- Áp lực qua màng (Pt): Đây chính là động lực của quá trình phân
3.4.6. Khuấy trộn 1 Khái niệm
3.4.6.1. Khái niệm
Các cơ cấu khuấy trộn được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp hóa học, cơng nghiệp thực phẩm và nhiều ngành công nghiệp khác. Nhằm các mục đích sau:
- Thực hiện các q trình thủy cơ: tạo nhũ tương, huyền phù, hịa tan, đồng hóa.
- Thực hiện các quá trình trao đổi nhiệt: kết tinh, trích ly, hấp thụ, điện phân.
- Thực hiện q trình nhiệt: cơ đặc, đun nóng, làm nguội. - Thực hiện các phản ứng hóa học.
- Thực hiện các phản ứng sinh học.
Khuấy trộn chất lỏng được tiến hành bằng cơ khí, bằng khí nén hoặc bằng tiết lưu hay tuần hoàn chất lỏng. Khuấy trộn chất lỏng bằng cơ khí có nghĩa là q trình khuấy trộn được thực hiện nhờ cánh khuấy, thùng khuấy. Trong bể khuấy quá trình được tiến hành đồng thời hoặc liên tiếp với thời gian ngắn và dịng khơng dài.
Đặc trưng của quá trình khuấy trộn là cường độ khuấy và năng lượng tiêu hao. Để đánh giá một quá trình khuấy trộn thường dựa vào các yếu tố sau đây:
- Loại cánh khuấy - Thời gian khuấy trộn - Công suất khuấy
- Số vòng quay của cánh khuấy - Độ lớn của bề mặt truyền nhiệt.
Các loại cánh khuấy hay được dùng gồm:
- Loại tấm, mái chèo bản, mái chèo hai thanh thẳng hoặc chéo, mỏ neo, mỏ neo ghép. Loại này này thường được dùng với vận tốc quay chậm.
- Loại chân vịt, tuabin kín… Loại này thường dùng với vận tốc quay nhanh.
- Cánh khuấy đặc biệt được dùng trong trường hợp không thể dùng được các loại cánh khuấy trên. Loại này dùng để khuấy bùn nhão, chất lỏng có độ nhớt cao.
Khi làm việc, mỗi loại cánh khuấy tạo dòng chuyển động cho chất lỏng quanh cánh khuấy theo phương tiếp tuyến, phương bán kính hoặc phương trục.
Hình 3.20. Quan hệ t = f(N)
1,2,3- loại cánh khuấy; t-thời gian (h); N-công tiêu tốn (kW); N.t-cơng suất(kWh)
Dịng hướng trục làm tăng tác dụng của cánh khuấy. Dịng bán kính làm tăng khả năng truyền nhiệt. Thanh chắn và vịng cản được bố trí để tạo tất cả các dịng đồng thời nhưng ở mức độ khác nhau. Các loại cánh khuấy từ 1-3 thường tạo dịng tiếp tuyến, nếu khơng có kết cấu thanh chắn hoặc vịng cản. Cánh khuấy loại tuabin tạo dịng bán kính. Cánh khuấy chân vịt tạo dịng hướng trục. Tuy nhiên đối với mỗi mơi trường cho trước, việc chọn loại cánh khuấy nào để làm việc hiệu quả nhất cần được nghiên cứu. Vì mỗi q trình (kết tinh, polymer hóa hoặc hịa tan khí, lỏng hoặc rắn trong lỏng) khơng giống nhau, nên khơng có một tiêu chuẩn để đánh giá.
Trong thực tế khi đánh giá cánh khuấy người ta dựa vào công tiêu tốn trong thời gian ngắn. Hình 3.20 trình bày quan hệ giữa công tiêu tốn và thời gian khuấy cho 3 loại cánh khuấy, qua đó xác định được cơng suất tiêu tốn lớn nhất.
Serner đưa ra khái niệm “bán kính tác dụng hiệu quả” (gọi là bán kính hiệu quả) R0 là bán kính lớn nhất của vùng chất lỏng chịu tác dụng của cánh khuấy. Đối với cánh khuấy tuabin và chân vịt, có cơng thức như sau:
0 .0,15 .747 . 0,00211
= N
R a m (3.30)
Trong đó: R0: bán kính tác dụng của cơ cấu khuấy (m) N: công suất tiêu hao của cơ cấu khuấy, (kW) a: hệ số phụ thuộc vào kiểu cơ cấu khuấy Với: - Cánh khuấy chân vịt theo hướng trục a=0,5 - Cánh khuấy chân vịt vng góc trục a= 0,15 - Cánh khuấy tuabin theo hướng trục a = 0,2 - Cánh khuấy tuabin vng góc trục a = 0,3
Hình 3.21 thể hiện bán kính tác dụng hiệu quả của cánh khuấy tuabin và cánh khuấy chân vịt với chất lỏng nhớt.
Hình 3.21. Bán kính hiệu quả của cánh khuấy chân vịt và tuabin trong chất lỏng nhớt