KHUẤY - TRỘN CHẤT LỎNG Doc - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (43 trang)

Trang chủ

Kỹ Thuật - Công Nghệ

Điện - Điện tử

KHUẤY - TRỘN CHẤT LỎNG doc

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.75 MB, 43 trang )

Khuấy chất lỏngGVHD:HỒ TẤN THÀNH 1Khuấy chất lỏng  Nguyễn Thị Hòa Khái niệm,cấu tạo vànguyên lý hoạt độngBài tập 5Nguyễn Thị ThúyHồngKhái niệm,cấu tạo vànguyên lý hoạt độngBài tập 3Nguyễn Thị ThanhHuyềnKhái niệm,cấu tạo vànguyên lý hoạt độngBài tập 4Kiều Thị Huyền Các thông số đặc trưng củahệ khuấyBài tập 2Trần huỳnh Hoa Ưu diểm và nhược điểmBài tập 1GVHD:HỒ TẤN THÀNH 2Khuấy chất lỏng Trong lĩnh vực sản xuất hóa chất và chế biến thực phẩm thường phải sử lý các nguyên liệu, các bán thành phẩm và các sản phẩm dưới dạng vật liệu rời, vật liệu khí (hơi) hoặc hỗn hợp của các dạng nói trên. Khuấy trộn chất lỏng là một là một phương pháp quan trong và cần thiết được ứng dụng rộng rãi trong các ngàng công nghiệp hóa chất và thực phẩm để tạo dung dịch huyền phù, nhũ tương, để tăng cường quá trình hòa tan, truyền nhiệt, chuyển khối và quá trình hóa học . Trong bài tiểu luận này nhóm sẽ trình bày về khuấy trộn chấtlỏng bằng cơ khí. Nghĩa là quá 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 thờ gian ngắn và dòng không dài. Trong bài còn nhiều thiếu sót mong nhân được sự góp ý của thầy Chân thànhcảm ơn ! !"GVHD:HỒ TẤN THÀNH 3Khuấy chất lỏngKhuấy trộn là một quá trình cơ học được dùng rất nhiều trongcác quá trình sản xuất thực phẩm nhằm tăng cường các quá trìnhtruyền nhiệt hoặc để thu được một hỗn hợp đồng nhất từ nhiều cấutử trộn lại. Ngoài ra khuấy trộn còn được dùng nhiều để làm tannhanh chất rắn trong lỏng hoặc tăng cường các phản ứng hóa họctrong hỗn hợp. Khuấy trộn là một hoạt động quan trọng trong nhiều giaiđoạn khác nhau của quá trình xử lí nước thải nhằm:(1) Trộn lẫn hoàn toàn chất này với chất khác.(2) Khuấy trộn duy trì các chất rắn lơ lửng ở trạng thái lơlửng.(3) Khuấy trộn các giọt chất lỏng ở trạng thái lơ lửng.(4) Trộn lẫn các chất lỏng.(5) Tạo bông cặn.(6) Trao đổi nhiệt.Quá trình khuấy trộn còn tạo được hiệu quả phụ đó là việccung cấp thêm oxy hòa tan cho quá trình phân hủy sinh học hiếukhí. Khuấy trộn chất lỏng bằng cơ khí có nghĩa quá trình khuấytrộn được thực hiện nhờ cánh khuấy, thùng khuấy. Đặc trưng quátrình khuấy trộn là cường độ khuấy và năng lượng tiêu hao. Đểđánh giá một quá trình khuấy trộn thường dựa vào các yếu tố sau: - Loại cánh khuấy.- Thời gian khuấy trộn.- Công suất khuấy.- Số vòng quay của cánh khuấy.GVHD:HỒ TẤN THÀNH 4Khuấy chất lỏng- Độ lớn của bề mặt truyền nhiệt.#$%&'()*+, /0• Cánh khuấy mái chèo: Để khuấy trộn chất lỏng có độnhớt nhỏ. Thường dùng để hòa tan chất rắn có khốilượng riêng không lớn lắm.• Cánh khuấy chân vịt (chong chóng): Dùng để điềuchế dung dịch huyền phù , nhũ tương. Không thểdung cánh khuấy chân vịt để khuấy chất lỏng có độnhớt cao hoặc khuấy chất lỏng trong đó có các hạtrắn có khối lượng riêng lớn.• Cánh khuấy tua bin: Dùng để khuấy chất lỏng có độnhớt cao đến 5.105cp, để điều chế huyền phù mịn, đểhòa tan chất rắn nhanh hoặc để khuấy động các hạtrắn đã lắng cặn có nồng độ pha rắn đến 60%.• Cánh khuấy đặc biệt: Dùng trong trường hợp khôngthể dung được cánh khuấy mái chèo, chân vịt, tuabin. Thường dung để khuấy bùn nhão hoặc khuấychất lỏng có độ nhớt rất cao.hình ảnh của các loại cánh khuấyGVHD:HỒ TẤN THÀNH 5Khuấy chất lỏngCánh khuấy mái chèoCánh khuấy mái chèo, cánh khuấy chân vịt(chong chóng))*+,1'GVHD:HỒ TẤN THÀNH 6Khuấy chất lỏng)*+,'23GVHD:HỒ TẤN THÀNH 7Khuấy chất lỏng)*+,*45)*+,67589:;<!=>?!@A:98B!=8C8DE> GVHD:HỒ TẤN THÀNH 8Khuấy chất lỏng F+*(': Một cách tổng quát, thiết bịkhuấy gồm các bộ phận chủyếu sau: thùng khuấy 1 hìnhtrụ với đáy tròn hoặc nón phíatrên đậy nắp 3 ghép với thanbằng bích 2 (H3.1). Theođường tâm của thùng lắp trụckhuấy 10 với cánh khuấy 11trục khuấy xuyên qua nắp vàđược bịt kín bằng hộp đệm 4truyền chuyển động cho trụckhuấy từ động cơ 7 qua hộpgiảm tốc độ 6 để tạo tốc độ thích hợp cho cánh khuấy. tháo và lắptrục khuấy thông qua khớp nối 5. Thùng khuấy được gắn tai đỡ 12,nhờ bulong lắp vào chân đỡ 13. Thực hiện nhập nguyên liệu quacác cửa 8 trên lắp thiết bị cần tháo sản phẩm qua đường 4 dưới đáytrên lắp và thân thiết bị có khi người ta bố trí cửa sửa chữa và cửaquan sát .Trên thực tế thiết bị khuấy được tthiết kế và chế tạo rất đadạng về kiểu và hình dáng tùy thuộc vào mục đích sử dụng.GVHD:HỒ TẤN THÀNH 9Khuấy chất lỏng;G/H: Trên (H3.2a) thiết bị khuấy dạng tháp, thiết bị loại này vớitrục dài 3 được lắp nhiều tầng cách khuấy 4. trong cột tháp 1 đượcbố trí nhiều tấm chặn 2 thành côn. Các bề mặt cản 5, 6 tạo cườngđộ khuấy mạnh hơn, đồng thời với các vòng chắn đồng tâm 7. Trênbố trí nhiều tấm chặn 2 thành côn. Các bề mặt cản 5, 6 tạo cườngGVHD:HỒ TẤN THÀNH 10Khuấy chất lỏngđộ khuấy mạnh hơn, đồng thời với các vòng chắn đồng tâm 7. Trên(H3.2b) là thiết bị khuấy trục thẳng đứng, bên trong có bố trí cácdàn ống truyền nhiệt. Ở (H3.2c) là thiết bị khuấy nằm ngang vớicác cách khuấy 1,2,3,4 vừa khuấy vừa đóng vai trò của 1 bơm chấtlỏng. Thiết bị khuấy có thể chế tạo dạng hở, tức là không có sự ngăncách với môi trường bên ngoài. Trường hợp khi thiết bị làm việc ởđiều kiện nhiệt độ và áp suất khác khác với môi trường khí quyểnthì phải chế tạo dạng thiết bị kín , nghĩa là có sự ngăn cách với môiGVHD:HỒ TẤN THÀNH 11Khuấy chất lỏngtrường bên ngoài . Trên (H3.3) giới thiệu một dạng thiết bị khuấydạng kín: cách khuấy 1 đặc vào ống tuần hoàn trung tâm 2, nhởtrục khuấy 3. trục khuấy tựa trên ở đở 4, 8 mang rô to 11 của động cơ điện , còn cuộn dây stato 6 ngăn bên ngoài cùng với stato 7 . Stato và roto của động cơ được bảo vệ cách điện 5 .bôi trơn hệ thống bằng nhớt đưa qua lổ 9, còn ống dẩn 10 dùng đểnạp khí trơ vào thiết bị . Trục khuấy lắp vào thiết bị có thể bố trí đứng hoặc nghiêng 1 gócnhư trên (H3.4) Do nhu cầu của qua trình công nghệ, trong thiết bị khuấy có thể bốtrí các bộ phận khác nhau như : ống dẫn khí, đo nhiệt độ, áp suất,  !ống ngưng tụ hoàn lưu, giàn ống truyền nhiệt .v.v …. ví dụ: trên(H3.5) giới thiệu cách bố trí dàn ống truyền nhiệt:GVHD:HỒ TẤN THÀNH 12Khuấy chất lỏng"#$ %$H 3.5a :bố trí các vòng xoắn đối xứng.H3.5c :bố trí nhiều vòng xoắn đồng tâm.Truyền động cho trục khuấy có thể thực hiện bằng nhiều cơ cấu khác nhau. Mục đích của bộ chuyển động nhằm tạo cho trục quay với một tốc độ mong muốn, đồng thời để cấp đủ năng lượng để GVHD:HỒ TẤN THÀNH 13Khuấy chất lỏnghoàn thành chức năng công nghệ đả cho. Trên (H 3.6a) động cơ 1 và hộp giảm tốc đươc chế tạo chungTrục khuấy 4 TỰa trên vòng bi 6,8 3,10 và liên hệ với hộp giảm tốc bởi khớp banh răng 2. giử lực chiều trục bằng ổ chặn 9, còn hợp đệm bít kín trúc khuấy nhờ các vòng đệm 7.IJKI5K&'( )(Một kiểu truyền động khác thể hiện trên (H3.6b). động cơ 4 qua hộp giảm tốc với cấp giam tốc độ sâu đầu tiên 3 và cấp giảm thứ 7,đưa chuyển động đến trục 2 nhờ khớp nối liên hệ với trục khuấy 1. các ổ đở 5,8 giữ vai trò định tâm cho trục , rắp ráp bộ truyền trên GVHD:HỒ TẤN THÀNH 14Khuấy chất lỏngchân đế 6 . ngoài ra,có thể truyền động cho trục khuấy bằng truyền đai thang, hoặc truyền xích.L/()*+, Khuấy là quá trình tạo sự chuyển động của khối chất lỏng trongthiết bị nhờ vào cánh khuấy. Về kết cấu cánh khuấy có nhiều dạng,nhiều kiểu khác nhau. Tuy nhiên theo quan điểm về tốc độ quayngười ta chia các cánh khuấy thanh 2 nhánh chính:Nhóm cánh khuấy tốc độ nhanh Nhóm cánh khuấy tốc độ chậm. Sự phân chia này mang tính tương đối, bởi vì nhiều loại cánhkhuấy có thể dùng ở tốc độ nhanh hoặc chậm. vi dụ như cánhkhuấy mái chèo, cánh khuấy vít xoắn. Khái niệm về cánh khuấytốc độ chậm là ở chỗ khi khuấy môi trường độ nhớt lớn, ưu việthơn là sử dụng tốc độ chậm, chứ bản chất cấu tạo cánh khuấykhông hề thể hiện tính nhanh hay chậm. - Nhóm cánh khuấy tốc độ nhanh gồm: bản 2 cánh( mái chéo);bản 6 cánh; cánh khuấy lồng ; bản 3 cánh ; chân vịt ( chongchóng); tua bin kín; tua bin hở; cánh khuấy vít… - Nhóm cánh khuấy tốc độ chậm gồm: mỏ neo ; cánh khuấy khùg ; cánh khuấy vít ; cánh khuấy băng và cánh khuấy băng có càoVề kết cấu ,cánh khuấy có 2 bộ phận chính : moay –ơ ;giữa có lỗvà rảnh then để lắp vào trục ,các cánh dính vào moay- ơ.GVHD:HỒ TẤN THÀNH 15Khuấy chất lỏng Mỗi loại cánh khuấy khi làm việc tạo dòng chuyển động chochất lỏng quanh cánh khuấy theo phương tiếp tuyến, phương bánkính hoặc phương trục. Dòng hướng trục làm tăng tác dụng của cánh khuấy. Dòng bánkính làm tăng khả năng truyền nhiệt. Thanh chắn và dòng cản đượcbố trí để tạo tất cả các dòng đồng thời nhưng ở mức độ khác nhau.Cánh khuấy loại tuabin tạo dòng bán kính.Cánh khuấy chân vịt tạodòng hướng trục. Tuy nhiên đối với mỗi môi trường cho trước, việc chọn loạicánh khuấy nào để làm việc hiệu quả nhất cần được nghiên cứu. Vìmỗi quá trình ( kết tinh, polymer hóa hoặc hòa tankhis, lỏng và rắntrrong lỏng) khong giống nhau, nên không thể có một tiêu chuẩnđể đánh giá.J @'(1'Cấu tạo: Cánh khuấy loạimái chèo cấu tạo rất đơn giản,gổm có hai tấm phẳng gắn chặtvào trục thẳng, trục quay nhờbộ phận truyền động từ độngcơ. Đường kính của mái chèothường vào khoảng 0.7 đường kính của thiết bị. GVHD:HỒ TẤN THÀNH 16Khuấy chất lỏngNguyên lý hoạt động: Nếu số vòng quay nhỏ thì chất lỏng sẽchuyển động vòng tròn trên mặt phẳng nằm ngang trùng với mặtphẳng của cánh khuấy, và không có sự khuấy trộn chất lỏng ở cáclớp khác.Khi khuấy trộn mạnh sẽ xuất hiện dòng chuyển động phụ, khiđó chất lỏng chuyển động xoáy. Dòng chuyển động phụ này xuấthiện do lực ly tâm gây nên làm cho chất lỏng văng từ tâm của thiếtbị ra ngoài thành, đồng thời áp suất ở tâm sẽ giảm xuống và hútchất lỏng nằm ở bên trên và bên dưới cánh khuấy.Dòng chuyển động phụ làm tăng cường độ của khuấy trộn.Cường độ khuấy càng tăng khi tăng số vòng quay, nhưng đồngthời năng lượng tiêu hao cũng tăng.Khi chất lỏng chuyển động vòng thì do tác dụng của lực lytâm nên trên bề mặt của chất lỏng có dạng hình phễu.Chiều sâu của phễu càng tăng khi số vòng quay tăng. Sự xuấthiện phễu chất lỏng sẽ dẫn tới làm giảm thể tích sử dụng của thiếtbị. Do đó trong trường hợp cụ thể, bằng thực nghiệm người ta cóthể tìm số vòng quay thích hợp cho khuấy trộn. Nếu tăng số vòngquay đó thì năng lượng tiêu hao sẽ tăng lên.Để tăng sự khuấy trộn chất lỏng, thường người ta dung cánhkhuấy mái chèo hình khung. Loại mái chèo này có phần đáy congtương ứng với bán kính cong của đáy thiết bị. Đôi khi người ta gắnvào thành thiết bị các tấm ngăn để làm tăng sự xáo trộn chất lỏng.GVHD:HỒ TẤN THÀNH 17Khuấy chất lỏngLoại cánh khuấy mái chèo có ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễgia công, thích hợp với chất lỏng có độ nhớt bé.Nhược điểm: Khuấy không đều , hiệu suất khuấy thấp đốivới chất lỏng nhớt, không thích hợp với chất lỏng dễ phân lớp.5 )*+,&'(3I'KĐể tăng sự tuần hoàn chấtlỏng người ta thường dùng cánhkhuấy loại chân vịt (chongchóng).Cấu tạo: Loại này thườnggồm ba cánh, mỗi cánh uốn congmột góc M, góc này thay đổi dần từ 0o ở trục đến 90o ở cuối cánh.Cánh khuấy gắn trên trục, số chong chóng trên trục có thể nhiều ítkhác nhau phụ thuộc điều kiện khuấy trộn và chiều sâu mực chấtlỏng khuấyĐường kính cánh khuấy chongchóng vào khoảng 0.25 - 0.3đường kính thiết bị.*'+,GVHD:HỒ TẤN THÀNH 18Khuấy chất lỏngĐể tăng sự khuấy trộn người ta làm thêm bộ phận hưởng chất lỏng,bộ phận này có thể là ống hình trụ hay hình nón cụt, trong đó đặtcánh khuấy.Ngoài ra nếu thiết bị khuấy lớn người ta có thể đặt cánh khuấy lệchtâm hoặc nghiêng một góc 10 – 20o so với trục thẳng đứng.Cánh khuấy chong chóng có ưu điểm: Cường độ khuấy lớn,năng lượng tiêu hao nhỏ kể cả khi số vòng quay lớn, giá thành hạ.Nhược điểm: Khi khuấy chất lỏng độ nhớt cao thì hiệu suấtthấp, thể tích chất lỏng được khuấy mãnh liệt bị hạn chế. )*+,*J5Cánh khuấy tua binlàm việc giống như bơm lytâm nghĩa là cũng có guồngquay, tùy theo cấu tạo củaguồng người ta phân ra loạicánh khuấy tua bin hở haykín.Cánh khuấy tua bin hởguồng động có những cánhthẳng hoặc cánh cong làm việc như cánh khuấy mái chèo.GVHD:HỒ TẤN THÀNH 19Khuấy chất lỏngCánh khuấy tua bin kín guồng động gồm hai hình vành khăn,được nối với nhau bằng những cánh nhỏ, giữa hai cánh tạo thànhrãnh. Guồng động thường đặt trong một bộ phận hướng chất lỏngđứng yên.Khi cánh khuấy tua bin kínlàm việc, chất lỏng đi vào theo lỗở tâm của guồng, chuyển độngtheo rãnh trong guồng. ta thấychất lỏng chuyển động theohướng thẳng đứng tới hướng nằmngang theo bán kính và ra khỏiguồng với bán kính lớn.Trong một đơn vị thời gian lặp đi lặp lạinhiều lần như thế làm cho toàn bộ thể tích chất lỏng trong thùng bịkhuấy mãnh liệt.Cánh khuấy tua bin có ưu điểm: Hiệu suất cao, hòa tannhanh, thuận tiện cho quá trình liên tục.Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp, giá thành đắt.GVHD:HỒ TẤN THÀNH 20Khuấy chất lỏng/ )*+,675N0)*+,.Thùng khuấy gồm có một thùng có cánhkhuấy, trông giống như lồng sóc. Loại này dung đểtạo huyền phù, nhũ tương hoặc để tăng phản ứnghóa học giữa khí và lỏng.Thường thùng khuấy sử dụng trong trườnghợp tỉ lệ đường kính của thùng khuấy và của thiếtbị từ - và tỉ lệ chiều cao mực chất lỏng vớiđường kính thùng khuấy không nhỏ hơn 10.O *+,5P)GQDùng để khuấy chất lỏng có độ nhớt thấp. khí nén thường làkhông khí được nén qua một ống các lỗ nhỏ, ống này đặt ở tận đáythiết bị. không khí chui qua lỗ tạo thành những bọt nhỏ, rồi qua lớpchất lỏng làm cho chất lỏng bị khuấy.Để khuấy được đều người talàm đường ống khí thành vòng, hoặc xoắn ốc, đôi khi làm một dãyống thẳng đặt song song nhau. 8R!=STU!DV!WX">1. G-YZ[J)*+,Đường kính cánh khấy ; đường kính moay-ơ - đường kínhcổ trục 0, chiều cao cánh khuấy h; chiều cao cánh , chiều rộng cánh ; chiều dài cánh ; góc nghiêng cánh α; số cánh .L D\/']%GVHD:HỒ TẤN THÀNH 21Khuấy chất lỏngBậc tự do là số các đại lượng đặc trưng cảu quá trình khuấy được xác định theo quan hệ: */0001++= Trong đó: /0- bậc tự do hệ cấu tử: ϕ−+=220/ *0- bậc tự do công nghệ:/*03220−+++−++=)2()2)(1()2(2ϕϕϕ 0- Bậc tự do kích thước hình học:450+= K- số cấu tử tham gia trong hệ ϕ-số pha tham gia trong hệ R- số các phản ứng hóa học độc lập 5- số các đại lượng hình học mô tả 4- số các phương trình liên kết các đại lượng hình học^6(&-_Z] Đường kính thiết bị D=2R Đường kính cánh khuấy:   2=  Chiều cao thiết bị , chiều cao mực chất lỏng H Độ nhúng sâu cánh khuấy 1,  Khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy thiết bị 2 Đồng dạng hình học660=,` 6#)*+,GVHD:HỒ TẤN THÀNH 22Khuấy chất lỏngCường độ khuấy thể hiện bởi chế độ thủy động lực trong thiết bị, đặc trưng bởi các đại lượng: Chuẩn số Reynold(được gọi là chuẩn số Reynold ly tâm) νµρ22Re== Trong đó: µρ,- khối lượng riêng và độ nhớt tuyệt đối của môi trường chất lỏng ν - độ nhớt tương đối, 2- n- số vòng quay cánh khuấy, 1 Tốc độ tiếp tuyến ở đầu cánh khuấy -7,π=a$*+)*+,4#Có hai phương pháp tính công suất khuấy là:Theo ma sátTheo cường độ khuấy E (N/m2)89:'-8át Trong đó ;2: chuẩn số công suất, tìm bằng thực nghiệmGVHD:HỒ TẤN THÀNH 23<2;;; 53ρ=-;= >;2 .Re. 53==ρKhuấy chất lỏngA, m, p: là hằng số và số mũ tìm bằng thực nghiệm hoặc dựa vào giản đồ Ruston=]6bc*$'Xét từng trường hợp cụ thể sau đây:GVHD:HỒ TẤN THÀNH 24Khuấy chất lỏng9:'?@( ECông suất khuấy có dạng tổng quát sau Khi cánh khuấy chuyển động trong dung dịch thì trở lực đặc trưng bởi đại lượngKhi tính toán, trước hết dựa vào điều kiện cụ thể đã cho để tính thông số trở lực E theo, kế đó là dựa vào đồ thị để tìm thông số GVHD:HỒ TẤN THÀNH 25( )221;,-;ABψψ=225,0; -;3CBξϕ=

Tài liệu liên quan

Phân riêng hệ chất lỏng không đồng nhất và khuấy trộn chất lỏng
- 49
- 2
- 22
NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA CHẾ ĐỘ KHUẤY ĐẾN CHẤT LỢNG MẠ COMPOSITE CHROME
- 87
- 611
- 1
NGHIÊN CỨU ẢNH HỞNG CỦA CHẾ ĐỘ KHUẤY ĐẾN CHẤT LỢNG MẠ COMPOSITE CHROME
- 76
- 388
- 0
Tài liệu Bài giảng - Nhiêu liệu, dầu mỡ và chất lỏng chuyên dùng doc
- 361
- 660
- 7
BÁO CÁO " MÔ HÌNH PHÂN TÍCH ĐÁP ỨNG ĐỘNG ĐẤT CỦA BỂ CHỨA CHẤT LỎNG " doc
- 6
- 404
- 2
Một giải pháp hiển thị liên tục mức chất lỏng trong bồn bể công nghiệp với WINCC doc
- 5
- 275
- 2
Môi trường đồng bằng sông Cửu Long : Đất và nước đều ngộ độc chất thải doc
- 3
- 332
- 0
Đo lưu lượng chất lỏng, chất khí trong công nghiệp doc
- 9
- 646
- 10
Các quá trình cơ học-Chương 13: Khuấy chất lỏng docx
- 30
- 4
- 48
Chương 3: Cơ sở động lực học chất lỏng docx
- 25
- 3
- 41