MÔN THỰC HÀNH kĩ THUẬT THỰC PHẨM 2 bài 1 KHUẤY CHẤT LỎNG

1.1 Giới thiệu Qúa trình khuấy chất lỏng được ứng dụng nhiều trong các quá trình công nghệ hóa chất, thực phẩm và môi trường.. Mục đích thí nghiệm - Xây dựng đồ thị quan hệ giữa chuẩn

Trang 1

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ

HỒ CHÍ MINH VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & THỰC PHẨM

MÔN: THỰC HÀNH KĨ THUẬT THỰC PHẨM 2

BÀI 1: KHUẤY CHẤT LỎNG

NHÓM 1 Giảng Viên Hướng Dẫn: LÊ VĂN NHIỀU

Tên: Nguyễn Quang Đại

Lớp: DHTP16BTT

TPHCM, ngày 10 tháng 03 năm 2022

Năm học 2021-2022

download by : skknchat@gmail.com

Trang 2

1.1 Giới thiệu

Qúa trình khuấy chất lỏng được ứng dụng nhiều trong các quá trình công nghệ hóa chất, thực phẩm và môi trường Khuấy trộn làm tăng tốc

độ truyền nhiệt, truyền khối, tăng tốc độ phản ứng,tạo hệ đồng nhất

1.2 Mục đích thí nghiệm

- Xây dựng đồ thị quan hệ giữa chuẩn số Re và chuẩn số công suất khuấy, hiệu suất khuấy

- Khảo sát công suất khuấy trong các điều kiện khác nhau

- So sánh công suất và hiệu suất

1.3 Cơ sở lý thuyết

1.3.2 Mục đích của khuấy

Quá trình khuấy cơ học được sử dụng nhằm mục đích:

- Tạo các hệ đồng nhất từ các thể tích lỏng và lỏng khí rắn có tính chất, thành phần khác nhau: dung dịch, nhũ tương, huyền phù, hệ bọt,

- Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt

- Tăng cường quá trình trao đổi chất như quá trình truyền khối và quá trình hóa hoc

1.3.2.1 Hệ thống thiết bị khuấy

Thiết bị khuấy gồm các bộ phận chủ yếu sau; thùng khuấy 7 hình trụ với đáy tròn (hoặc elip, nón); phía trên đậy nắp 14 ghép với than bằng bích 6 Theo đường tâm của thùng lắp trục khuấy 10 với cánh khuấy 11 Trục khuấy xuyên qua nắp và được bịt kín bởi hợp đệm 4 Truyền chuyển động cho trục khuấy từ động cơ 1 qua hợp giảm tốc 2 để tạo tốc độ thích hợp cho cánh khuấy Tháo và lắp trục khuấy thông qua khớp nối 3 Thùng khuấy được gắn tay đỡ 8 nhờ bulong lắp vào chân đỡ 9, Thực hiện nhập kiệu qua các cửa 13 trên nắp thiết bị, còn tháo sản phẩm qua đường 12 dưới đáy Trên nắp và thân thiết bị có khi ta bố trí cửa sửa chữa và cửa quan sát

1.3.2.2 Các dạng cơ cấu khuấy

Cơ cấu khuấy thường được chia thành cơ cấu khuấy chậm và quay nhanh Ngoài ra còn có thể phân chia thành hai loại cơ cấu khuấy: hướng kính và hướng trục

Cơ cấu khuấy nhanh gồm cơ cấu khuấy tuabin, cơ cấu khuấy chân vịt, Cơ cấu khuấy tuabin kín và cơ cấu khuấy tuabin hở với cánh thẳng hoặc cánh cong đều tạo dòng hướng kính.Cơ cấu khuấy vịt tải có ống hướng và cơ cấu khuấy chân vịt có thể duy trì được dòng hướng trục

Trang 3

Cơ cấu quay nhanh thường làm việc trong thiết bị có tấm chặn.Tấm chặn sẽ tạo ra sự chảy xoáy chất lỏng trong thiết bị và không cho hình thành phiễu

Loại quay chậm gồm các cơ cấu khuấy loại bản, loại tấm, loại mỏ neo

và loại khung.Chúng chủ yếu tạo ra dòng vòng (dòng chảy tiếp tuyến) có nghĩa là chất lỏng quay quanh trục thiết bị

Ngoài ra, còn có các loại cơ cấu khác như cơ cấu khuấy chân động, cơ cấu khuấy cào,

1.3.2.3 Công suất khuấy (N)

a Đặc điểm

Các thông số ảnh hưởng đến công suất khuấy là: những kích thước quan trọng của thùng chứa và cánh khuấy (d k); độ nhớt (u,v) và khối lượng riêng (p) của chất lỏng; tốc độ cánh khuấy n và hằng số gia tốc trọng trường g

N= f (n,D,p,g, )

N= K N.p.n3.d k5, (W)

Với K N là chuẩn số công suất khuấy (không thứ nguyên), được xác định theo công thức sau:

K N = ℜA

M m

Thông số A và m của cánh khuấy

Mái chèo (2 cánh) 14.35 0.31

Chân vịt (2 chân vịt) 0.985 0.15

Công suất động cơ cho biết năng lượng tiêu hao thực tế cho quá trình khuấy và được định theo công thức :

N đc = U.I.cosu , (W)

Với : U: hiệu điện thế (V)

I : cường độ dòng điện (A)

Cosu: hệ số công suất của dong điện

b Các chỉ tiêu cơ bản để giá quá trình khuấy

ℜM = n.d v 2

Trong đó: n là số vòng quay (vòng/s)

d là đường kính cánh khuấy (m)

v là độ nhớt động lực học (m/s2)

1.4 MÔ HÌNH THÍ NGHIỆM

1.4.1 Sơ đồ hệ thống

Hệ thống thiết bị khuấy chất lỏng được thể hiện

Trang 4

1.5 TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM

TN1: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với

loại cánh khuấy mái chèo ( không có tấm chặn)

Chuẩn bị:

- Chuẩn bị nước sạch đến 2/3 thùng khuấy

- Kiểm tra đứng loại cánh khuấy khảo sát và tấm chặn

- Chỉnh nút điều khiển tốc độ về vị trí số 0 (zero)

Các lưu ý:

- Thay chất lỏng khảo sát khi thấy bẩn, nhiều cặn bẩn có mùi hôi

- Đảm bảo mức chất lỏng trong thùng khuấy ở mức 2/3 chiều cao thùng, không được cho chất lỏng vào quá đầy

- Trước khi tiến hành thí nghiệm cần kiểm tra đã lắp đặt đúng loại cánh khuấy và tháo tấm chăn hay chưa;

- Khi kết thúc mỗi thí nghiệm chỉnh nút điều khiển về vị trí 0

loại cánh khuấy mái chèo ( có tấm chặn)

Chuẩn bị:

- Tương tự thí nghiệm 1

Các lưu ý:

Trang 5

loại cánh khuấy chân vịt ( không có tấm chặn)

Chuẩn bị:

Các lưu ý:

loại cánh khuấy chân vịt ( có tấm chặn)

Chuẩn bị:

Các lưu ý:

1.6 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

Đo độ nhớt động lực học CMC

- Thời gian chảy: 11 giây

- Khối lượng của 100ml CMC: 281,64g

- Thể tích CMC cân : 100ml

/// KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM///

STT Loại Mức

độ khuấy

I (A) U (V) Tốc độ vòng

quay (vòng/phút) Không

có tấm

chặn

H2O CMC H2O CMC H2O CMC

5 download by : skknchat@gmail.com5 265 144 399 401 132 140

Trang 6

loại cánh khuấy chân vịt ( không có tấm chặn)

loại cánh khuấy chân vịt ( có tấm chặn)

STT Loại Mức

độ khuấy

quay (vòng/phút) Có

tấm

chặn

STT Loại Mức

độ khuấy

có tấm

chặn

Trang 7

/// XỬ LÝ SỐ LIỆU///

p (kg/m3) v (m/s2) cos D (m)

*Nước

- Khuấy chất lỏng với nước ( Chuẩn số Re đặc chưng)

ℜM= n.d v 2 = 0,02842875

STT Loại Mức

độ khuấy

tấm

chặn

STT Loại Mức

độ khuấy

có tấm

chặn

Trang 8

Chuẩn số công suất khuấy: K N= ℜA

M

m = 14,35¿¿ = 43.27000986 Công suất khuấy: N= K N.p.n3.d k5 = 3.474369594 (W)

Công suất động cơ: N đc = U.I.cosu = 400.1000265 1= 106 (W)

*Dung dịch CMC

Khuấy chất lỏng với CMC ( Chuẩn số Re đặc chưng)

Khối lượng riêng D= 281,64100 =2.8164(g/ml)

Tra bảng với thời gian chảy là 11 giây, ta được độ nhớt động lực là 0.03 Pa.s

Độ nhớt động học: v=❑D= 0.032.8164=0.010651(m2/s)

ℜM= n.d v 2 = 2860×0.31

2 0.010651 = 4.4866

M

m = 14,35¿¿ = 9.0107 Công suất khuấy: N= K N.p.n3.d k5 = 9.0107.2800.(2860¿ 3

.0.315 = 8.6037(W) Công suất động cơ: N đc = U.I.cosu = 48 (W)

* Nước

STT Loại N( vòng/s) Re K N N k (W) N đc(W

)

1 Không

có tấm

chặn

Trang 9

3 1,0833 0,0879910425 30,4843 72,5781 95.36

* Dung dịch CMC

STT Loại N( vòng/s) Re K N N k (W) N đc(W)

có tấm

chặn

Trang 10

p (kg/m3) v (m/s2) cosu D (m)

*Nước:

Khuấy chất lỏng với nước vòng 1 ( Chuẩn số Re đặc chưng)

ℜM= n.d v 2 = 3260×0.285

2

1 = 0.04332 Chuẩn số công suất khuấy: K N= ℜA

M

m = 14,35¿¿ = 37.9733124

Công suất khuấy: N= K N.p.n3.d k5 = 10.178828344(W)

Công suất động cơ: N đc = U.I.cosu = 105 (W)

*Dung dịch CMC:

Khuấy chất lỏng với CMC vòng 1 ( Chuẩn số Re đặc chưng)

Khối lượng riêng D= 281,64

100 =2.8164(g/ml)

Tra bảng với thời gian chảy là 11 giây, ta được độ nhớt động lực là 0.03 Pa.s

Độ nhớt động học: v=❑

D= 0.032.8164=0.010651(m

2/s)

STT Loại Mức

độ khuấy

tấm

chặn

Trang 11

 (kg/m 3 )  (m 2 /s) cos D (m)

ℜM= n.d v 2 = 3.845648296

M

m = 14,35¿¿ = 9.451730641

Công suất khuấy: N= K N.p.n3.d k5 = 5.682241733 (W)

Công suất động cơ: N đc = U.I.cosu = 48.92 (W)

*Tính tương tự với TN3 và 4

*Nước

tấm

chặn

0,5333

*Dung dịch CMC

tấm

chặn

3 1.732 16.66 5.99 293.52 52.26

4 1.8333 17.62 5.89 341.33 55.07

Trang 12

5 2.3833 22.91 5.43 691.32 58.29

0

5

10

15

20

25

0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000

4.48

8.65

12.3

17.4

22.4

3.84

7.21

16.66 17.62

22.91

5,327

6,822

7,842

8,821

10,555

5,177

6,570

8,725 9,350

10,735

Biểu đồ quan hệ giữ REm với hiệu xuất khuấy của CMC

Rem Column1 hiệu xuất khuấy

0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và công suất khuấy dung

dịch nước

ReM chuẩn số công suất khuấy

Trang 13

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0

5

10

15

20

25

đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và công

suất khuấy dung dịch CMC

chuẩn số Re chuẩn số công suất khuấy

TN3 và 4: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối

với loại cánh khuấy chân vịt ( không có tấm chặn) và ( có tấm chặn)

* Nước

có tấm

chặn

*Dung dịch CMC

Trang 14

*Nước ( có tấm chặn)

vòng/s) Re

1 Có tấm

*Dung dịch CMC (có tấm chặn)

vòng/s) Re

có tấm chặn

Trang 15

1 Có tấm

chặn 0.5 4.81 8.82 2.28 50.4

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 Biểu đồ quan hệ REm với hiệu xuất khuấy nước

Rem Column1 hiệu xuất khuấy Column2

Trang 16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

0

5

10

15

20

25

0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 biểu đồ quan hệ giữ REm với hiệu xuất khuấy của CMC

Rem Column1 hiệu xuất khuấy

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và công suất

khuấy dung dịch nước

Trang 17

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0

5

10

15

20

25

đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và công suất

khuấy dung dịch CMC

1.7.KẾT LUẬN

Qua đó ta thấy được tốc độ vòng quay khi có tấm chặn sẽ nhỏ hơn khi không có tấm chặn vì : do tấm chặn cản trở dòng lưu của nước khi cánh khuấy quay chuyển động, do đó chỉ số ReM cũng sẽ giảm đi so với chỉ số ReM không có tấm chặn

Chỉ số công suất khuấy KN giảm dần theo sự tăng dần của chỉ số ReM

do 2 chỉ số này tỉ lệ nghịch với nhau Tuy nhiên tốc độ giảm của công suất khuấy không đáng kể vì vậy, ta có thể xem như công suất khuấy N tỉ

lệ thuận với số vòng quay Ngoài ra, công suất động cơ lớn hơn công suất khuấy

Định dạng
Số trang	18
Dung lượng	286,84 KB