Tìm hiểu cấu tạo của các loại máy khuấy trộn


Máy khuấy trộn là thiết bị bao gồm động cơ, bộ truyền động, trục và một hoặc nhiều bộ cánh khuấy gắn trên trục, sau đó được lắp đặt trong thùng trộn. Trong quá trình khuấy trộn cơ học, cơ năng truyền vào chất lỏng nhờ cánh khuấy. Bộ cánh khuấy lắp trên trục quay để luân chuyển vật liệu trong thùng trộn. Các cánh khuấy quay tạo ra sự thay thế lẫn nhau của vật liệu bên trong hệ thống để thỏa mãn các yêu cầu của quá trình.


Có nhiều loại cánh khuấy khác nhau: Cánh khuấy tấm, cánh khuấy chong chóng, cánh khuấy chân vịt, cánh khuấy tuabin,... Sơ đồ cấu tạo các loại cánh khuấy được nêu trên hình 2.

"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hình 2. Sơ đồ các loại cánh khuấy

a. Cánh khuấy tấm; b. Cánh khuấy chân vịt (chong chóng); c. Cánh khuấy tuabin

Cánh khuấy tấm là các bộ hai hay nhiều bản mỏng gắn vào trục quay. Loại cánh khuấy này cấu tạo đơn giản và rẻ tiền tuy nhiên nhược điểm chính là không khuấy trộn được toàn bộ chất lỏng trong thùng trộn vì dòng chảy hướng dọc trục rất yếu. Các cánh khuấy chỉ trộn được lớp chất lỏng lân cận. Các loại cánh khuấy này không sử dụng được cho chất lỏng độ nhớt cao.

Để tạo các dòng chảy hướng trục và khuấy trộn được toàn bộ chất lỏng trong thùng trộn người ta thường lắp nghiêng các tấm cánh khuấy góc 30 - 40 độ so với trục hoặc nhiều tầng cánh khuấy (Hình 3). Khoảng cách giữa các tầng cánh khuấy thường bằng một nửa đường kính bộ cánh khuấy.

Kích thước cơ bản của cánh khuấy tấm: Đường kính bộ cánh khuấy d = 0.6 - 0.9D; chiều rộng mỗi tấm b = 0.1 - 0.2D; khoảng cách cánh khuấy đến đáy h <= 0.3D; trong đó: D là đường kính trong của thùng khuấy.

"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hình 3. Các bộ cánh khuấy tấm

a. Bộ cánh khuấy một tầng; b. Bộ cánh khuấy nhiều tầng;

Ưu điểm: 

- Thường tạo ra dòng chảy tiếp tuyến, tạo ra sự khuấy đều cho hỗn hợp.

Nhược điểm: 

- Sự khuấy trộn chất lỏng chỉ phát sinh theo đường viền của cánh khuấy do xoáy, còn theo chiều dọc trục và hướng tâm là không đáng kể lực cản cánh khuấy lớn vì vậy thường năng suất thấp.

Phạm vi ứng dụng:

- Dùng để khuấy các hỗn hợp chất lỏng có độ nhớt thấp và dung tích bể chứa không lớn lắm.

Bộ khuấy chong chóng (chân vịt) tạo nên được dòng chảy hướng trục trong thùng trộn. Do có dòng chảy hướng trục (Hình 4) nên cường độ khuấy trộn trong thùng khuấy tăng lên rõ rệt. Người ta thường làm thùng khuấy hình trụ có đáy hình cầu. Các kích thước cơ bản của cánh khuấy chong chóng là d = 0.2 - 0.5D; khoảng cách đáy là h = 0.5 - 1.0D. Số vòng quay của bộ cánh khuấy chong chóng cao hơn nhiều so với các cánh khuấy khác và có thể đạt tới 40 vòng/s.

"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hình 4. Cánh khuấy chân vịt

Bộ phận khuấy chân vịt dùng để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt thấp (0,5- 2,0 Ns/m2). Tùy theo độ cao của tầng chất lỏng mà có thể có một hay nhiều tầng chân vịt, mỗi chân vịt có thể có 2 hoặc 3 cánh, mỗi cánh quạt là một phần mặt xoắn vát nghiêng với bề mặt nằm nghiêng một góc α có trị số thay đổi từ 0 - 90 độ theo hướng trục quay đến mép cánh. Dạng cánh như thế đảm bảo tạo ra dòng chảy hướng trục rất lớn và rút ngắn được thời gian khuấy trộn. Trường hợp nối hai tầng chân vịt người ta bố trí sao cho sức hút và đẩy của hai chân vịt thực hiện theo một hướng tạo nên khả năng khuấy trộn mãnh liệt hoặc hai chân vịt hút đẩy theo hai hướng ngược nhau để khuấy trộn nhanh chất lỏng.


"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hình 5. Sơ đồ tạo ra dòng chảy trong thiết bị khuấy chân vịt và các loại cánh khuấy chân vịt.

Ưu điểm: 

- Bộ phận khuấy chân vịt có thể tạo ra dòng chảy hướng trục lớn nên có thể rút ngắn thời gian khuấy trộn.

Nhược điểm:

- Đòi hỏi cánh khuấy có độ bền cơ học cao


"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hình 6. Cánh máy khuấy trộn bể khuấy trộn dùng cánh khuấy chân vịt


Bộ cánh khuấy tuabin (Hình 7) là các bánh có gắn các tấm khuấy và lắp đặt trên trục truyền động đứng. Cánh khuấy loại này tạo nên cường độ khuấy lớn trong thùng trộn. Nó thường được dùng để tạo huyền phù hoặc hòa tan vật rắn. Cánh khuấy tuabin có đường kính d = 0.15 - 0.6D và tốc độ vòng quay 2 - 5 vòng/s.


"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hình 7. Các dạng cánh khuấy tuabin.

a. Bộ cánh hở và các tấm phẳng lắp li tâm; b. Bộ cánh hở với các tấm uốn; c. Bộ cánh hở với các tấm đặt nghiêng.

Cánh máy khuấy tuabin khi hoạt động thường tạo ra dòng chảy lưỡng tâm nghĩa là chuyển động từ cách khuấy vào tâm. Để đảm bảo cho chất lỏng chảy hướng tâm cần tạo ra lực ly tâm lớn hơn lực chảy vòng của chất lỏng. Độ lớn lực ly tâm phụ thuộc vào đường kính cánh khuấy và số vòng quay của nó. Loại này thường dùng để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt cao tới 80Ns/m2.

Bộ phận khuấy tuabin thường được cấu tạo bởi một hay nhiều tuabin quay trên trục thẳng đứng. Mỗi máy khuấy trộn turbine thường có 4 đến 16 cánh. Tùy theo tính chất của hỗn hợp lỏng (chủ yếu là độ nhớt) và mục đích khuấy trộn mà tuabin ở dạng hở hay dạng kín và cách tuabin có thể phẳng, nghiêng hay uốn.

- Loại máy khuấy tuabin với các tấm phẳng sẽ tạo dòng chảy tiếp tuyến và hướng tâm trong đó chất lỏng được hút vào tâm và đẩy ra theo chu vi của cánh, loại này vừa có tác dụng trộn vừa làm đồng nhất chất lỏng.
- Loại máy khuấy tuabin cánh nghiêng sẽ tạo nên dòng chảy hướng tâm và hướng trục sẽ làm tăng khả năng khuấy trộn và hòa tan vật rắn trong chất lỏng
- Loại máy khuấy tuabin với các tấm uốn sẽ tạo ra dòng chảy tiếp tuyến và hướng tâm khi khuấy trộn, mặt lõm của cánh hướng về phía chiều quay, nhờ đó đã giảm được hiện tượng trượt tương đối của chất lỏng với cánh, đồng thời tạo điều kiện cho cánh quét chất lỏng được tốt hơn.

Ưu điểm của cánh máy khuấy tuabin:

- Bộ phận khuấy tuabin tạo ra lực ly tâm lớn nên làm tăng khả năng va đập giữa nguyên liệu và máy khuấy nên các thành phần của hỗn hợp dễ di chuyển vào nhau hơn.
- Trộn được chất lỏng có độ nhớt.

Nhược điểm:

- Đòi hỏi động cơ có công suất lớn.

Công suất cánh khuấy phụ thuộc vào tỉ trọng và độ nhớt chất lỏng, tốc độ khuấy và đường kính cánh khuấy. Theo mục đích sử dụng người ta phân loại ra các loại máy sấy như sau:

- Máy khuấy phòng thí nghiệm, công suất dưới 0.25 HP (0.1 kW), có các bộ điều khiển tốc độ lắp trên vành đế và kích thước cánh khuấy phù hợp với các loại bình và cốc nhỏ trong phòng thí nghiệm.
- Máy khuấy trộn xách tay có công suất từ 0.25 HP - 3HP (0.2 - 2.2kW) có cơ cấu móc giữ thích hợp lắp đặt trên mép thùng. Chúng không có giá cố định và thường không nối thường xuyên với bộ phận khởi động.
- Máy khuấy trộn trục đứng lắp phía trên, công suất thường từ 5 - 250HP (3.75 - 187kW) hoặc lớn hơn, lắp ở giá đỡ thường xuyên phía trên bể hoặc thùng trộn (Hình 8). Loại máy khuấy này có trục thẳng đứng với một hay nhiều bộ cánh khuấy.


Hình 8. Máy khuấy trộn trục đứng

- Máy khuấy trộn trục ngang công suất từ 1 - 75HP (0.75 - 56kW), lắp trên gờ của bể trộn gần sát đáy. Máy khuấy có trục nằm ngang xuyên vào bể hoặc để ngập trong bể và có bộ cánh khuấy kiểu dòng chảy hướng trục. Loại máy khuấy này cũng có thể dịch chuyển theo chiều sâu của bể. Máy khuấy trộn trục ngang thường cần cơ cấu đệm trục khuấy. Sơ đồ bố trí và nguyên tắc hoạt động của máy khuấy trục ngang được nêu trên Hình 9.


"Click vào để xem ảnh gốc có chất lượng tốt hơn"

Hình 9. Sơ đồ lắp đặt máy khuấy trục ngang


VIDEO THAM KHẢO:









Chúc các bạn thành công!
M_tả

No comments: