Slide Chương 13 Khuấy Chất lỏng (Môn Quản trị thiết bị vật liệu rời)

Nhũ tương hóa.

Trang 1

1 KHÁI NIỆM

Trang 2

2 CẤU TẠO CÁNH KHUẤY, QUỸ ĐẠO CHUYỂN ĐỘNG LƯU CHẤT TRONG BỂ KHUẤY VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP GẮN CÁNH KHUẤY.

2.1.Cánh khuấy mái chèo

Trang 3

2.2.Cánh khuấy chong chóng – chân vịt

Trang 4

2.3.Cánh khuấy turbin

Trang 5

2.4.Cánh khuấy đặc biệt

Trang 6

2.5.Phương pháp gắn cánh khuấy vào bình

 Tùy theo vị trí hoặc yêu cầu công nghệ mà có những phương pháp sau đây:

a) Trục khuấy song song trục bình

b) Trục khuấy tạo một góc  với trục bình

c) Trục khuấy vuông góc với trục bình

d) Khi chiều cao bình gấp ba lần đường kính bình thì lắp

nhiều tần cánh khuấye) Khi trong bình có gắn tấm ngăn (tấm chặn – vật cản)

 Hình (H13.6) mô tả các phương pháp gắn cánh khuấy khác nhau:

Trang 7

2.5.Phương pháp gắn cánh khuấy vào bình (tt)

Trang 8

So sánh hai trường hợp khi bình chứa có tấm ngăn và không (xem bảng 13.1)

Trang 9

3 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG

 Bán kính hoạt động: ; m

0021 ,

0

N

747

15 , 0 a

.

V

=

r r

ρ ρ

ρ η

 Các đại lượng hình học:

 Lực ma sát ngoại: ; N

2

v A

F   h 2

 Cường độ khuấy:

Chuẩn số Reynols khuấy

2 k

h

k n d n d Re

Công suất khuấy: N KN.h.n3.d5k;W

Trang 10

3 CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG (tt)

 Thông số động học

Thể hiện qua vận tốc quay cánh khuấy; (v/s)Vận tốc góc  của trục

Vận tốc của dung dịch, vận tốc này có 3 dạng

 Công suất khuấy riêng ; là công suất tính cho một đơn vị chất lỏng trong bình

 Sự chuyển động tuần hoàn của dung dịch trong bình khuấy khi hoạt động với điều kiện (hk2 < dk) - q (m3/s): gọi tắt là lưu lượng tuần hoàn

s

m

; d n e

K

=

q q 6,9m 3k 3

Trang 11

4 XÁC ĐỊNH VẬN TỐC CÁNH KHUẤY

4.1 Khi bình khuấy không gắn các tấm ngăn

2 k

N k

t

R

r

K

r 4 , 0

0 k

k k

Trang 12

5 CHẾ ĐỘ CÔNG NGHỆ QUÁ TRÌNH KHUẤY

5.1 Hàm phân bố thời gian

Trong quá trình khuấy, khi vận tốc tăng thì thời gian khuấy giảm, nó được biểu thị bằng mối quan hệ

const G

n

.t C

2 D

5.3 Sự trao đổi nhiệt trong bình khuấy

5.3 Sự hòa tan và đồng hóa

5.3.1 Khi không có tấm ngăn

5.3.2 Khi có tấm ngăn

5.4 Huyền phù hóa

5.5 Nhũ tương hóa

Trang 13

5.6 Tính công suất khuấy

Có hai phương pháp tính công suất khuấy là:

Theo ma sátTheo cường độ khuấyE (N/m2)5.6.1.Tính công suất khuấy theo ma sát

W

; d n

k

3 h

d n

Trang 14

5.6.1.Tính công suất khuấy theo ma sát (tt)Giải đồ Ruston

Trang 15

5.6.1.Tính công suất khuấy theo ma sát (tt)

 Xét từng trường hợp cụ thể sau đây:

Trang 16

5.6.2.Tính công suất theo cường độ khuấy E

m

N

; ,

f

Công suất khuấy có dạng tổng quát sau:

Khi cánh khuấy chuyển động trong dung dịch thì trở lực đặc trưng bởi đại lượng

2 25

,

0 k k

N

; R

Z

Click vào đây để xem hình H13.9

Trang 17

5.6.2.1.Tính chuẩn số công suất (KN) theo phương pháp giải tích

 Khi không có tấm ngăn: KN 4.k.K1

 Khi có tấm ngăn: K N  4  k Z k K p

5.6.2.2.Tính chuẩn số công suất (KN) theo đồ thị

Click vào đây để xem đồ thị hình H13 11

Ghi chú: Chú ý khi tra cứu K N trước tiên ta phải xác định

đồng dạng G D , các giá trị trên hình (H13.11) và (H13.12) là một tầng cánh khuấy Z k =1

Click vào đây để xem đồ thị hình H13 11

Trang 18

5.6.2.3.Tính chuẩn số công suất (KN) theo pt chuẩn số

Dạng tổng quát: K  N A Re Với A, m: hằng số, số mũ tra bảng (13.8)mk

Trang 19

5.6.2.4.Tính công suất khi có pha khí tham gia

W

; d n

K

=

Ng Ng ρh 3 5kVới:

h: khối lượng riêng của dung dịch khuấy; kg/m3

n: vận tốc cánh khuấy; v/s

dk: đường kính cánh khuấy; m

KNg = M.KN; chuẩn số công suất có sục khí

5.6.2.5.Hiệu chỉnh công suất khuấy

Nếu các đồng dạng hình học thì phải nhân thêm hệ số hiệu chỉnh f vào công thức (13 – 5) nghĩa là

3 d

H d

K

=

Trang 20

5.6.2.5.Hiệu chỉnh công suất khuấy (tt)

Hệ số f phụ thuộc vào cấu trúc cánh khuấy như sau:

 Loại bản, tấm, mái chèo

0 D

H

3

1 5

1 d

h

4 5

,

2 d

D

h k

k

3 , 0

k

6 , 0

k h

1 , 1

h

4 d

H d

6 , 0 k h

1 , 1

h

15

d

H

d 11 , 1

Trang 21

 Loại chong chóng, turbin kín, hở

5.6.2.5.Hiệu chỉnh công suất khuấy (tt)

6 ,

0 h

93 , 0

H d

3

N





Kd = (1,1  1,4): hệ số dự phòng

 = (0,6  0,7): hiệu suất khuấy

Trang 22

5.7 Xác định số vòng quay của cánh khuấy

Thường số vòng quay được xác định bằng thực nghiệm theo:

s

v

; d

v

20

n

k th



Trang 23

6 BÀI TẬP

Bài 1 Một bình khuấy, đường kính D = 2,4 m, chiều cao bình

Ht= 3m, chiều cao mức chất lỏng trong bình Hh = 2,8m, sử

dụng cánh khuấy turbin hở dk = 0,8m, số vòng quay cánh

khuấy n = 124,8 v/phút, bình không gắn tấm ngăn, môi trường dung dịch khuấy có  = 1000 kg/m3, độ nhớt động học  =

2.10-6 m2/s Hãy xác định hai thông số phân bố vận tốc 1 và

2?

Trang 24

Bài giải

Trang 25

Bài 2 Chế tạo huyền phù bằng cách trộn CaCO3 có khối lượng riêng  = 2710 kg/m3 vào trong nước có khối lượng riêng  =

1000 kg/m3 và độ nhớt động lực  = 1cP bằng thiết bị khuấy hình trụ D=0,6m, tỷ số chứa  = 0,8 Dùng loại cánh khuấy mái chèo dk = 0,2m, số vòng quay n = 132v/phút, bình khuấy không gắn tấm ngăn, biết nồng độ khối lượng pha rắn x = 4% Quá trình khuấy gián đoạn, năng suất G = 180 kg/mẻ Tính:

• Chiều cao bình khuấy Ht

• Tính hk1 biết độ ngập 3/5 huyền phù

• Tính công suất động cơ biết Kd = 1,4 và  = 80%

• Tính thời gian khuấy một mẻ?

Trang 26

•Tính khối lượng riêng huyền phù (dùng công thức [13 – 30b])

h

4 , 1068

180

=

G

= V

ρ

• Tính chiều cao mức chất lỏng trong bình

m 60 ,

0 6

, 0 14 , 3

4 17 ,

0 H

2

• Tính chiều cao bình: 0 , 75 m

8 , 0

60 ,

0 8

, 0

5

3

hk1  h  

Bài giải

Trang 27

Bài giải (tt)

• Tính chế độ thuỷ động trong bình

4 3

2

2 k

h

10

2 , 0 2 , 2 4 ,

6 ,

0 d

D G

• Kiểm tra số liệu hiệu chỉnh f; tỉ số hình học

 không cần nhân thêm f

3 2

, 0

6 ,

0 d

H

k

Trang 28

• Công suất khuấy: N  KN h n3 d5k  0 , 7 1068 , 4 2 , 23 0 , 25  2 , 55 ; W

• Công suất động cơ (áp dụng công thức [13 – 57]):

W 5 , 4 4

, 1

8 , 0

55 ,

2 K

2 D k



s 2 ,

143 2

, 2

3 35 t

2



Đáp số: H t = 0,75 m; h k1 = 0,36m; N dc = 4,5W; t = 143,2s

Trang 29

6 BÀI TẬP

Bài 3 Thiết bị tạo huyền phù hình trụ đường kính D = 1,2m,

chiều cao Ht = 1,1m, chứa đầy ¾ huyền phù Biết h = 1000kg/

m3,  = 1cP Dùng cánh khuấy chong chóng dk = 0,4m với số vòng quay n = 400v/phút, hệ số Kd = 1,4; hiệu suất  = 0,8, bình không tấm ngăn Tính công suất động cơ?

Bài giải

• Trước hết tính chế độ thuỷ động

 Chảy rối

6 3

2 2

60

400

1000 d

n

Trang 30

• Tính chuẩn số công suất: KN  A Rem  1 , 19  106  0,15  0 , 1485

• Tính mức chất lỏng trong bình: 1 , 1 0 , 825 m

2 4

, 0

825 ,

0 d

825 , 0

1 D

H d

3

D f

6 , 0 6

,

0 h

93 , 0 k

1000

1485 ,

Định dạng
Số trang	30
Dung lượng	0,99 MB