KHUẤY CHẤT LỎNG

3 Cơ khí dùng cánh khuấy- Dùng với thể tích V nhỏ < 5m3 - Thích hợp dùng nhiều bình khuấy nhỏ... 4 Đồng hóa :- Tạo hỗn hợp đồng nhất từ những thành phần khó hòa trộn vào nhau - Nguyên t

PHƯƠNG PHÁP

1) Bơm tuần hoàn :

- Khả năng lưu chuyển V lớn (>5 m3)

- Phức tạp về thiết bị

- Khả năng đồng đều phụ thuộc số lần tuần hoàn

- Cải tiến : bổ sung đoạn ống khuấy trộn

2) Sục khí :

- Không có hiện tượng ăn mòn

- Không sử dụng cho dung dịch dễ bay hơi và độc hại

- Phù hợp với các diện tích cần xử lý lớn

3) Cơ khí (dùng cánh khuấy)

- Dùng với thể tích V nhỏ ( < 5m3)

- Thích hợp dùng nhiều bình khuấy nhỏ

4) Đồng hóa :

- Tạo hỗn hợp đồng nhất từ những thành phần khó hòa trộn vào nhau

- Nguyên tắc : tạo sự giảm áp suất đột ngột bằng cách đẩy chất lỏng qua những khe hẹp (áp suất giảm từ 152 kg/cm2 xuống còn 2-3kg/cm2)

Hỗn hợp dầu

và nước

Hệ nhũ tương

Quá trình đồng hóa

* Các chỉ tiêu cơ bản để đánh giá quá trình khuấy :

- Loại cánh khuấy, thời gian khuấy

- Mức độ khuấy trộn : sự phân bổ tương hỗ của hai hoặc nhiều chất

sau khi khuấy

- Cường độ khuấy trộn :

Số vòng quay n của cánh khuấyVận tốc vòng v ở đầu cánh khuấyCông suất khuấy trộn

Chuẩn số Rek đặc trưng cho quá trình khuấy

- Hiệu quả khuấy trộn : thiết bị được xem là hiệu quả khi nó đạt yêu

cầu công nghệ đề ra với hao phí năng lượng là tối thiểu

THIẾT BỊ KHUẤY CƠ HỌC

* Các bộ phận của thiết bị khuấy :

- Cơ cấu khuấy (cánh khuấy)

- Trục khuấy

- Cơ cấu truyền động

- Động cơ

I Cơ cấu khuấy :

Cơ cấu khuấy nhanh : tuabin, đĩa, …

Cơ cấu khuấy chậm : mỏ neo, khung,…

Nhìn chung, cơ cấu khuấy nhanh thường được được dùng để khuấy trộn chất lỏng có độ nhót thấp và cơ cấu khuấy chậm thường được dùng cho chất lỏng có độ nhớt cao.

* Các loại cánh khuấy :

1) Mái chèo :

- Dùng với thùng khuấy có kích thước lớn

- Không thích hợp với chất lỏng có bề dày lớn

- Lực ma sát lớn , không thích hợp với dung

dịch có độ nhớt cao ( > 1cP ở 20 ºC)

2) Chân vịt :

- Cánh cong, hàn nghiên và chuyển động theo phương dọc trục

- Thuận tiện với lớp chất lỏng dày

- Thích hợp đối với chất lỏng có độ nhớt cao

3) Tuốc bin

- Chi phí năng lượng cao

- Cùng lúc tạo được 2 dòng chảy khác nhau

- Tuabin kín : có cấu tạo như tuabin hở nhưng có thêm vòng định hướng bên ngoài giúp tăng chuyển động theo hướng kính

* Ảnh hưởng của các dòng chuyển động lên hiệu quả khuấy trộn :

- Dòng chuyển động theo phương chiều trục (lên xuống) thích hợp cho quá trình hòa tan của chất rắn

- Dòng chuyển động theo phương bán kính (qua lại) thích hợp cho quá trình hòa trộn khí – lỏng hoặc lỏng – lỏng

k k

( Nếu Re > 300 có thể sinh ra lõm xoáy )

Hiện tượng lõm xoáy làm mất mát năng lượng của hệ, làm giảm hiệu

* Xác định bán kính tác dụng của cánh khuấy :

Công thức thực nghiệm :

µ

0211 ,

0

.

747

15 ,

II Trục khuấy :

- Là bộ phận truyền chuyển động trực tiếp cho cơ cấu khuấy

- Có 2 loại :

Trục đặc : thường làm bằng thép cacbon

Trục rỗng : thường làm bằng kim loại quý

- Trục rỗng thường sử dụng trong môi trường có tính ăn mòn mạnh

- Độ bền uốn và xoắn của 2 loại trục là tương đương nhau

IV Động cơ :

- Động cơ điện : kết cấu đơn giản, chi phí vận hành thấp, việc thay đổi

số vòng quay phức tạp, thích hợp với công suất nhỏ và trung bình

- Động cơ thủy lực/khí : cơ cấu truyền động đơn giản, chỉnh số vòng quay dễ dàng , chi phí vận hành lớn, thường được sử dụng trong môi trường dễ cháy nổ

Các bước thiết kế hệ thống khuấy

* Xác định thông số hình học của bình khuấy :

* Tính số vòng quay n của cánh khuấy : (có 2 phương pháp)

M

M k

d n

=

11 / 6

)

.(

TT

M M

TT

d

d n

3 / 2

)

.( M M

TT

d

d n

* Xác định thời gian khuấy :

τ n = Kτ (const)

thời gian khuấy số vòng quay

a) Theo kinh nghiệm : Kτ = Cτ (D/d)^2

Lọai cánh khuấy

Cτ

Không có tấm chặn Có tấm chặnMái chèo

Chân vịtTurbin hởTurbin kín

35179065

9,9106,25,1

b) Theo các phương trình thực nghiệm :

- Chân vịt : Rek ≤ 10^6 → Kτ = 2000 Rek ^(-0,5)

Rek ≥ 2.10^4 → Kτ = 8,77

- Turbin hở : Kτ = 3 D(a+0,5) Ho h−a b−0,5 dk−1,5

1 5

, 1 5

, 0 )

5 , 0

/

5 )

.(

7 ,

k

K d

* Xác định công suất khuấy :

ρ

.

n 3 d 5

K

KN : chuẩn số công suất khuấy

cấu tạo cánh khuấy

độ nhớt và nhiệt độ dung dịch

số vòng quay của cánh khuấy

p k

m k

1) Rek < 20 : m = -1 ; p = 0

2) Tra đồ thị

Lọai cánh khuấy D/d a b

Chân vịt

2,12,73,03,34,5

2,62,32,11,70

1818181818Turbin

3,33,0

11

44

* Hệ số hiệu chỉnh công suất khuấy :

KNTT = KN f

- Mái chèo : D/d = 2,5 – 4 ; Ho/D = 0,6 – 1,6

h/d = 1/5 – 1/3

3 , 0 6

, 0 1

,

1 .( ) ( 4 )

) 3

(

d

h d

Ho d

D

6,093

,

) 3

(

D

Ho d

* Xác định KN theo trường vân tốc :

a) Xác định hàm Ψ1 = f (E, D/d)

25 , 0

Re

= hệ số chứa đầy dung dịch trong thùng ( φ = 8.(Ho/ D) + 1 )

số cánh khuấy có trên trục khuấy

Hình 3.25 trang 126 (Khuay - lang – loc)

p p

B D

D D

Z h

Z d

D

p

2

ln

.

).

/ (

* Công suất khởi động

N khởi động = N1 + N2

công suất khuấy công suất thắng lực quán tính

ρ

79 ,