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

BỘ CƠNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG 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 :


1.1 Giới thiệu

Qúa trình khuấy chất lỏng được ứng dụng nhiều trong các q trình
cơng 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

Q 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 q trình truyền khối và q
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 trịn (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. Ngồi ra cịn 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 dịng hướng kính.Cơ cấu khuấy vịt tải có ống
hướng và cơ cấu khuấy chân vịt có thể duy trì được dịng hướng trục.

download by :


Cơ cấu quay nhanh thường làm việc trong thiết bị có tấm chặn.Tấm
chặn sẽ tạo ra sự chảy xốy chất lỏng trong thiết bị và khơng 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 vịng (dịng chảy tiếp tuyến). có
nghĩa là chất lỏng quay quanh trục thiết bị.
Ngồi ra, cịn 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 cơng 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 5k , (W)
Với K N là chuẩn số công suất khuấy (không thứ nguyên), được xác
định theo công thức sau:
KN =

A
m
ℜM

Thông số A và m của cánh khuấy
Cánh khuấy
A
Mái chèo (2 cánh)
14.35
Chân vịt (2 chân vịt)
0.985

m
0.31
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
2
ℜM = n . d
v

Trong đó: n là số vịng quay (vịng/s)
d là đường kính cánh khuấy (m)
v là độ nhớt động lực học (m/ s2)

1.4. MƠ HÌNH THÍ NGHIỆM
1.4.1 Sơ đồ hệ thống.

Hệ thống thiết bị khuấy chất lỏng được thể hiện

download by :


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 ( khơng 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 hơi
- 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
TN2: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy mái chèo ( có tấm chặn)
Chuẩn bị:
- Tương tự thí nghiệm 1
Các lưu ý:
- Đảm bảo mức chất lỏng trong thùng khuấy ở mức 2/3 chiều cao thùng,
không được cho chất lỏng vào quá đầy

download by :

- 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
TN3: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy chân vịt ( khơng có tấm chặn)
Chuẩn bị:
- Tương tự thí nghiệm 1
Các lưu ý:
- 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
TN4: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy chân vịt ( có tấm chặn)
Chuẩn bị:
- Tương tự thí nghiệm 1
Các lưu ý:
- 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

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///

TN1: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy mái chèo ( khơng có tấm chặn)
STT Loại
Mức
I (A)
U (V)
Tốc độ vịng
độ
quay
khuấy
(vịng/phút)
H
H
H
Khơng
CMC
CMC
CMC
2O
2O
2O
có tấm
1
1
217 120
400 400

21
28
chặn
2
2
223 126
397 398
34
54
3

3

239

129

399

401

65

77

4

4

249

130

398

401

107

109

5
265:
144
399 401
132
download
by

140

5


TN2: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy mái chèo ( có tấm chặn)
STT

Loại
Có

1

tấm
chặn

Mức
độ
khuấy

I (A)
H 2O

U (V)

CMC H 2O

CMC

Tốc độ vịng
quay
(vịng/phút)
H 2O
CMC

1

223

122

400

401

32

24

2

2

235

127

399

402

59

45

3

3

245

130

398

402

104

76

4

4

225

137

398

402

79

110

5

5

263

145

399

402

137

143

TN3: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy chân vịt ( khơng có tấm chặn)
STT

Loại

1

Khơng
có tấm
chặn

Mức
độ
khuấy

I (A)

U (V)

Tốc độ vịng
quay
(vịng/phút)
H 2O
CMC

H 2O

CMC H 2O

CMC

1

124

125

400

400

29

29

2

2

128

125

399

400

68

43

3

3

130

125

399

400

77

60

4

4

140

136

399

400

106

98

5

5

146

139

399

400

140

136

TN4: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy chân vịt ( có tấm chặn)

download by :


STT

Loại
Có

1

Mức
độ
khuấy

tấm
chặn

I (A)
H 2O

U (V)

CMC H 2O

CMC

Tốc độ vịng
quay
(vịng/phút)
H 2O
CMC

1

120

126

399

400

27

30

2

2

125

129

399

400

49

56

3

3

130

399

400

80

75

4

4

147

140

399

400

109

105

5

5

157

153

399

400

143

146

135

/// XỬ LÝ SỐ LIỆU///

TN1: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy mái chèo ( khơng có tấm chặn)

STT

Loại

1

Khơng
có tấm
chặn

Mức
độ
khuấy

I (A)

U (V)

Tốc độ vòng
quay
(vòng/phút)
H 2O
CMC

H 2O

CMC H 2O

CMC

1

217

120

400

400

21

28

2

2

223

126

397

398

34

54

3

3

239

129

399

401

65

77

4

4

249

130

398

401

107

109

5

5

265

144

399

401

132

140

p (kg/m3)
996

v (m/ s2)

1

1

cos

D (m)

0.285

*Nước
- Khuấy chất lỏng với nước ( Chuẩn số Re đặc chưng)
ℜM = n . d
v

2

= 0,02842875

download by :


A

Chuẩn số công suất khuấy: K N = ℜm = 14,35
= 43.27000986
¿¿
M
Công suất khuấy: N= K N .p.n3 .d 5k = 3.474369594 (W)
265

Công suất động cơ: N đc = U.I.cosu = 400. 1000 .1= 106 (W)
*Dung dịch CMC
Khuấy chất lỏng với CMC ( Chuẩn số Re đặc chưng)
281,64
Khối lượng riêng D= 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
0.03
2
=
=0.010651(m /s)
Độ nhớt động học: v= ❑
D 2.8164

 (kg/m3)

 (m2/s)

cos

D (m)

2800

0.010651

1

0.31

ℜM = n . d
v

2

28

2
×0.31
60
=
= 4.4866
0.010651
A

Chuẩn số cơng suất khuấy: K N = ℜm = 14,35
= 9.0107
¿¿
M
28

3

Công suất khuấy: N= K N .p.n3 .d 5k = 9.0107.2800.( 60 ¿ .0.315 = 8.6037(W)
Công suất động cơ: N đc = U.I.cosu = 48 (W)
* Nước
STT
1
2

Loại

N( vịng/s)

Khơng 0,35
có tấm
chặn

0,5667

Re
0,02842875

KN

43,2700

0,0460302075 37,2656

N k (W)

N đc (W

)

3,4744

86.8

12,7014

88.97

download by :


3

1,0833

0,0879910425 30,4843

72,5781

95.36

4

1,7833

0,1448485425 26,1197

277,4121

99.10

5

2,2

0,178695

488,0325

105.7

24,4735

* Dung dịch CMC
N( vòng/s)

Re

KN

N k (W)

N đc (W)

0,466667

4.48

9.01

8.603

48

0,9

8.65

7.35

50.34

50.14

3

1,283333

12.3

6.58

130.76

51.6

4

1,816667

17.4

5.91

333.04

52.13

5

2,333333

22.4

5.47

653.00

57.74

STT
1
2

Loại
Khơng
có tấm
chặn

TN2: Khảo sát ảnh hưởng của tốc độ khuấy đến công suất khuấy đối với
loại cánh khuấy mái chèo ( có tấm chặn)

download by :


STT

Loại
Có

Mức
độ

khuấy

tấm
chặn

1

I (A)
H 2O

U (V)

CMC H 2O

CMC

Tốc độ vịng
quay
(vịng/phút)
H 2O
CMC

1

223

122

400

401

32

24

2

2

235

127

399

402

59

45

3

3

245

130

398

402

104

76

4

4

225

137

398

402

79

110

5

5

263

145

399

402

137

143

*Nước
p (kg/m3)
996

v (m/ s2)

cosu

1

1

D (m)
0.285

*Nước:
Khuấy chất lỏng với nước vòng 1 ( Chuẩn số Re đặc chưng)
ℜM = n . d
v

2

32
×0.2852
60
=
= 0.04332
1

A

Chuẩn số công suất khuấy: K N = ℜm = 14,35
= 37.9733124
¿¿
M
Công suất khuấy: N= K N .p.n3 .d 5k = 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)
281,64
Khối lượng riêng D= 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
0.03
2
=
=0.010651(m /s)
Độ nhớt động học: v= ❑
D 2.8164

download by :


 (kg/m3)

 (m2/s)

cos

D (m)

2800

0.010651

1

0.31

ℜM = n . d
v

2

= 3.845648296
A

Chuẩn số công suất khuấy: K N = ℜm = 14,35
= 9.451730641

¿¿
M
Công suất khuấy: N= K N .p.n3 .d 5k = 5.682241733 (W)
Công suất động cơ: N đc = U.I.cosu = 48.92 (W)
*Tính tương tự với TN3 và 4
*Nước
STT
1

Loại

N( vịng/s)

Có
tấm
chặn

0,5333

Re

KN

0.043

37.97

N k (W)

10,17882834

4

N đc (W)

89.2

2

0,9833

0.07

31.41

55,93127439

93.76

3

1,7333

0.10

29.04

110.53

97.51

4

1,31667

0.10

28.69

122.664902

89.55

5

2,28333

0.185

24.19

539,3665492

104.9

*Dung dịch CMC
STT
Loại N( vịng/s)

Re

KN

N k (W)

N đc (W)

1

0.4

3.84

9.45

5.68

48.92

0.75

7.21

7.77

30.82

51.05

3

1.732

16.66

5.99

293.52

52.26

4

1.8333

17.62

5.89

341.33

55.07

2

Có
tấm
chặn

download by :

5

2.3833

22.91

5.43

691.32

58.29

Biểu đồ quan hệ giữ REm với hiệu xuất khuấy của CMC
25

22.4

20

12,000
22.91
10,735
10,000
9,350
17.62
16.668,725
8,000

10,555

17.48,821
7,842

15

6,822
5,327

10

6,570

12.3

8.65

4,000

7.21

5 4.48

0

6,000

5,177

3.84

1

2

3

4

5

Rem

2,000

6

7

Column1

8

9

0

10

hiệu xuất khuấy

đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và công suất khuấy dung
dịch nước
0.2

50

0.18

45

0.16

40

0.14

35

0.12

30

0.1

25

0.08

20

0.06

15

0.04

10

0.02

5

0

1

2

3

4
ReM

5

6

7

8

9

chuẩn số công suất khuấy

download by :

10

0


đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và công
suất khuấy dung dịch CMC
25
20
15
10
5
0

1

2

3

4
chuẩn số Re

5

6

7

8

9

10

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 ( khơng có tấm chặn) và ( có tấm chặn)
* Nước
STT

Loại

N( vịng/s)

Re

KN

N k (W)

N đc (W)

Khơng
có tấm
chặn

0.48

0.04

1.54

0.32

49.6

1.13

0.11

1.36

3.71

51.07

3

1.28

0.14

1.33

5.29

51.87

4

1.75

0.18

1.27

12.79

55.86

5

2.33

0.24

1.22

29.05

58.25

1
2

*Dung dịch CMC

download by :


N( vòng/s)

Re

KN

N k (W)

N đc (W)

0.48

4.64

8.91

2.06

50

0.71

6.89

7.89

6.73

50

3

1

9.61

7.11

18.29

50

4

1.63

15.70

6.11

79.70

54.4

5

2.26

21.79

5.52

213.01

55.6

N(
vòng/s)

Re

KN

N k (W)

N đc (W)

0.45

0.04

1.56

0.26

47.88

2

0.81

0.08

1.43

1.45

49.87

3

1.33

0.13

1.33

5.89

53.86

4

1.81

0.18

1.28

14.23

58.65

5

2.38

0.24

1.22

30.86

62.64

Re

KN

N k (W)

N đc (W)

STT
1
2

Loại
Khơng
có tấm
chặn

*Nước ( có tấm chặn)
STT
Loại
1

Có tấm
chặn

*Dung dịch CMC (có tấm chặn)
STT
Loại
N(
vịng/s)

download by :


1

Có tấm
chặn

0.5

4.81

8.82

2.28

50.4

2

0.93

8.97

7.26

14.87

51.6

3

1.25

12.02

6.64

35.72

52

4

1.75

16.82

5.98

98.03

56

5

2.3333

22.43

5.47

232.36

61.2

Biểu đồ quan hệ REm với hiệu xuất khuấy nước
0.3

60,000

0.25

50,000

0.2

40,000

0.15

30,000

0.1

20,000

0.05

10,000

0

1

2

3
Rem

4

5
Column1

6

7

hiệu xuất khuấy

8

9
Column2

download by :

10

0


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

12,000

25

10,000

20

8,000

15

6,000
10

4,000

5

0

2,000

1

2

3

4

5

Rem

6

7

Column1

8

9

10

0

hiệu xuất khuấy

đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và công suất
khuấy dung dịch nước
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6

0.4
0.2
0

1

2

3

4
chuẩn số Re

5

6

7

8

chuẩn số công suất khuấy

download by :

9

10

đồ thị quan hệ giữa chuẩn số ReM và công suất
khuấy dung dịch CMC
25
20
15
10
5
0

1

2

3

4
chuẩn số Re

5

6

7

8

9

10

chuẩn số công suất khuấy

1.7.KẾT LUẬN

Qua đó ta thấy được tốc độ vịng quay khi có tấm chặn sẽ nhỏ hơn khi
khơng có tấm chặn vì : do tấm chặn cản trở dịng 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 cơng 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 cơng
suất khuấy khơng đáng kể vì vậy, ta có thể xem như cơng suất khuấy N tỉ
lệ thuận với số vịng quay. Ngồi ra, cơng suất động cơ lớn hơn công suất
khuấy

download by :


download by :