Bảng 3.1: Tỉ lệ thành phẩn các nguyên liệu cho vào thiết bị lên men
Nấm men Zymomonas mobilis
Nhiệt độ 300C
Phần rắn 20%
Thời gian lưu 36 giờ
Hàm lượng men 10% tổng dịch đường lên men
Corn steep liquor (CSL) 0,25%
Diammonium Phosphate 0,33g/L giấm chín
( Nguồn: http://www.slideshare.net/luongnguyenthanh/nghin-cu-sn-xut-ethanol-tu- rom-ra)
3.4 Thiết bị lên men
3.4.1Lựa chọn thiết bị
Phần chính của thiết bị là một thùng lên men A được làm bằng thép khơng rỉ. Thùng kín và thường hoạt động ở áp suất lớn hơn áp suất khí trời một ít để ngăn khơng cho khí trời xâm nhập vào thùng, tránh bị lây nhiễm. Bên ngồi thùng có một lớp áo nước B để gia nhiệt, làm nguội và/hay điều hòa nhiệt độ cho thùng. Để đảm bảo cho thành phần của thùng được đồng đều, trong thùng có cánh khuấy C được kéo bằng động cơ D. Trên trục cánh khuấy thường lắp thêm bộ phận phá bọt E. Ở phía dưới
thùng có cơ cấu xục khí F với nhiều lỗ nhỏ. Trong một số trường hợp cơ cấu này đóng thêm vai trị khuấy trộn thay cho cánh khuấy.
Hình 3.2: Thiết bị lên men
(Nguồn: http://www.slideshare.net/luongnguyenthanh/nghin-cu-sn-xut-ethanol-tu- rom-ra)
Thùng lên men có lắp một số đường dẫn để đưa vật chất vào thùng hay ra khỏi thùng. Ta có thể kể các dịng chính sau
1 : đưa canh trường vào thùng,
2 : đưa dưỡng chất & cơ chất vào thùng,
3 : đưa dịch lên men ra khỏi thùng,
4 : đưa khí vào thùng,
5 : đưa khí ra khỏi thùng,
6 : đưa dung dịch axit hay kiềm vào thùng để điều chỉnh pH cho môi trường lên men,
7 : đưa nước hay hơi nước vào và ra thùng để gia nhiệt, làm lạnh hay điều hòa nhiệt độ cho môi trường lên men,
3.4.2 Đo lường trong thiết bị lên men
Để cho quá trình lên men luôn hoạt động ở điều kiện tốt nhất, việc đo lường và điều khiển các thơng số giữ một vai trị rất quan trọng:
N : đo vận tốc quay của cánh khuấy (m/s)
V : đo mức của dịch lên men, qua đó ta có thể xác định được thể tích của dịch lên men (m3)
X : đo hàm lượng sinh khối khô (%) T : đo nhiệt độ môi trường lên men (0C) pH : đo pH của dịch lên men
CHƯƠNG 4 THIẾT KẾ, TÍNH TỐN THIẾT BỊ LÊN MEN
4.1 Cân bằng vật chất và năng lượng
4.1.1 Cân bằng vật chất
Chọn thể tích nhập liệu V=20m3
Với:
18m 3 dung dịch đường sau thủy thủy phân 2m3 dịch men giống.
Diammoni phosphate bổ sung theo tỉ lệ: 0,33g/l dịch đường. Vậy lượng DAP cần bổ sung cho quá trình lên men :0,33 ∗ 18 ∗ 103 = 6 𝑘𝑔
Phương trình lên men:
Dịch đường ban đầu chứa 13% đường ( ρ=1068,27 kg/m3 ) : hiệu suất tổng hợp ethanol là 97%. Gồm:
7% glucose : hiệu suất chuyển hóa 96%
4% xylose : hiệu suất chuyển hóa tương ứng 40%.
C6H12O6 𝑍.𝑚𝑜𝑏𝑖𝑙𝑖𝑠→ 2C2H5OH + 2CO2
0,07.M (kg) 0,51.0,07.M.0,96 (kg)
C5H10O5 𝑍.𝑚𝑜𝑏𝑖𝑙𝑖𝑠→ 5C2H5OH + 5CO2
0,04.M (kg) 0,51.0,04.M.0,4 (kg) Với m là khối lượng dịch đường nhập liệu ban đầu:
𝑚 = 𝑉 ∗ 𝜌 = 18 ∗ 1068,27 = 19228.86 (kg)
Khối lượng Ethanol ban đầu:
methanol = ( 0,51 ∗ 0,07𝑚 ∗ 0,96 + 0,51 ∗ 0,04𝑚 ∗ 0,4) ∗ 0,97 = 791,4 (𝑘𝑔) Vậy nồng độ ethanol là: 𝑚 𝑉 = 44 (𝑔/𝑙) Nồng độ % ethanol trong dịch sản phẩm : 791,4∗ 100 19228,86 = 4,12% Tương tự: 𝑚𝐶𝑂2 = 758,68 (𝑘𝑔)
4.1.2 Cân bằng năng lượng
Tính tốn nhiệt
Trong quá trình hoạt động của vi sinh vất trong thiết bị, một lượng nhiệt được thoát ra. Sự phát triển giống bị chậm lại khi tăng nhiệt độ canh trường, còn sau đó có khả năng vi sinh vật chết. Để ngăn ngừa hiện tượng đó thiết bị lên men cần trang bị các cơ cấu thải nhiệt ( ống xoắn, áo, các ống nhiệt).Ở đây ta chọn thiết bị áo nước qua vách.
Lượng nhiệt thải ra tử canh trường và tiêu hao nước làm lạnh được xác định từ cân bằng nhiệt trong 1h làm việc.
Bảng 5Bảng 6Bảng 4.1: Cơng thức tính tốn lượng nhiệt trước và sau lên men
Thu nhiệt Tiêu hao nhiệt
Với môi trường dinh dưỡng: 𝑄1 = 𝐺𝑛∗ 𝐶𝑛 ∗ 𝑡𝑛
Nhiệt sinh học được giải phóng khi phát triển canh trường: 𝑄2 = 𝑞 ∗ 𝑝
Với nước làm lạnh: 𝑄3 = 𝐺𝐵𝐶𝐵𝑡1𝐵
Với canh trường thành phẩm: 𝑄𝑠 = 𝐺𝑘𝐶𝑘𝑡𝑘
Với nước làm lạnh: 𝑄6 = 𝐺𝐵𝐶𝐵𝑡2𝐵
Với không khí thổi: 𝑄4 = 𝐿𝑖1 Với khơng khí thổi: 𝑄7 = 𝐿𝑖2
Tổn thất nhiệt vào môi trường xung quanh: 𝑄8 = 3600 ∗𝛼∗ 𝐹𝑎 ∗ ∆𝑡
Trong đó:
Gn , GB và GK – khối lượng môi trường dinh dưỡng, nước làm lạnh và canh trường thành phẩm (kg)
Cn, CB và CK – nhiệt dung riêng của môi trường dinh dưỡng, nước làm lạnh và canh trường thành phẩm (kJ/kg.K.)
tn, tK, t1B và t2B – nhiệt độ của của môi trường dinh dưỡng, canh trường thành phẩm, nước làm lạnh đầu và cuối (K)
q – nhiệt lượng trung bình được giải phóng khi mức tăng sinh khối của chủng vi sinh vật (kJ/kg)
p – mức tăng sinh khối vi sinh vật (kg/h) L – lượng khơng khí được thổi (kg/h)
i và i2 – entanpi của khơng khí mới và khơng khí thải (kJ/kg) Fa – diện tích bề mặt của thiết bị lên men, m2
α – hệ số thải nhiệt từ bề mặt thiết bị vào môi trường xung quanh kW/(m2.K); t – hiệu trung bình nhiệt độ của canh trường phát triển và khơng khí xung quanh thiết bị (K).
Phương trình cân bằng nhiệt của thiết bị:
𝐺𝐵∗ 𝐶𝐵 ∗ (𝑡2𝐵−𝑡1𝐵) = 𝑄1+ 𝑄2 − 𝑄5 − 𝑄8 − 𝐿 ∗ (𝑖2 − 𝑖1)
Nhiệt phản ứng tốt nhất là 300C như vậy xem như lượng nước có vai trị giữ nhiệt ổn định. Hơn nữa nhiệt độ phản ứng không đáng kể, vậy lượng nước hỗ trợ cho việc đỡ thất thốt nhiệt ra mơi trường.
Vậy phương trình cân bằng nhiệt thực tế : 𝐺𝐵 ∗ 𝐶𝐵 ∗ (𝑡1𝐵− 𝑡2𝐵) = 𝑄8
Ta có:
Năng lượng thất thốt: 𝑄8 = 3600 ∗ 𝛼 ∗ ∆𝑡 ∗ 𝐹𝑎
Với diên tích bề mặt lên men được tính theo cơng thức: 𝐹𝑎 = 0,785𝐷2= 3,14𝑚2
Trên cơ sở thực nghiệm đối với thiết bị có áo lạnh, tính đến sự nhiễm bẩn tường có thể lấy 𝛼 = 3000𝑤/(𝑚2𝑘)
Xét ở Tp. Hồ Chí Minh, ta chọn nhiệt độ thiết bị là 270C, nhiệt độ hỗn hợp phản ứng là 300C, ∆𝑡 = 300C. Vậy, năng lượng thất thoát là:
𝑄8 = 3600 ∗ 𝛼 ∗ ∆𝑡 ∗ 𝐹𝑎 = 1,017 ∗ 108𝐽 = 𝐺𝐵 ∗ 𝐶𝐵∗ (𝑡1𝐵− 𝑡2𝐵)
𝐶𝐵=4200 J/kg.k
Lượng nước tham gia truyền nhiệt:
𝐺𝐵 = 𝑄𝐵
𝐶𝐵∗ (𝑡1− 𝑡2) = 8074,286 𝑘𝑔
Như vậy trong một giờ, sẽ có khoảng 8,1 m3 nước tham gia quá trình truyền nhiệt nhằm ổn định nhiệt độ bình phản ứng. Tuỳ thuộc vào nhiệt độ môi trường thay đổi hay nhiệt độ phản ứng thay đổi mà ta có thể điều chỉnh lượng nước cho phù hợp, đảm bảo nhiệt độ ổn định.
Ta thiết kế 1 lớp áo nước bên ngồi thành thi ết bị sao cho chiều cao khơng được thấp hơn chiều cao cột chất lỏng.
Ta chọn chiều cao lớp áo nước 4m
Khoảng cách của lớp áo nước được tính như sau:
Vnước = 5π. R2
ngoài - 5π. R2trong = 8m3
Với Rtrong = D + Svách = 2,41 + 0,143 = 2,553m
Suy ra : Rngoài = √8+5𝜋.2,5532
5𝜋 = 2,65 m Vậy chiều dày lớp áo nước là 10cm.
Ta cho dòng nước được gia nhiệt đến 300C chạy tuần hoàn trong lớp áo nước nhầm giữ nhiệt độ ổn định trong bồn lên men.
Nhiệt lượng cần thiết để nâng nhiệt độ nước từ nhiệt độ ban đầu là 250C lên 300C.
Q = m. C . t = V.. C. t = 8 . 981. 4200. ( 30 -25) = 1,65.108 J
Công suất điện trở gia nhiệt nước trong 10 phút (600s).
P = 𝑄
𝑡 = 1,65.108
600 = 275000 W = 275KW
4.2.1 Tính tốn thể tích thiết bị lên men (V) 𝑉1 = 𝑉 ∗ 𝑘 ( k là hệ số chứa đầy, chọn k=0,65) Suy ra: 𝑉 = 𝑉1 𝑘 = 20 0,6 = 31𝑚3 Ta có: 𝐻 𝐷= 3 , 𝐷 𝑑𝑘 = 3 , ℎ𝑐 = 0,25𝐷 Với:
H là chiều cao của thùng lên men (m) D là đường kính trong của thiết bị (m) dk đường kính cánh khuấy (m)
hc chiều cao đáy/nắp elip (m)
Ta có thể tích phần xylanh:
𝑉𝑥 = 𝑉 − 2 ∗ 𝑉đá𝑦
𝐻𝑥 = 𝐻 − 2 ∗ ℎ𝑐 = 3 ∗ 𝐷 − 2 ∗ 0,25 ∗ 𝐷 = 2,5𝐷
Giả sử đáy và nắp kết hợp lại tạo thành một elip tròn xoay xung qunah trục Ox Velip = 2*Vđáy 2 ∗ 𝑉đá𝑦= ∫ 𝑎2 𝑏 −𝑏 ∗ (1 −𝑥 2 𝑏2) 𝑑𝑥 = 4 3∗ 𝜋 ∗ 𝑎 2 ∗ 𝑏 Với 𝑎 =1 2D 𝑏 = ℎ𝑐 = 1 4D Vậy: 2 ∗ 𝑉đá𝑦 = 𝜋 12∗ 𝐷3 Ta có: ℎ𝑥 = 2,5 ∗ 𝐷 =31− 𝜋 12∗𝐷3 0,785∗𝐷 𝐷 = 2,41 𝑚 Suy ra: 𝐻 = 3 ∗ 𝐷 = 7,23𝑚 ℎ𝑒 = 0,6𝑚
ℎ𝑥 = 4,6𝑚
4.2.2 Tính chiều dày vách, nắp, đáy, chân đỡ thiết bị:
Chiều dày vách
Chọn vật liệu làm thân thiết bị là thép không gỉ CT 3. Thiết kế thùng lên men hình trụ có nắp và đáy elip. Được hàn tay bằng hồ quang điện ghép mối hai bên theo chiều dọc.
Ta có:𝜎𝑘 = 380 ∗ 106𝑁/𝑚 𝜎𝑐 = 240 ∗ 106𝑁/𝑚
Độ mài mịn: 0,06m/năm ( C1=1*10-3m, C2=0)
Mơi trường lỏng (𝜌 = 1068,27 𝑘𝑔/𝑚3) – khí CO2
Nhiệt độ: 300C
Thân không lỗ, được hàn dọc, hàn tay bằng hồ quag điện → 𝜑ℎ = 0,95
Thiết bị khơng đốt nóng thuộc nhóm 2, loại II (𝜇 = 1)
Áp suất thủy tĩnh: 𝑝1 = 𝑔 ∗ 𝜌 ∗ ℎ = 𝛾 ∗ 𝐻
H; chiều cao cột chất lỏng 𝐻 = ℎ𝑐 + 𝑉1−𝑉đá𝑦
0,785∗𝐷2 = 4,6𝑚
𝑝1 = 1068,27 ∗ 9,81 ∗ 4,6 = 48046 𝑁/𝑚3
Áp suất do CO2 sinh ra: 𝑝2 = 𝑛∗𝑅∗𝑇
𝑉 𝑛 =𝑚 𝑀 = 17,24 𝑘𝑚𝑜𝑙 : 𝑝2 = 17,24∗10 3 ∗8,314∗(30+273) 31 = 1,4 ∗ 106 𝑁/𝑚2 𝑝 = 𝑝1+ 𝑝2 = 1,45 ∗ 106 = 1,4 ∗ 106𝑁/𝑚2 Chiều dày vách: 𝑆 = 𝐷𝑝 2 ∗ [𝜎] ∗ 𝜑 ∗ 𝑝
[𝜎𝑘] = 𝜎𝑘
𝑛𝑘∗ 𝜂 =
380 ∗ 106
2,6 ∗ 1 = 146 ∗ 10
6 𝑁/𝑚2
Ứng suất cho thép CT 3 theo giới hạn chảy:
[𝜎𝑘] = 𝜎𝑘 𝑛𝑐∗ 𝜂 = 240 ∗ 106 2,6 ∗ 1 = 160 ∗ 10 6 𝑁/𝑚 Hệ số dẫn nhiệt CT 3: 𝜆 = 50𝑊 /𝑚.độ Vì [𝜎𝑘] 𝑝 ∗ 𝜑ℎ = 146∗10 6
145∗106∗ 0,95 = 96 > 50 do đó có thể bỏ qua đại lượng p ở
mẫu của công thức.
Chọn ứng suất nhỏ hơn (146*106): 𝑆 = 𝐷 ∗ 𝑝 2 ∗ [𝜎𝑘] ∗ 𝜑𝑘 + 𝐶 = 2,41 ∗ 1,45 ∗ 10 6 2 ∗ 1,46 ∗ 106 ∗ 0,95 + 𝐶 = 1,25 ∗ 10 −2+ 𝐶
𝐶3 = 0,8 ∗ 10−3𝑚 ( Bảng XIII.9) Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hóa
chất (tập 2)
𝐶 = 𝐶1 + 𝐶2+ 𝐶3 = (1 + 0 + 0,8) ∗ 10−3 = 1,8 ∗ 10−3𝑚 𝑆 = 1,25 ∗ 10−2+ 1,8 ∗ 10−3 = 1,43𝑐𝑚
Áp suất thử được xác định theo bảng XIII.5
𝑝0 = 𝑝𝑡ℎử + 𝑝 = (0,3 + 1,45) ∗ 106 = 1,75 ∗ 10−3𝑚
Xác định ứng suất ở thân thiết bị theo áp suất thử tính toán:
𝜎 = [𝐷 + (𝑆 − 𝐶)] ∗ 𝑝0 2 ∗ (𝑆 − 𝐶) ∗ 𝜑ℎ = (2,41 + 1,25 ∗ 10−2) ∗ 1,45 ∗ 106 2 ∗ 1,25 ∗ 10−2∗ 0,95 = 148 ∗ 10 6𝑁/𝑚2 148 ∗ 106 𝑁 𝑚2 < 𝜎𝑐 1,2 ≈ 200 ∗ 10 6𝑁/𝑚2 ≈ 240 ∗ 10 6 1,5
Chiều dày đáy, nắp Elip
𝑆 = 𝐷 ∗ 𝑝
3,8 ∗ [𝜎] ∗ 𝑘 ∗ 𝜑 − 𝑝∗ 𝐷
2 ∗ ℎ𝑐 + 𝐶
Ở nắp và đáy có lỗ nhập liệu và tháo liệu 𝑑 = 15𝑐𝑚 được hàn từ hai tấm, hàn
tay hoặc điện 𝜑 = 0,95; [𝜎] = 146 ∗ 106 𝑁
𝑚2; 𝜎𝑐 = 240 ∗ 106 𝑁 𝑚2; 𝑝0 = 1,3 ∗ 106 𝑁 𝑚2 Hệ số k được xác định: 𝑘 = 1 −𝑑 𝐷= 1 −0,15 2,41 = 0,938 Vì [𝜎] 𝑝 ∗ 𝑘 ∗ 𝜑 = 1,46∗10 6
1,45∗106∗ 0,938 ∗ 0,95 = 89,7 > 30 nên bỏ qua đại lượng p ở
mẫu trong công thức. Vậy nên:
𝑆 = 𝐷 ∗ 𝑝 3,8 ∗ [𝜎] ∗ 𝑘 ∗ 𝜑∗ 𝐷 2 ∗ ℎ𝑐 + 𝐶 = 2,41 ∗ 1,45 ∗ 106 3,8 ∗ 146 ∗ 106 ∗ 0,938 ∗ 0,95 ∗ 2,14 2 ∗ 0,6+ 𝐶 = 0,014 + 𝐶 (𝑚) 𝐶 = 1,8 ∗ 10−3𝑚 Vậy 𝑆 = 16 𝑚𝑚
Kiểm tra ứng suất của nắp, đáy thiết bị theo áp suất thủy lực bằng công thức sau: 𝜎 = [𝐷2+ 2 ∗ ℎ𝑐 ∗ (𝑆 − 𝐶)] ∗ 𝑝0 7,6 ∗ 𝑘 ∗ 𝜑 ∗ ℎ𝑐 ∗ (𝑆 − 𝐶 ) = (2,412 + 1,2 ∗ 0,014) ∗ 1,3 ∗ 106 7,6 ∗ 0,938 ∗ 0,95 ∗ 0,6 ∗ 0,014 = 133 ∗ 106𝑁/𝑚2 Vậy nhỏ hơn 𝜎𝑐 1,2 =240∗10 6 1,2 = 200 ∗ 106𝑁/𝑚2
Ta có chiều dày đáy và nắp thiết bị là 16mm. Vậy chiều cao phần gấp nếp bằng
2 ∗ 𝑆 = 32𝑚𝑚 = 0,33𝑚
Bích ghép thân, nắp và đáy:
Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Các loại mặt bích thường sử dụng:
Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị ( hàn, đúc và rèn). Loại bích này chủ yếu sử dụng cho thiết bị làm việc với áp suất thấp và trung bình.
Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ phận bằng kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền hơn thiết bị.
Bích ren: chủ yếu dùng cho thiết bị làm việc áp suất cao.
Do thiết bị hoạt động ở áp suất trung bình nên ta chọn loại bích liền làm bằng thép để nối các bộ phận của thiết bị.
Chọn bích ghép thân , đáy và nắp bằng thép X18H10T Tra bảng XIII.27 Sổ tay quá trình thiết bị tập 2
Với đường kính trong thiết bị 2400mm, áp suất 1,6 .106 N/m2 , cho kiểu bích liền số 2
Ta được: D=2680mm, Db=2580mm, DI=2520mm, bu lông M48 Z=56, h=61mm, H=99mm, SI=22.
Vậy số bích ghép thân- đáy- nắp là 56 bích.
Dộ kín của mối ghép bích chủ yếu do vật đệm quyết định. Dệm làm bằng cách làm đày lên các chỗ gồ ghề trên bề mặt bích. Vậy để đảm bảo độ kín cho thiết bị ta chọn đệm có D2=2454mm, D4=2430mm.
Chân đỡ
Khối lượng của một bích ghép thân ( thép X18H10T có = 7900(kg/m3) m1 = π/4 . ( D2 - Dt2 ).h. = π/4 . (2,682 – 2,42). 0,61. 7900 = 538kg khối lượng của thân thiết bị ( thép CT3 ; = 7850 kg/m3)
m2 = π/4 . ( Dng2 - Dt2 ).h. = π/4 (2,5532 – 2,412 ) . 7,23. 7850 = 31635,75kg khối lượng nắp và đáy
m3 = Sđáy. . A = 0,016. 7850 . (π. 1,2 . 0,6 ) = 286,47kg Khối lượng toàn thiết bị
M = m1 + m2 + m3 = 32460,22kg Suy ra trọng lượng thiết bị
P = m.g = 32460,22 . 9,81 = 318434,76 N
Chân đỡ thiết bị
Thiết bị được đỡ trên 4 chân. Tải trọng cho phép trên mỗi chân : GC = P/4 = 318434,76/4 =79608 N
Các kích thước chân đỡ bảng XIII.35 (tính bằng mm).
L= 320mm , B = 265mm, B1 = 270mm, B2 = 400mm, H = 500mm, h= 275mm, s = 22mm, l = 120mm, d= 34mm.
4.2.3 Tính tốn hệ thống khuấy
Ta có độ nhớ mơi trường làm việc dựa trên cơng thức:
𝜇 = (1,2 + 0,046 ∗ 𝐵 − 0,0014 ∗ 𝐵 ∗ 𝑡) ∗ 10−3
Với B: nồng độ phần trăm (%) t: nhiệt độ của môi trường (0C)
suy ra: 𝜇 = (1,2 + 0,046 ∗ 13 − 0,0014 ∗ 13 ∗ 30) ∗ 103 = 1,252 ∗ 10−3
Khối lượng riêng 𝜌 = 1068,27 𝑘𝑔/𝑚3
Đường kính cánh khuấy: 𝑑𝑘 =𝐷
3 = 0,8𝑚
Chọn cánh khuấy mái chèo tua bin 3 cánh thẳng ( dựa trên “ Các quá trình và thiết bị trong cơng nghệ hóa chất và thực phẩm tập 2) Bảng 6.2; 6.3
𝐻 𝑑𝑘 = 3; 𝐷 𝑑𝑘 = 3; 𝑆 𝑑𝑘 = 0,33 Số Renoyl 𝐴 = 6,8; 𝑚 = 0,2; 𝑎 = 1; 𝑏 = 40 𝑅𝑒𝑚 = 𝜌 ∗ 𝑛 ∗ 𝑑 2 𝜇 Với n: số vòng quay ( vòng/s)
𝑛 = 𝜔 𝜋 ∗ 𝑑𝑘 𝜔: 𝑣ậ𝑛 𝑡ố𝑐 𝑞𝑢𝑎𝑦 (𝑚 𝑠) Tuabin có 𝜔 = 1,5 ÷ 2,0𝑚 𝑠 Chọn 𝜔 = 2,0𝑚 𝑠 Ta có 𝑛 = 2 𝜋∗0,8= 0,8𝑣ò𝑛𝑔 𝑠 = 48𝑣ò𝑛𝑔 𝑝ℎú𝑡 𝑅𝑒𝑚 = 1068,27 ∗ 0,8 ∗ 0,8 2 1,252 ∗ 10−3 = 4.37 ∗ 105 𝑅𝑒𝑚 > 7 ∗ 104 → 𝐸𝑣𝑀 = 𝐴
Phương trình cơng suất:
𝑁𝑀 = 𝐴 ∗ 𝜌 ∗ 𝑛3 ∗ 𝑑5∗ (𝑛 2 ∗ 𝑑 𝑔 ) ∗𝑎 − log 𝑅𝑒𝑀 𝑏 = 6,8 ∗ 1068,26 ∗ 0,83 ∗ 0,85 ∗ (0,8 2 ∗ 0,8 9,81 ) ∗1 − log(4,37 ∗ 10 5) 40 = 1716,66 𝑊
Cơng thức tính tốn cho trục khuấy trộn:
𝑁𝑝 = 𝑘1 ∗ 𝑘2∗ (∑ 𝑘 + 1) ∗ 𝑁𝑀
Với k1: hệ số chứa đầy, k2: hệ số có tính đến tăng cơng suất do tăng sức cản của mơi trường trong q trình phát triển của mơi trường ( k2=1,1)
∑ 𝑘 : hệ số tính đến sự tăng công suất để vượt thắng sức cản gây ra do cơ cấu phụ.
∑ 𝑘 = 𝑘𝑛 + 𝑘𝑀 + 𝑘𝑇
kn: hệ số cản của vách ngăn phản xạ ( kn=1,5) kM: hệ số cản bộ khung trộn ( kM=0,2)
kT: hệ số cản của ống lót trục ( kT=0,3)
∑ 𝑘 = 1,5 + 0,2 + 0,3 = 2,0
Suy ra: 𝑁𝑝 = 0,65 ∗ 1,1 ∗ (2 + 1) ∗ 1716,66 = 3682,24 𝑊
Đường kính trục dẫn của máy khuấy: