Khuấy trộn chất lỏng | Bài giảng môn quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội

KHUẤY TRỘN CHẤT LỎNG
Bộ môn QT-TB CN Hóa học & Thực phẩm
Trường Đại học Bách khoa Hà nội Khuấy trộn chất lỏng
Khuấy trộn chất lỏng được ứng dụng rộng rãi để sản xuất huyền phù, nhũ tương, tăng cường
hòa tan, truyền nhiệt và chuyển khối trong quá trình hóa học.
Phương pháp tiến hành - Cơ khí - Khí nén
- Đối lưu tuần hoàn chất lỏng
Đặc trưng của quá trình khuấy trộn - Cường độ khuấy - Năng lượng tiêu hao.
Các chỉ tiêu đánh giá một quá trình khuấy - Loại cánh khuấy - Thời gian khuấy - Công suất khuấy
- Số vòng quay của cánh khuấy
- Độ lớn của bề mặt truyền nhiệt Khuấy trộn chất lỏng
Các loại cánh khuấy Khuấy trộn chất lỏng
Các loại cánh khuấy Khuấy trộn chất lỏng
Các loại cánh khuấy Khuấy trộn chất lỏng Cánh khuấy mái chèo: -
Tấm , bản, 2 thanh thẳng, 2 thanh chéo nhau, khung. -
Số vòng quay nhỏ, cường độ khuấy không cao -
Dung dịch có độ nhớt thấp, tạo huyền phù với các hạt rắn có khối lượng riêng nhỏ. -
Khi quay với tốc độ lớn sẽ tạo lực ly tâm, chất lỏng sẽ văng ra thành, tạo lõm, tạo độ
chân không ở tâm, chất lỏng lại đổ ập về tâm, gây va đập thủy lực lớn -
Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ Khuấy trộn chất lỏng Cánh khuấy tuabin: -
Hiệu quả khuấy trộn tương đối tốt. -
Cánh khuấy tuabin có thể đảo trộn tốt với các dung dịch có độ nhớt từ trung bình đến
cao. Hiệu suất cao, mạnh, tốc độ khuấy nhanh. Tốc độ hòa tan pha rắn lớn. -
Cấu tạo phức tạp, giá thành cao. -
Có hai loại là cánh khuấy tuabin hở và cánh khuấy tuabin kín. Cánh khuấy tuabin hở
được sử dụng nhiều hơn nhất. -
Đĩa hở: đĩa quay gắn vào trục khuấy, trên đĩa có các cánh phẳng (đứng, nghiêng) hoặc cong, d = (0,25 – 0,33) D. -
Đĩa kín: gồm 2 tấm hình vành khăn đặt đồng trục, song song, giữa 2 tấm có cánh cong.
Không gian giữa 2 tấm và các cánh tạo thành các rãnh, kênh dẫn chất lỏng chuyển động
qua. Khi đĩa quay, chất lỏng đi vào tâm, vào các kênh, chuyển động dọc theo kênh, văng
ra ngoài nhờ lực ly tâm. Áp suất tại tâm guồng giảm nên chất lỏng được hút vào bên
trong guồng, tạo dòng tuần hoàn. Khuấy trộn chất lỏng
Cánh khuấy tuabin hở:
Loại cánh đơn vuông góc – cánh
thẳng: Tạo dòng chảy tiếp tuyến và
hướng tâm, chất lỏng được hút vào
tâm và đẩy ra theo chu vi của cánh.
Vừa có tác dụng trộn vừa làm đồng nhất chất lỏng.
Loại cánh đơn nghiêng góc: sẽ tạo
Loại cánh đơn cong: sẽ tạo ra dòng chảy tiếp tuyến và hướng
nên dòng chảy hướng tâm và hướng
tâm, mặt lõm của cánh hướng về phía chiều quay, nhờ đó đã
trục sẽ làm tăng khả năng khuấy trộn
giảm được hiện tượng trượt tương đối của chất lỏng với cánh,
và hòa tan vật rắn trong chất lỏng
đồng thời tạo điều kiện cho cánh quét chất lỏng được tốt hơn. Khuấy trộn chất lỏng
Cánh khuấy tuabin kín: Khuấy trộn chất lỏng
Cánh khuấy chân vịt: -
là dạng cánh khuấy phổ biến nhất trong các loại máy khuấy. -
Đặc điểm cấu tạo là đơn giản, độ vững cao. Dễ lắp đặt và vận hành. -
Hiệu quả khuấy trộn tương đối tốt, khuấy chất lỏng có độ nhớt từ thấp đến trung bình (nhũ
tương). Tạo huyền phù với hạt rắn có d trung bình. h - Thời gian khuấy nhanh. -
Tốc độ khuấy trung bình. -
Nhược điểm là giới hạn về cường độ chịu lực của cánh khuấy. Khi thể tích bồn khuấy lớn,
cánh khuấy dài, khi đó độ chịu lực của cánh khuấy kém đi đáng kể. - d = (0,25-0,35) D -
Tạo luồng khuấy xuống đáy thùng, chất lỏng từ đáy sẽ va vào thành thùng Khuấy trộn chất lỏng
Cánh khuấy chân vịt: Khuấy trộn chất lỏng
Cánh khuấy mỏ neo làm việc ở tốc độ khá
chậm. Thường tốc độ làm việc của chúng nhỏ
hơn 100 vòng/ phút. Nhưng với bản cánh mỏ
neo rộng, ôm theo bán kính của bồn khuấy. Nên
đối với dạng cánh khuấy này có thể đảo trộn tốt
ở những vùng chết (vùng ít được đảo trộn).
Ngoài ra có thể vét sạch dung dịch, dung môi,
huyền phù ở cạnh hoặc đáy bồn khuấy. Cấu tạo
cánh khuấy mỏ neo cững vững, chắc chắn. Nên
chúng được sử dụng để khuấy keo, sản phẩm là
keo dán, dung dịch nhựa, các sản phẩm có độ nhớt cực cao. Khuấy trộn chất lỏng
Cánh khuấy đĩa (khuấy phân tán):
là dạng cánh khuấy cấu tạo như một chiếc đĩa
quay. Có các cánh răng cửa nhằm cắt xé và đảo
trộn vật liệu. Cánh khuấy đĩa có thể làm việc
với môi trường khắc nghiệt. Tốc độ làm việc
cao, có thể đạt tới 1450 vòng trên phút. Ngoài
ra với cấu tạo dạng đĩa nguyên khối nên chịu
lực tốt, nó dùng để khuấy các dung môi độ nhớt
cao, huyền phù có tỷ lệ hạt rắn lớn. Nhưng khả
năng đảo trộn khi bồn khuấy có thể tích lớn sẽ
giảm. Do bán kính đĩa và chiều dày đĩa khá
nhỏ. Nó phù hợp hơn với các loại máy khuấy
có thể tích làm việc nhỏ và trung bình. Khuấy trộn chất lỏng
Hướng dòng chất lỏng khi khuấy trộn
Cánh khuấy làm việc tạo ra chuyển động cho chất lỏng quanh cánh khuấy theo
phương tiếp tuyến, phương bán kính hoặc phương hướng trục
- Các loại cánh khuấy thông thường tạo dòng tiếp tuyến nếu không có kết cấu thanh chắn hoặc vòng cản
- Cánh khuấy tuốc bin tạo dòng bán kính
- Cánh khuấy chân vịt tạo dòng hướng trục Khuấy trộn chất lỏng
Bán kính hiệu quả của cánh khuấy
Bán kính hiệu quả là bán kính lớn nhất của vùng chất lỏng chịu tác động của cánh khuấy 747N R  a 15 , 0 . , m 0 0 , 0 0211
Bán kính hiệu quả của cánh khuấy chân vịt và tua bin trong chất lỏng nhớt Khuấy trộn chất lỏng
Kết cấu chống tạo lõm
- Ghép thanh chắn bên trong
thành thùng: 2- 6 thanh, bề ngang
chiếm 1/10 đến 1/15 đường kính
thùng, đặt sát bề mặt thùng hoặc với
khoảng cách 2 -4 cm, chiều dài
thanh ít nhất gấp đôi đường kính cánh khuấy
- Vòng ống quanh cánh khuấy (đặc biệt với cánh khuấy tua bin): cho dòng chất lỏng
chuyển động theo hướng bán kính, giảm vận tốc ở tâm thùng để đồng nhất hóa dòng.
Đường kính ngoài của vòng ống nhỏ hơn D/2. Khuấy trộn chất lỏng
Kết cấu chống tạo lõm
- Thay đổi vị trí đặt cánh khuấy
- Thu hẹp khoảng cách
- Thanh rối dòng: dùng cho cánh khuấy mỏ
neo: hạn chế năng lượng của cánh khuấy
trong thùng nhờ tự tạo được dòng xoáy, có
thể dùng cho chiều dài cánh khuấy 4-5m
- Ống dẫn dòng: dùng cho bể sâu, đường
kính ống dẫn bằng 71% đường kính bể Khuấy trộn chất lỏng
Chọn dạng cánh khuấy - Dựa vào thực nghiệm
- Độ lớn thùng khuấy không vượt quá 40l
- Qua thực nghiệm, tìm quan hệ giữa thời gian khuấy và công suất với số vòng
quay của từng loại cánh khuấy
- Công suất tiêu hao phụ thuộc vào tốc độ khuấy trộn và kích thước thùng, tăng với
vận tộc và kích thước thùng (thùng nhẵn và không nhẵn là khác nhau)
- Chỉ tiêu đánh giá cánh khuấy theo theo khía cạnh kinh tế: A/A tỉ số công tiêu 0 hao
+ A là công tiêu hao của cánh khuyấy bất kỳ đang xét,
+ A là công tiêu hao của một cánh khuấy chuẩn cùng loại 0 Khuấy trộn chất lỏng
Chọn dạng cánh khuấy Khuấy trộn chất lỏng
Công suất tiêu thụ
Công suất làm việc s
Trở lực chuyển động