BÁO CÁO THÍ NGHIỆM QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ BÀI 2: KHUẤY CHẤT LỎNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG
KHOA KHOA HỌC ỨNG DỤNG
NGÀNH KỸ THUẬT HĨA HỌC

BÁO CÁO
THÍ NGHIỆM Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CƠNG
NGHỆ
(Mã MH:602047)

BÀI 2:KHUẤY CHẤT LỎNG
Ngày TN: 22/02/2022

HỌC KÌ I/ 2021 - 2022


MỤC LỤC
I. TRÍCH YẾU ..................................................................................................................1
1. Nội dung, ý nghĩa thí nghiệm .....................................................................................1
2. Tiến trình thí nghiệm .................................................................................................. 1
II. KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM ............................................................. 2
1. Số liệu thô ................................................................................................................... 2
2. Xử lý số liệu ................................................................................................................4
2.1 Phương pháp tính ....................................................................................................4
2.2 Bảng số liệu ............................................................................................................ 5
III. ĐỒ THỊ VÀ BÀN LUẬN .......................................................................................... 6
1. Đồ thị .......................................................................................................................... 6
2. Bàn luận ...................................................................................................................... 7
2.1 Phương Trang ......................................................................................................... 7


DANH MỤC BẢNG

Bảng 1: Số liệu thô trường hợp cánh khuấy turbine nhỏ ................................................. 3
Bảng 2: Số liệu thô trường hợp cánh khuấy turbine lớn ..................................................3
Bảng 3: Số liệu thô trường hợp cánh khuấy chân vịt nhỏ ................................................3
Bảng 4: Số liệu thô trường hợp cánh khuấy turbine lớn ..................................................4
Bảng 5: Bảng số liệu sau khi xử lý ...................................................................................5


DANH MỤC HÌNH
Hình III.1 Giản đồ chuẩn số cơng suất khuấy nhớt( Cánh khuấy turbine nhỏ) ...............6
Hình III.2 Giản đồ chuẩn số công suất khuấy nhớt( cánh khuấy turbine lớn) ................ 6
Hình III.3 Giản đồ chuẩn số cơng suất khuấy nhớt ( cánh khuấy chân vịt nhỏ ) ............7
Hình III.4 Giản đồ chuẩn số công suất khuấy dầu( cánh khuấy turbine lớn) ..................7


I. TRÍCH YẾU
1. Nội dung, ý nghĩa thí nghiệm
Khảo sát giản đồ chuẩn số cơng suất khuấy trên mơ hình hệ thống thí nghiệm
với các trường hợp cụ thể:
-Khuấy khơng có chất lỏng.
- Khuấy với các loại lưu chất khác nhau( Nhớt, dầu):
+ Nhớt: Khuấy với 3 loại cánh khuấy đó là cánh khuấy turbine lớn, cánh
khuấy turbine nhỏ, chân vịt nhỏ
+ Dầu: Khuấy với cánh khuấy turbine lớn
Với mỗi loại cánh khuấy phải đo 2 chế độ: có và khơng có tấm chặn. Vận tốc thay đổi
từ 100 - 700 vịng/phút.
Xây dựng giản đồ chuẩn số cơng suất khuấy cho các trường hợp thí nghiệm.
Xác định cơng suất khuấy, khi có tấm chặn và khi khơng có.
2. Tiến trình thí nghiệm

 Hóa chất: Dầu, nhớt

 Dụng cụ
- 2 bình để chứa dầu,nhớt
- 2 cánh khuấy turbine nhỏ, lớn và 1 cánh khuấy chân vịt.
- 1 động cơ 1 Hp có thể thay đổi tốc độ từ 0 đến 1200 vịng/phút (rpm) bằng hộp
số
 Cách tiến hành thí nghiệm
B1: Kiểm tra hệ thống
- Kiểm tra hệ thống nguồn.
- Kiểm tra mực chất lỏng của 2 bình.
- Kiểm tra hoạt động của motor cánh khuấy.
B2: Tiến hành làm thí nghiệm
- Đẩy bình chứa dầu hoặc nhớt vào vị trí. Chú ý đảm bảo sao cho cánh khuấy
nằm ngay tâm của bình.
- Lắp loại cánh khuấy cần thiết làm thí nghiệm, lắp tấm chặn khi cần thiết.
- Khi đèn NGUỒN ( màu xanh bên trái, trên) sáng báo có điện, bật CB lên.
1


- Xoay công tắc( màu đen bên dưới) theo chiều kim đồng hồ,motor cánh khuấy
quay.
- Nhấn nút bấm trên hoặc dưới( bên phải bảng điều khiển) để điều chỉnh số vịng
quay của motor.
-Ghi lại số liệu cho từng thí nghiệm và từng chế độ khác nhau.
- Nội dung thí nghiệm: Đối với nhớt tiến hành lần lượt với 3 cánh khuấy, với
dầu chỉ dùng cánh khuấy turbine lớn. Ứng với mỗi loại cánh khuấy phải đo ở 2
chế độ: có và khơng có tấm chắn. Vận tốc khuấy thao đổi từ 50 rpm đến 900
rpm( tự chọn thang đo hoặc theo u cầu của GVHD)
Do u cầu tính cơng suất dựa vào hiệu số cơng suất của trường hợp có và
khơng có chất lỏng nên phải thực hiện thí nghiệm ở trường hợp có và khơng có
chất lỏng.

B3: Kết thúc thí nghiệm
- Xoay cơng tắc( màu đen ) ngược chiều kim đồng hồ. Motor cánh khuấy ngừng quay.
- Tắt CB.
II. KẾT QUẢ XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM
1. Số liệu thơ
- Kích thước cánh khuấy:
+ Turbine nhỏ: dnhỏ= 75 mm
+ Turbine lớn: dlớn= 150 mm
+ Chân vịt nhỏ: dvịt= 75 mm
- Dầu:
+Khối lượng riêng: ρdầu= 700 kg/m3
+ Độ nhớt: μdầu= 0.0518 kg/m.s
- Nhớt:
+ Khối lượng riêng: ρnhớt= 850 kg/m3
+ Độ nhớt: μnhớt = 0.0909 kg/m.s

2


 Nhớt
Bảng 1: Số liệu thô trường hợp cánh khuấy turbine nhỏ
Khơng có chất lỏng
N(v/phút)
100
200
300
400
500
600
700

U(empty)

I(empty)

207.5
213.5
207.2
207.1
208.7
213.4
207.0

1.697
1.386
1.159
0.679
0.512
0.471
0.438

Có chất Lỏng
Ufull

Có tấm
chặn

Khơng tấm
chặn

219.8
219.8
219.7
219.4
219.1
217.9
218.7

Ifull
Có tấm chặn

213.7
214.1
213.0
212.2
212.3
212.3
213.1

0.897
0.928
0.903
0.874
0.875
0.908
0.964

Không tấm
chặn

0.863
0.910
0.856
0.847
0.871
0.882
0.890

Bảng 2: Số liệu thô trường hợp cánh khuấy turbine lớn
Khơng có chất lỏng
N(v/p)
100
200
300
400
500
600
700

U(empty)

I(empty)

207.0
213.7
214.0
213.5
207.8
213.7
207.1

0.892
0.766
0.817
0.805
0.819
0.804
0.840

Có chất Lỏng
Có tấm
chặn

Ufull

214.4
220.6
214.1
219.2
219.6
218.8
219.2

Khơng tấm
chặn

212
213.2
211.8
214.1

211.7
212.1
211.9

I(full)
Có tấm chặn

0.941
0.930
0.955
1.006
1.110
1.347
1.611

Không tấm
chặn

0.866
0.900
0.898
0.932
1.056
1.172
1.315

Bảng 3: Số liệu thô trường hợp cánh khuấy chân vịt nhỏ
Khơng có chất lỏng
N(v/p)

Có chất lỏng
Ufull

U(empty)

I(empty)

I(full)

Có tấm
chặn

Khơng tấm
chặn

Có tấm
chặn

Không tấm
chặn

217.8

213.9

0.921

0.852

100 207.9

0.879

200 207.6

0.897

217.7

214.4

0.942

0.887

300 207.2

0.855

217.2

214.1

0.908

0.859

3

400 208.4
500 208.9

0.821

217.4

213.8

0.942

0.886

0.822

217.3

213.7

0.998

0.901

600 208.0
700 206.2

0.841

217.4

214.9

1.074

0.942

0.877

216.9

214.4

1.163

0.960

 Dầu
Bảng 4: Số liệu thô trường hợp cánh khuấy turbine lớn
Khơng có chất lỏng
N(v/p)

U(empty)

I(empty)

207.0
213.7
214.0
213.5
207.8

213.7
207.1

0.892
0.766
0.817
0.805
0.819
0.804
0.840

100
200
300
400
500
600
700

Có chất Lỏng
Có tấm
chặn

Ufull

215.8
215.2
215.3
214.8
215.9

216.0
216.4

Khơng tấm
chặn

I(full)
Có tấm chặn

214.6
216.7
215.2
219.2
212.4
212.7
212.9

0.855
0.874
0.865
0.929
1.030
1.119
1.232

Khơng tấm
chặn

0.838
0.860

0.833
0.896
0.928
0.945
1.004

2. Xử lý số liệu
2.1 Phương pháp tính
Xét trường hợp ở cánh khuấy turbine nhỏ với nhớt có tấm chặn, tốc độ quay là
1.667 v/s, gia tốc trọng trường g=9.81 m/s2, dnhỏ= 0.075 m
- Công suất tiêu thụ điện khi có chất lỏng:
Pfull = Ufull × Ifull × k = 219.8 × 0.897 × 0.9 = 177.44 W

- Công suất tiêu thụ điện khi không có chất lỏng:

Pempty = Uempty × Iempty × k = 207.5 × 1.697 × 0.9 = 316.91 W

- Cơng suất khuấy:

Pmixer= Pfull - Pempty = 177.44 － 316.91 = -139.47 W

- Chuẩn số công suất:
NP =
- Chuẩn số Reynolds :

Pmixer

N3 d5 ρ

=

−139.47

1.6673 ×0.0755 ×850

=− 14926.18

4


Re =
- Chuẩn số Froude:

d2 Nρ
μ

Fr =

=

N2 d
g

0.0752 ×1.667×850

=

0.0909

1.6672 ×0.075

9.81

Các trường hợp còn lại làm tương tự như trên.

= 87.68

= 0.021

2.2 Bảng số liệu
Bảng 5: Bảng số liệu sau khi xử lý

Có tấm chặn

N,
v/p

N, v/s

Pempty

100
200
300
400
500
600
700

1.667
3.333

5.000
6.667
8.333
10.000
11.667

316.915
266.320
216.130
126.559
96.169
90.460
81.599

177.445
183.577
178.550
172.580
172.541
178.068
189.744

100
200
300
400
500
600
700

1.667
3.333
5.000
6.667
8.333
10.000
11.667

166.180
147.325
157.354
154.681
153.169
154.633
156.568

181.575
184.642
184.019
198.464
219.380
265.251
317.818

100
200
300
400
500
600

700

1.667
3.333
5.000
6.667
8.333
10.000
11.667

164.470
167.595
159.440
153.987
154.544
157.435
162.754

180.534
184.566
177.496
184.312
195.179
210.139
227.029

100
200
300
400

500
600
700

1.667
3.333
5.000
6.667
8.333
10.000
11.667

166.180
147.325
157.354
154.681
153.169
154.633
156.568

166.058
169.276
167.611
179.594
200.139
217.534
239.944

P full

Khơng tấm chặn

P mixer
Np
P full
P mixer
Cánh khuấy turbine nhỏ( Nhớt)
-139.470 -14935.163 165.981 -150.934
-82.743
-1107.566 175.348 -90.972
-37.580
-149.047
164.095 -52.035
46.021
77.003
161.760
35.201
76.372
65.427
166.422
70.253
87.608
43.433
168.524
78.063
108.145
33.763
170.693
89.094
Cánh khuấy turbine lớn(Nhớt)

15.396
51.520
165.233
-0.947
37.317
15.610
172.692
25.367
26.665
3.305
171.177
13.823
43.783
2.289
179.587
24.906
66.211
1.773
201.200
48.030
110.618
1.714
223.723
69.090
161.250
1.573
250.784
94.216
Cánh khuấy chân vịt nhỏ (Nhớt)
16.065

1720.291 164.019
-0.451
16.971
227.162 171.156
3.560
18.055
71.610 165.521
6.080
30.325
50.740 170.484
16.497
40.635
34.811 173.289
18.745
52.704
26.129 182.192
24.757
64.276
20.067 185.242
22.488
Cánh khuấy turbine lớn( Dầu)
-0.121
-0.494
161.851
-4.328
21.952
11.150
167.726
20.401
10.257

1.544
161.335
3.981
24.914
1.582
176.763
22.082
46.970
1.527
177.396
24.227
62.900
1.183
180.901
26.268
83.377
0.988
192.376
35.809

Re

Fr

-16162.758
-1217.717
-206.377
58.899
60.184
38.701

27.815

87.665
175.330
262.995
350.660
438.325
525.990
613.655

0.021
0.085
0.191
0.340
0.531
0.765
1.041

-3.168
10.611
1.713
1.302
1.286
1.070
0.919

350.660
701.320
1051.980
1402.640

1753.300
2103.960
2454.620

0.042
0.170
0.382
0.680
1.062
1.529
2.081

87.665
175.330
262.995
350.660
438.325
525.990
613.655

0.021
0.085
0.191
0.340
0.531
0.765
1.041

506.757
1013.514

1520.270
2027.027
2533.784
3040.541
3547.297

0.042
0.170
0.382
0.680
1.062
1.529
2.081

Np

-48.314
47.653
24.115
27.603
16.059
12.274
7.021
-17.588
10.362
0.599
1.402
0.788
0.494
0.424

5


III. ĐỒ THỊ VÀ BÀN LUẬN
1. Đồ thị

Hình III.1 Giản đồ chuẩn số công suất khuấy nhớt( Cánh khuấy turbine nhỏ)

Hình III.2 Giản đồ chuẩn số cơng suất khuấy nhớt( cánh khuấy turbine lớn)

6


Hình III.3 Giản đồ chuẩn số cơng suất khuấy nhớt ( cánh khuấy chân vịt nhỏ )

Hình III.4 Giản đồ chuẩn số công suất khuấy dầu( cánh khuấy turbine lớn)
2. Bàn luận
2.1 Phương Trang
a)Ảnh hưởng của tấm chặn đến công suất khuấy:
Theo kết quả thí nghiệm, trong cùng 1 tốc độ khuấy, khi có tấm chặn cơng suất
khuấy lớn hơn cơng suất khuấy khi khơng có tấm chặn. Vì khi có tấm chặn sẽ làm thay
đổi chiều chuyển động của dòng chất lỏng, dòng chất lỏng chuyển động ngược chiều

7


lại so với chiều chuyển động của cánh khuấy, cánh khuấy và động cơ gặp khó khăn
dẫn đến động cơ phải hoạt động nhiều hơn nên công suất khuấy cũng phải lớn hơn.
b)Sự tiêu thụ năng lượng của từng loại cánh khuấy:

Khi khuấy cùng 1 chất lỏng( nhớt) cánh khuấy turbine lớn tiêu thụ năng lượng
nhiều nhất, tiếp theo là cánh khuấy turbine nhỏ cuối cùng cánh khuấy chân vịt là tiêu
thụ năng lượng ít nhất. Nguyên nhân cánh khuấy turbine tiêu thụ năng lượng nhiều
hơn cánh khuấy chân vịt vì cánh khuấy turbine có diện tích bề mặt chịu lực lớn hơn
khi khuấy.
c) Tại sao lại chọn khoảng cách giữa các vận tốc trong trường hợp khuấy dầu lớn hơn
khốy nhớt:
Cơng suất khuấy phụ thuộc vào lực ma sát của chất lỏng, mà lực ma sát phụ thuộc vào
độ nhớt của chất lỏng. Độ nhớt của dầu bé hơn độ nhớt của nhớt nên công suất khuấy
và lực ma sát khi khuấy dầu sẽ bé hơn khi khuấy nhớt. Vì vậy phải chọn khoảng cách
giữa các vận tốc trong trường hợp khuấy dầu lớn hơn khốy nhớt để có thể thấy được
sự thay đổi của sự ma sát khi khuấy và tránh sai số trong quá trình khảo sát.
d) Trường hợp có xốy phễu:
Khi vận tốc khuấy lớn, khơng có tấm chặn thì xốy phễu sẽ xuất hiện do lưu chất chịu
tác dụng của lực ly tâm. Xoáy phễu có hại vì nó làm giảm sự tiếp xúc của lưu chất với
cánh khuấy, làm giảm hiệu xuất khuấy ngoài ra còn gây hiện tượng bọt.

8


TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Bin, “ Các quá trình thiết bị trong cơng nghệ hóa chất vả thực phẩm”,tập
2, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội 2003.
[2]. Các tác giả, “ Sổ tay Qúa Trình Và Thiết Bị Cơng Nghệ Hóa Chất”, tập 1 , NXB
Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội 1999.
[3] Nguyễn Quốc Hải, Giáo trình hướng dẫn Thí nghiệm q trình và thiết bị cơng

nghệ.

9