuyên, trên đĩa các tháp tính luyện v.v cũng như trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng lượng cơ học hoặc nhờ năng lượng của dòng khí nén, Trong khuôn khô thí nghiệm này ta nghiên cứu về quá trình khuấy

cơ học

Mục đích của khuấy

Qúa trình khuấy cơ học được sử dụng nhằm mục đích

Tạo các hệ đồng nhất từ các thê tích lỏng và lỏng khí rắn có tính chất, thành phần khác nhau: dung dịch, nhũ tương, huyền phủ, hệ bọt v.v

Tăng cường quá trình trao đôi nhiệt

Tăng cường quá trình trao đôi chất như quá trình truyền khối và các quá trình hoá

học

1.3.2.1 Hệ thống của thiết bị khuấy

Thiết bị khuấy gồm có các bộ phận chủ yếu sau: thùng khuấy 7 hình trụ với đáy tròn (hoặc elip, nón); phía trên đậy nắp Ì4 ghép với than bằng bích 6 Theo đường tâm của

Trang 4

thùng lắp trục khuấy 10 với cánh khuấy 11 Trục khuấy xuyên qua nắp và được bịt kin bởi hợp đệm 4 Truyền chuyên đọng cho trục khuấy từ động cơ 1 qua hợp giảm tốc 2 để tạo tốc độ thích hợp cho cánh khuấy Tháo và lắp trục khuấy thông qua khớp nỗi 3 Thùng khuấy được gắn tay đỡ § nhờ bulong lắp vào chân đỡ 9 Thực hiện nhập liệu qua các cửa 13 trên nắp thiết bị, còn tháo sản phẩm q02 đường 12 dưới đáy Trên nắp và thân thiết bị có khi ta bô trí cửa sửa chữa và cửa quan sắt

Một số bộ phận phụ có thêm vào thiết bị khuấy theo yêu cầu là vỏ áo (jacket), thiết bị

đo nhiệt (thermowell)

1.3.2.2 Cac dang cia co cau khuay

Co cầu khuấy thường được chia thàng cơ cầu khuấy chậm và quay nhanh Ngoải ra còn có thé phân chia thành 2 loại cơ cấu khuấy: hướng kính và hướng trục

Cơ cầu khuấy nhanh gồm cơ câu khuấy tuabin, cơ cầu khuấy chân vịt, Cơ câu khuấy tuabin kín và cơ câu khuấy tuabin hở với cánh thắng hoặc cánh cong đều tạo dòng hướng

Trang 5

kính Cơ cấu khuấy chân vịt tải có ông hướng và cơ cấu khuấy chân vịt c6 thé duy trì được dòng hướng trục

Cơ cấu quay nhanh thường làm việc trong thiết bị có tắm chặn tắm chặn sẽ tạo ra sự

chảy xoáy chất lỏng trong thiết bị và không cho hình thành phiếu

Loại quay chậm gồm các cơ cầu khuấy loại bản, loại tắm, loại mỏ neo và loại khung Chúng chủ yếu tạo ra dòng vòng (dòng chảy tiếp tuyến), có nghĩa là chất lỏng quay quanh trục thiết bị

Ngoài ra, còn có các loại cơ câu khác như cơ câu khuây chân động, cơ câu khuây cảo,

1.3.2.3 Công suất khuấy (N)

a) Đặc điểm

Công suất khuấy N phụ thuộc vảo chế độ, đặc điểm dòng trong hệ thống và vào kích thước hình đọc của thiết bị Các chế độ chuyên động của lưu chất là dạng màng, dạng rỗi

và dạng chuyền tiếp

Các thông số ảnh hưởng đến công suất khuấy là: những kích thước quan trọng của thùng chứa và cánh khuấy (d,); độ nhớt (v) và khối lượng riêng () của chất lỏng: tốc độ cánh khuấy n và hằng số gia tốc trọng trường ø

N=f(n,D, ,g, )

N =Ky n > (W)

Với Ky là chuân số của công suất khuấy (không thứ nguyên), được xác định theo công

thức sau:

Ky =

Bang 1.1 thông số A và m của cánh khuấy Công suất động cơ cho biết năng lượng tiêu hao thực tế cho quá trình khuấy và được xác định theo công thức sau:

Trang 6

Nac = U.I.cos , (W)

Với U: hiệu điện thé (V)

1: cường độ dòng dién (A)

cos hệ sô công suất của dòng điện

b) Các chỉ tiêu cơ bản để giá quá trình sấy

1.4

1.4.1

Mức độ khuấy: là sự phân bố tương hỗ của 2 hoặc nhiều chất sau khi khuấy cả hệ Cường độ khuấy trộn: ta thường dùng I trong các đại lượng sau đây để biếu hiện cường độ khuấy trộn

+ Số vòng quay n của cánh khuấy

+ Vận tốc vòng v của đầu cánh khuấy

+ Công suất khuấy trộn riêng

+ Chuẩn số Reynolds đặc trưng cho quá trình khuấy

Rew = Trong đó: n: số vòng quay (vòng/s)

d: đường kính của cánh khuấy (m)

v: độ nhớt động học (m/s)

MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

Sơ đồ hệ thống

Hệ thông thiết bị khuấy chất long duoc thé hién trong hình dưới đây:

Trang 7

Thùng khuấy có đường kính D=41 cm, cao H=56 em, cả 2 cánh khuấy máy chèo chân vịt

đều có đường kính d=29 cm

Động cơ

Hộp giảm tốc

._ Trục khuấy

Cánh khuấy

._ Thùng khuấy

._ Tủ điều khiển

Tấm chặn

Hình 1.2: Mô hình thiết bị khuẩ?

1.4.2 Trang thiết bị hoá chất

- _ Chất lỏng khảo sát

- - Ampe kẹp (APTECH)

1.5 TIEN HANH THI NGHIEM

1.5.1 Thí nghiệm 1: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất đối với loại cánh khuấy mái chèo (không có tấm chặn)

1.5.1.1 Chuẩn bị

- _ Chuẩn bị nước sạch đến 2/3 thùng khuấy

- _ Kiểm tra đúng loại cách khuấy khảo sát và tắm chặn

- _ Chỉnh nút điều khiên tốc độ về vị trí 0

1.5.1.2 Các lưu ý

- Thay chất lỏng khảo sát khi thấy bắn, nhiều cận bân, có mùi hôi

Trang 8

Đảm bảo mức chất lỏng trong thùng khuấy ở mức 2/3 chiều cao thùng, không được cho chất lỏng vào qua day

Trước khi tiến hành thí nghiệm cần kiếm tra lắp đặc đúng loại cánh khuấy hay

chưa và tháo tắm chặn hay chưa

Khi kết thúc mỗi thí nghiệm chỉnh nút điều khiến về vị trí 0

1.5.1.3 Báo cáo

1.5.2

Xây dựng đồ thị quan hệ giữa chuẩn số Reu và chuẩn số công suất khuấy Xây dựng đồ thị quan hệ giữa chuẩn số Reu và hiệu suất khuấy

Nhận xét về kết quả của thí nghiệm, các dạng đường biểu diễn

Thí nghiệm 2: Khào sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối

với loại cánh khuây mái chèo (có tâm chặn)

Tương tự thí nghiệm 1

1.5.2.3 Báo cáo

1.5.3

So sánh công suất, hiệu suất khuấy với trường hợp khảo sát cánh khuấy loại máy chèo không có tắm chặn

Thí nghiệm 3: Khào sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với loại cánh khuấy chân vịt (không có tấm chặn)

Trang 9

Thay chất lỏng khảo sát khi thấy bắn, nhiều cận bắn, có mùi hôi

1.5.3.3 Báo cáo

1.5.4

So sánh công suất, hiệu suất khuấy với trường hợp khảo sát cánh khuấy loại máy chèo không có tắm chặn

Thí nghiệm 4: Khào sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với loại cánh khuây chân vịt (có tâm chặn)

1.5.4.1 Chuan bi

1.5.4.3 Báo cáo

Xây dựng đô thị quan hệ siữa chuẩn sô Re và chuân số công suat khuây

Trang 10

- Xay dung dé thị quan hệ giữa chuẩn số Rew và hiệu suất khuấy

- _ Nhận xét về kết quả của thí nghiệm, các dạng đường biêu diễn

- _ So sánh công suất, hiệu suất khuấy với trường hợp:

+ Khảo sát cánh khuấy loại máy chèo có tấm chặn

+ Khảo sát cảnh khuấy loại chân vịt không có tấm chặn

Thí nghiệm 1 và 2: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đổi với loại cánh khuây mái chèo

(vong/phut)

9

2

8

4

2

3

Trang 11

Thí nghiệm 3 và 4: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đôi với loại cánh khuay chan vit

(vong/phut)

38

7

38

8

1.7 Xử lý số liệu

Trang 12

1.7.1 Thí nghiệm 1 và 2: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đôi với loại cánh khuây mái chèo

Bảng số liệu các thông số ảnh hướng đến công suất khuấy

Cách tính đối với dòng 1 không có tắm chặn:

Déi don vi: vong/phut = vong/s

19 vong/phut = 0,32 vong/s

Chuẩn số Reynold đặc trưng cho quá trình sấy:

Rey = = =28271.41

Chuẩn số công suất khuấy:

Ky == 0,60

Công suấy khuấy:

N=Ky =0,60 1000 032? =0,04(W)

Công suất động cơ:

Hiệu suất khuấy:

H%= 100= 100 = 1.67 (%)

Tính toán tương tự ta có:

Trang 13

Có tâm

chặn

1.7.2 Thí nghiệm 3 và 4: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuây đôi với loại cánh khuây chân vịt

Bảng số liệu các thông số ảnh hướng đến công suất khuấy

Cách tính đối với dòng 1 không có tâm chặn:

Déi don vi: vong/phut = vong/s

3 vong/phut = 0,05 vong/s

Chuẩn số Reynold đặc trưng cho quá trình sấy:

Re= = = 4463,91

Chuẩn số công suất khuấy:

Kq==0,28

Công suấy khuấy:

N=Ky =0,28 1000 0,05? =0,000072 (W)

Công suất động cơ:

Hiệu suất khuấy:

H%= 100= 100 =0,0031%

Trang 14

0.00007

2 0.09941

Không

0

6 4.43013

0 0.01834

0 0.15098

1

1.19770

9 3.02788

5

* Các đồ thị:

Cánh khuây mái chèo:

Trang 15

Đôô thị chuẩn số Re và chuẩn số công suất sây

( Cánh khuây mái chèo không có tâm chặn)

0.70

0.60 60

0.50

0.40

030 0.32

0.20

0.10

0.00

0.00 50000.00 100000.00 150000.00 200000.00 250000.00

Hình 1: Đôô thị chuẩn sõ Re và chuẩn sô công suât sây(Cánh khuấy mái chèo không

có tâm chặn)

Đôô thị chuẩn số Re và chuẩn số H (Cánh khuây mái chéo không có tâm chặn)

12.00

10.00

8.00

6.00

4.00

2.00 1.67

0.00

0.00 50000.00 100000.00 150000.00 200000.00 250000.00

Hình 2: Đôô thị chuẩn sõ Re và chuẩn sõ H (Cánh khuấy mái chéo không có tắm chặn)

“THIÊN THANH TRÚC

Trang 16

¡ chuẩn sô Re và chuẩn số công suat say Đôô th

( Cánh khuây mái chèo có tâm chắn)

0.70

0.63

0.60

0.50

0.40

0.30 0.30

0.20

0.10

0.00

0.00 50000.00 100000.00 150000.00 200000.00 250000.00 300000.00

Hình 3: Đôô thị chuẩn sõ Re và chuẩn sô công suât sây(Cánh khuấy mái chèo có tắm

chắn)

Độ thị chuẩn số Re và chuẩn số H

(Cánh khuây mái chéo có tâm chặn)

10.00

9.00

8.00

7.00

6.00

5.00

4.00

3.00

2.00

1.00

0.00

0.00 50000.00 100000.00 150000.00 200000.00 250000.00

Hình 4: Độ thị chuẩn sõ Re và chuẩn sö H (Cánh khuấy mái chéo có tắm chặn)

Cánh khuấy chân vịt:

“THIÊN THANH TRÚC

Tiêu đề	Kỹ Thuật Thực Phẩm 2 Báo Cáo Thực Hành Khuấy Chất Lỏng
Trường học	Trường Đại Học Công Nghiệp Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Khoa Công Nghệ Hóa Học
Thể loại	báo cáo thực hành
Thành phố	Thành Phố Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	19
Dung lượng	1,9 MB