Khuấy chất lỏng thực tập quá trình và thiết bị

Nhận xét Bảng số liệu: - Sử dụng thiết bị khuấy không tấm chặn, sẽ có hiện tượng tạo phễu, chiều cao của phễu càng cao khi tốc độ khuấy càng cao, chênh lệch không đáng kể đối với cả hai

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

- -PHÚC TRÌNH THỰC TẬP QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ CNHH

KHUẤY CHẤT LỎNG

Nguyễn Nhựt Linh B1706382

Vương Thị Ngọc Tuyết B1706431 Ngành: Công nghệ kỹ thuật hóa học K43

Cần Thơ, tháng 05/2020

Trang 2

KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM Điều kiện thí nghiệm:

Mực chất lỏng ban đầu: 42cm

Khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy bình đối với A315: 14cm

Khoảng cách từ cánh khuấy đến đáy bình đối với A100: 14cm

Cánh khuấy: Sử dụng 2 loại cánh khuấy là A100 (78,6 mm) và A315 (127 mm)

Nhiệt độ nước: 33°C

Khối lượng riêng nước ở 33°C: 995 Kg.m-3

Độ nhớt tương đối ở 33°C: 76x10-4 N.s.m2

1 Loại cánh khuấy A315

a Kết quả số liệu thí nghiệm

Bảng 1-1: Thông số tính toán của cánh khuấy A315_Không tấm chặn_Cùng chiều TỐC ĐỘ

Vòng/phú

t

TỐC ĐỘ

Vòng/giâ y

MOMEN

(N.Cm) Độ cao phễu Re

P

Nhiệt độ nước (

33,0

Trang 3

Bảng 1-2: Thông số tính toán cánh khuấy A315_Không tấm chặn_Ngược chiều

TỐC ĐỘ

Vòng/phú

t

TỐC ĐỘ

Vòng/giâ y

MOMEN

P

33,0

Bảng 1-3: Thông số tính toán của cánh khuấy A315_Có tấm chặn_Cùng chiều

TỐC ĐỘ

Vòng/phú

t

TỐC ĐỘ

Vòng/giâ y

MOMEN

P

33,0

Trang 4

Bảng 1-4: Thông số tính toán của cánh khuấy A315_Có tấm chặn_Ngược chiều TỐC ĐỘ

Vòng/ph

út

TỐC ĐỘ

Vòng/giâ

y

MOME N

(N.Cm)

Độ cao

P

33,0

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

BIỂU ĐỒ BIỂU THỊ CÔNG SUẤT THEO TỐC ĐỘ THEO 4 TRƯỜNG HỢP CỦA CÁNH KHUẤY A315

Không chặn_Cùng chiều Không chặn_Ngược chiều

Có chặn_Cùng chiều Tốc độ (vòng/giây) Có chặn_Ngược chiều

Hình 1-1: Biểu đồ biểu thị công suất theo tốc độ của cánh khuấy A315 trong các trường hợp

Trang 5

20,000 40,000 60,000 80,000 100,000 120,000 140,000 160,000 0.00

1.00

2.00

3.004.00

5.006.00

7.00

8.00

BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN MỐI LIÊN HỆ GIỮA CHUẨN SỐ CÔNG SUẤT VÀ CHUẨN SỐ Re CỦA CÁNH KHUẤY A315

Chuẩn số Re

Hình 1-2: Biểu đồ biểu thị mối liên hệ giữa chuẩn số công suất và chuẩn số

Reynold của cánh khuấy A315 trong các trường hợp

b Nhận xét

Bảng số liệu:

- Sử dụng thiết bị khuấy không tấm chặn, sẽ có hiện tượng tạo phễu, chiều cao của phễu càng cao khi tốc độ khuấy càng cao, chênh lệch không đáng kể đối với cả hai trường hợp cùng chiều và ngược chiều

- Sử dụng thiết bị khuấy có tấm chặn không có hiện tượng tạo phễu với cả hai trường hợp cùng chiều và ngược chiều, nhưng mực nước lại dâng lên do sự rung lắc của trục cánh khuấy

Biểu đồ:

- Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa công suất với tốc độ khuấy: tốc độ khuấy càng tăng thì công suất tăng

+ Thiết bị khuấy có gắn tấm chặn thì công suất cao hơn so với không có tấm chặn + Chiều quay của cánh khuấy cùng chiều thì công suất cao hơn so với ngược chiều Tuy nhiên trong khoảng tốc độ khuấy từ 2-4 vòng/giây thì không chặn, ngược chiều cao hơn có chặn, cùng chiều

- Biểu đồ thể hiện mối liên hệ giữa chuẩn số công suất khuấy với chuẩn số Reynold: chuẩn số Reynold tỉ lệ nghịch với chuẩn số công suất khuấy

Trang 6

Ta nhận thấy:

 Khi khuấy cùng chiều công suất khuấy thấp hơn khuấy ngược chiều đối với thiết

bị có tấm chặn

 Càng tăng tốc độ khuấy thì công suất khuấy càng tăng

 Khi sử dụng tấm chặn không thấy xuất hiện phễu

 Công suất của thiết bị có tấm chặn cao hơn thiết bị thành trơn Thiết bị có lắp tấm chặn sẽ làm tăng trở lực trong dòng lưu chất, từ đó làm tăng ma sát giữa thành phần trong lưu chất và tăng công suất khuấy Đồng thời làm giảm khả năng tạo phễu, tăng hiệu suất của quá trình khuấy trộn

 Trường hợp khuấy với thiết bị thành trơn có xuất hiện xoáy phễu Sự tạo phễu ảnh hưởng không tốt đến quá trình khuấy Vì trên bề mặt chất lỏng sẽ xuất hiện nhiều chổ xoáy và sự chuyển động của lưu chất đôi khi bị hạn chế do sự mất mát năng lượng nhiều và sự tạo bọt trong khi khuấy làm giảm sự đồng nhất của khối chất lỏng

 Chuẩn số Re càng cao khi Chuẩn số công suất khuấy càng thấp và khuấy ngược chiều chuẩn số công suất khuấy sẽ cao hơn cùng chiều

2 Loại cánh khuấy A100

a Kết quả số liệu thí nghiệm

Bảng 2-5: Bảng xử lý số liệu khuấy cùng chiều, không tấm chặn

X

N (v/ph) N (v/s) (N.cm) M

Chiều cao dâng lên

Re P (W) Np Nhiệt độ nước (

33.0

300 5.00 12 3 40,441 3.77 10.09

Trang 7

Bảng 2-6:Bảng xử lý số liệu khuấy ngược chiều, không tấm chặn

Bảng 2-7: Bảng xử lý số liệu khuấy cùng chiều, có tấm chặn

Bảng 2-8: Bảng xử lý số liệu khuấy ngược chiều, có tấm chặn

N (v/ph) N (v/s) M

(N.cm)

33.0

200 3.33 14 1 26,961 2.51 22.71

300 5.00 20 2 40,441 5.03 13.46

N (v/ph) N (v/s) M

(N.cm)

33.0

300 5.00 14 0 40,441 3.77 10.09

Trang 8

1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

BIỂU ĐỒ BIỂU THỊ CÔNG SUẤT THEO TỐC ĐỘ THEO 4 TRƯỜNG HỢP CỦA CÁNH KHUẤY A100

Tốc độ (vòng/giây)

Hình 2-3: Biểu đồ biểu thị công suất theo tốc độ của cánh khuấy A100 trong các trường hợp

N (v/ph) N (v/s) (N.cm) M

33.0

200 3.33 14 0 26,961 2.51 22.71

300 5.00 20 0 40,441 5.65 15.14

400 6.67 24 1 53,922 9.63 10.88

Trang 9

10,000 15,000 20,000 25,000 30,000 35,000 40,000 45,000 50,000 55,000 60,000 0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

BIỂU ĐỒ THỂ HIỆN MỐI LIÊN HỆ GIỮA CHUẨN SỐ CÔNG SUẤT VÀ CHUẨN SỐ Re CỦA CÁNH KHUẤY A100

Không chặn_Cùng chiều Không chặn_Ngược chiều

Có chặn_Cùng chiều Có chặn_Ngược chiều

Chuẩn số Re

Hình 2-4: Biểu đồ biểu thị mối liên hệ giữa chuẩn số công suất và chuẩn số Reynold của cánh khuấy A100 trong các trường hợp

b Nhận xét:

- Khi không có tấm chặn thì tạo phễu nhưng chiều cao nước dâng lên không nhiều nhưng phễu xuất hiện sớm hơn so với cánh khuấy A315 do đường kính cánh khuấy nhỏ xoay nhanh, dễ tạo phễu

- Khi tốc độ cánh khuấy tăng thì công suất cũng tăng nhưng không giống với A315 công suất của không chặn ngược chiều lại cao hơn có chặn cùng chiều Tại tốc độ khuấy từ 1.7-5 vòng/giây, công suất của có chặn cùng chiều bằng với không chặn cùng chiều

- Chuẩn số công suất Np tỷ lệ nghịch với chuẩn số Re Trong khoảng Re từ

27000-54000, khi cùng một chiều quay cánh khuấy thì chuẩn số công suất của có tấm chặn và không tấm chặn là như nhau Nghĩa là khi Re tăng thì chuẩn số công suất giảm, công suất tăng và trong khoảng Re xác định (27000-54000) thì công suất là như nhau đối với thiết bị thành trơn và thiết bị có tấm chặn

=> Nhìn chung, đối với cánh khuấy A100 thì nên sử dụng thiết bị có tấm chặn, chiều khuấy ngược chiều kim đồng hồ, tốc độ khuấy 6,67 vòng/giây và thì cho công suất

Trang 10

3 Bàn luận

Mục đích của bài thí nghiệm: Khảo sát giản đồ chuẩn số công suất khuấy với nhiều hệ thống có hình dạng khác nhau

Bảng 3-9: So sánh giữa thiết bị có tấm chặn và thiết bị thành trơn

Thiết bị khuấy chia làm 3 bộ phận chính: động cơ, bộ truyền động và bộ khuấy

Theo tốc độ chia làm 2 loại: cánh khuấy tốc độ chậm và cánh khuấy tốc độ nhanh Người ta phân biệt cánh khuấy tốc độ nhanh và cánh khuấy tốc độ chậm vì ứng với mỗi loại lưu chất ta cần sử dụng cánh khuấy với tốc độ nhanh/chậm khác nhau Tốc độ của cánh khuấy nhanh hay chậm đa phần phụ thuộc vào môi trường lưu chất có

độ nhớt lớn hay nhỏ vì ứng với từng độ nhớt khi ta khuấy với tốc độ phù hợp sẽ thu được kết quả tốt nhất mà tiêu tốn là ít nhất Sự phân chia này chỉ mang tính tương đối

vì một số loại cánh khuấy có thể khuấy với tốc độ nhanh hoặc tốc độ chậm tùy thuộc vào môi trường lưu chất mà cánh khuấy làm việc mà ta chỉnh các mức tốc độ khác nhau (Ví dụ như cánh khuấy máy chèo hoặc cánh khuấy vít xoắn) Bên cạnh đó ta còn

có thể phân loại theo hướng xả chính gồm: hướng trục là hướng song song với hướng

xả chính của dòng chất lỏng, hướng kính là hướng vuông với hướng xả chính của dòng chất lỏng

Đối với thiết bị thành trơn khi khuấy sẽ xuất hiện xoáy phễu do vận tốc cánh khuấy cao hơn vận tốc giới hạn của hỗn hợp lỏng Hiện tượng này sẽ làm giảm hiệu

Trang 11

Khả năng tiêu thụ điện năng bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố: tính chất của chất lỏng, chiều cao cánh khuấy so với đáy bình, chiều quay của cánh khuấy, loại cánh khuấy, thiết bị thành trơn hay thiết bị có tấm chặn, tốc độ cánh khuấy Đối với cánh khuấy A100: Vì cánh khuấy nhỏ nên sự tương tác giữa cánh khuấy và lưu chất cũng nhỏ, đối với trường hợp có tấm chặn thì sự ảnh hưởng của dòng lưu chất đến tấm chặn cũng nhỏ vì lực ly tâm của dòng lưu chất chưa đủ lớn nên sự ngăn cản của tấm chặn không đáng kể Vì vậy năng lượng tiêu hao trong trường hợp sử dụng cánh khuấy A100 là nhỏ Đối với cánh khuấy A315: Vì lực ly tâm do cánh khuấy tạo ra lớn nên làm tăng sự tương tác giữa cánh khuấy đến dòng lưu chất, đối với trường hợp có lắp tấm chặn thì lực tương tác giữa dòng lưu chất đến tấm chặn cũng lớn nên năng lượng tiêu hao trong trường hợp này lớn Xoay ngược chiều làm tăng mực chất lỏng cao hơn

so với xoay cùng chiều, công suất khuấy của xoay ngược chiều lại cao hơn so với cùng chiều, tuy nhiên xoay ngược chiều sẽ tiêu tốn năng lượng nhiều hơn Thiết bị có tấm chặn sẽ tiêu tốn năng lượng nhiều hơn nhưng thời gian chất lỏng đồng hóa lại nhanh hơn từ đó có thể giảm lượng điện năng tiêu thụ so với thiết bị thành trơn có khả năng tạo phễu làm tăng thời gian đồng hóa dẫn đến điện năng tiêu thụ nhiều hơn Nếu trong chất lỏng có bọt khí thì sẽ làm thay đổi tính chất của chất lỏng, thay đổi hướng dòng chảy, tăng trở lực của chất lỏng do bọt khí gây ra làm tăng công suất, tiêu tốn năng lượng

Trong thực tế không phải nhà máy nào cũng dùng cánh khuấy để khuấy hỗn hợp Ở một số nhà máy người ta thường dùng cách sục khí hoặc sục chất lỏng vào trong bình chứa để thay cho việc sử dụng cách khuấy

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	193,56 KB