bài khuấy chất lỏng

Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
I. TRÍCH YẾU:
1. Mục đích:
− Khảo sát giản đồ chuẩn số công suất khuấy với nhiều hệ thống có hình dạng khác
nhau.
− Xem xét sự phụ thuộc của công suất khuấy trộn đối với các đại lượng : đặc tính chất
lỏng, hình dạng cánh khuấy, chế độ khuấy
2. Tiến hành thí nghiệm:
Tiến hành thí nghiệm bằng cách thiết lập nhiều hệ thống khuấy khác nhau về:
 Loại cánh khuấy: cánh khuấy turbine (C
T2
, C
T3
) và chân vòt (C
P2
)
 Chế độ khuấy (có và không có tấm chặn)
trong các chất lỏng có độ nhớt và khối lượng riêng khác nhau (dầu và nhớt). Ở mỗi thí
nghiệm, ta thay đổi vận tốc khuấy và lần lượt đo các đại lượng :
 Vận tốc khuấy N.
 Lực cản F
f
của cánh khuấy qua lực kế lò xo.
3. Kết quả:
−Với mỗi thí nghiệm, từ các cặp số liệu (N, F
f
) đo được ta tính được các chuẩn số đặc
trưng của chế độ khuấy: Re, Fr, chuẩn số công suất khuấy P
0
. Từ các chuẩn số này, ta
xây dựng giản đồ công suất khuấy của mỗi loại cánh khuấy ứng với các chế độ khuấy

và chất lỏng khuấy.
−Từ đó ta có thể đánh giá công suất khuấy giữa các loại cánh khuấy theo các tiêu
chuẩn khác nhau (loại cánh khuấy, vận tốc khuấy, loại chất lỏng khuấy), kiểm tra các
chuẩn số đồng dạng, tiên đoán công suất của cánh khuấy qua chuẩn số công suất
khuấy P
0
.
II. LÝ THUYẾT THÍ NGHIỆM:
1. Khái niệm khuấy:
− Khuấy là quá trình cung cấp năng lượng nhằm làm giảm sự không đồng nhất
trong chất lỏng. Đó là sự chênh lệch về nồng độ, độ nhớt, nhiệt độ… ở những điểm khác
nhau trong lòng chất lỏng.
− Có thể khuấy trộn chất lỏng bằng cơ khí (dùng cánh khuấy), bằng khí nén (sục
khí) hoặc bằng tiết lưu hay tuần hoàn chất lỏng.
2. Công suất khuấy:
− Trong các hệ thống khuấy, một trong những vấn đề được đặt ra là tiên đoán
công suất khuấy tiêu tốn cho hệ thống.
− Công suất khuấy P phụ thuộc nhiều yếu tố:

,,,,,,,( ZHDdNfP
ρµ
=
các kích thước khác)
Với:
• N: vận tốc của cánh khuấy (vòng/s).
• d: đường kính của cánh khuấy (m).
Trang 1
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
• Đặc tính của chất lỏng: độ nhớt µ và khối lượng riêng ρ.
• H: mức chất lỏng trong bình chứa (m).

• D: đường kính bình chứa (m).
• Các thừa số hình dạng khác (S
1
, S
2
): loại cánh khuấy, hình dáng của bình chứa,
số tấm chắn
Bằng phương pháp phân tích thứ nguyên, người ta đã thiết lập được phương trình
chuẩn số tính công suất khuấy:

ρ

53
dNNP
p
=
Với:
• N
p
: chuẩn số công suất, phụ thuộc chế độ thủy động lực học của thiết bò:
, ),(Re, GaFrfN
p
=
•
µ
ρ

Re
2
dN

=
: Chuẩn số Reynold của cánh khuấy, tỷ số giữa lực ly tâm &
lực ma sát
•
g
dN
Fr
.
2
=
: Chuẩn số Froude, tỷ số giữa lực ly tâm & gia tốc trọng
trường, đặc trưng cho sự hình thành xoáy phễu.
Vận tốc khuấy càng cao khả năng tạo xoáy phễu càng lớn, để khắc phục hiện tượng này,
người ta bố trí những tấm chặn để ngăn cản sự tạo phễu, vì vậy hiệu suất khuấy tăng lên
nhưng đồng thời công suất cánh khuấy cũng tăng lên do sức cản tăng.
− Có 3 phương pháp xác đònh chuẩn số công suất N
p:
 Xác đònh theo phương pháp giải tích
 Xác đònh theo phương trình chuẩn số
 Xác đònh theo phương pháp đồ thò (dùng giản đồ công suất).
♦ Cách xác đònh Np dựa vào giản đồ chuẩn số công suất: giữ cố đònh một
trong hai thông số (giả sử là Re ở Re
1
)  làm thí nghiệm với các giá trò
Fr
1
, Fr
2
,… => N
P

tương ứng.
Sau đó thay đổi Re đến Re
2
, Re
3,…
và
ø
cứ lặp lại quy trình.
3. Nguyên tắc khuếch đại đồng dạng:
− Hai hệ thống được gọi là đồng dạng hoàn toàn khi chúng thỏa mãn đồng
thời :
• Đồng dạng hình học: đồng dạng về kích thước và tỉ lệ hình học
• Đồng dạng động học: đồng dạng hình học về đai lượng đặc trưng cho quỹ đạo
chuyển đông ( vận tốc , gia tốc…)
• Đồng dạng động lực học: đồng dạng về giá trò lưc tác dụng.
− Mô hình đồng dạng hoàn toàn đòi hỏi tất cả các chuẩn số vô thứ nguyên
tương ứng bằng nhau.
− Khi thiết kế hệ thống khuấy lớn cho công nghiệp, người ta thường tạo một
mô hình nhỏ rồi vẽ giản đồ công suất của mô hình này. Vì có đồng dạng hình học giữa
hai hệ thống nhỏ và lớn nên giản đồ áp dụng được cho cả hai và có thể dùng để tiên
đoán công suất cũng như cường độ khuấy trong nhà máy: đây là nguyên tắc khuếch
đại đồng dạng.
Trang 2
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
− Thực tế rất khó thực hiện mô hình đồng dạng hoàn toàn, nếu hai hệ thống
lớn nhỏ gần đống dạng nhưng có vài dò biệt thì ta có thể dùng hệ số hiệu chỉnh thực
nghiệm.
4. Tiên đoán công suất cho các hệ thống thực:
− Khi cần thiết xây dựng một hệ thống khuấy trộn công nghiệp, người ta
thường tạo những mô hình mẫu nhỏ rồi xây dựng giản đồ công suất cho các hệ thống

này. Mô hình mẫu phải đồng dạng với các mô hình thực tế và do đó, ta có thể dùng
chung giản đồ công suất của mô hình nhỏ cho mô hình lớn. Từ đó, ta có thể tiên đoán
công suất khuấy trộn cần thiết.
III. PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM:
1. Dụng cụ và thiết bò:
- 2 bình chứa dầu và nhớt.
- 2 cánh khuấy turbine C
T2
( lớn ), C
T3
và1 cánh khuấy chân vòt C
P2
.
- 1 trục gắn cánh khuấy.
- 1 bộ tấm chặn 4 tấm.
- 1 động cơ ¼ mã lực có thể thay đổi được vận tốc từ 0 đến 1200
( vòng/phút ) hay ( rpm ) bằng hộp số.Động cơ được đặt trên ổ bi.
- 1 lực kế lò xo đo từ 0 đến 2 lbf.
- 1 vận tốc kế có 3 thang đo hoạt động theo nguyên tắc điện từ ( 0-300 rpm,
0-600 rpm, 0-1200 rpm).
2. Phương pháp thí nghiệm:
a) Phương pháp đo:
- Công suất khuấy:
• Khi cánh khuấy quay, lực ma sát truyền lên cánh khuấy và làm cho
động cơ quay trên ổ bi. Ta gắn lò xo lực kế vào động cơ để hãm nó lại, đọc số đo trên lực
kế. Số đo này chính là độ lớn của lực ma sát F giữa chất lỏng và cánh khuấy.
• Công sinh ra khi điểm đặt lò xo chuyển động tương đối một khoảng ds:
FdsdA
=
• Khi chyển động trọn một vòng:

rFFdsA
r
π
π
2
2
0
==
∫
Với r là khoảng cách từ vò trí gắn lò xo đến trục động cơ. Trong hệ thống thí
nghiệm này, r = 5 inch.
T
A
P =
với
N
T
1
=
: thời gian động cơ quay hết một vòng.
Như vậy:
Trang 3
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
FrNP
π
2=
- Vận tốc khuấy N:
Đọc trên vận tốc kế theo đơn vò vòng/phút ( rpm ).
b) Cách tiến hành:
Thí nghiệm được thực hiện với 2 chất lỏng là nhớt và dầu. Đối với nhớt,

tiến hành lần lượt với cả 3 cánh khuấy, với dầu chỉ dùng cánh khuấy C
T2
. Ứng với mỗi
cánh khuấy phải đo 2 chế độ: có và không có tấm chặn. Vận tốc khuấy thay đổi từ 100
đến 1100 vòng/phút. Với nhớt có thể chọn vận tốc 200, 400, 600, 800, 1000. Với dầu nên
để 50, 400, 700, 900, 1100. Cụ thể như sau:
- Đầu tiên, kiểm tra dung cụ và các thiết bò thí nghiệm.
- Lắp cánh khuấy vào hệ thống (khi lắp cần chú ý không để rơi xuống làm vỡ
bình).
- Lắp tấm chặn nếu là chế độ có tấm chặn ( chú ý va chạm làm bể bình ).
- Chỉnh lực kế lò xo về 0.
- Bật động cơ (dùng tay giữ động cơ để cho lực ban đầu không làm động cơ
xoay mạnh sẽ gây ra va chạm làm hư máy).
- Chỉnh hộp số vận tốc đến mức cần thiết.
- Khi động cơ quay, lực ma sát truyền lên cánh khuấy làm cho động cơ quay
trên ổ bi. Ta gắn lò xo lực kế vào động cơ để hãm nó lại và đọc số đo trên lực kế.
- Dùng tay giữ động cơ, tháo lò xo lực kế ra, tiếp tục thay đổi vận tốc bằng
hộp số, móc lò xo lực kế vào và đọc số đo mới.
 Các chú ý khi làm thí nghiệm:
 Không cho máy chạy quá 1100vòng/phút, máy sẽ rung, nguy hiểm.
 Khi đọc vận tốc luôn thử để vận tốc ở thang 0 – 1200 rpm trước. Nếu thấy
chưa đủ chính xác thì mới giảm xuống thang đo nhỏ hơn. Tránh để kim chỉ
nhảy quá mức tối đa của thang đo.
 Mỗi khi bật tắt động cơ hay thay đổi vận tốc khuấy, phải dùng tay giữ động
cơ để cho lực ban đầu không làm cho động cơ xoay mạnh sẽ gây va chạm và
làm hư máy.
 Khi tháo lắp cánh khuấy, trục khuấy và tấm chắn phải cẩn thận để tránh làm
rơi xuống đáy bình làm vỡ bình chứa.
 Trước khi dùng lực kế phải chỉnh về “0” (khi động cơ không hoạt động).
 Khi quay hộp số để chỉnh vận tốc, phải tháo rời lò xo ra khỏi động cơ.

 Khi muốn tắt máy phải chỉnh vận tốc về “0” trước rồi mới tắt máy.
IV. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
4 . 1 Kết quả TN:
Trang 4
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
Bảng số liệu thô
Nhớt Dầu
Chế độ khuấy N
(v/ph)
F (lbf) N
(v/ph
)
F (lbf)
C
T2
C
T3
C
P2
C
T2
Không có tấm chặn
200 0.0300 0.0200 0.0300 50 0.0050
400 0.0400 0.0300 0.0400 400 0.0100
600 0.0800 0.0500 0.0600 700 0.0500
800 0.1200 0.0900 0.0700 900 0.0800
1000 0.1800 0.1000 0.1100 1100 0.1100
Có tấm chặn
200 0.0400 0.0400 0.0300 50 0.0050
400 0.0600 0.0500 0.0500 400 0.0150

600 0.0900 0.0700 0.0600 700 0.0600
800 0.1400 0.1000 0.0800 900 0.1600
1000 0.2000 0.1200 0.0900 1100 0.1800
Kết quả tính cho trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy C
T2
Chế độ
khuấy
N(v/ph) N(v/s) F(lbf) F(N) P(W) Re N
p
Không
tấm
chặn
200 3.3333 0.0300 0.1335 0.3551 181.4614 4.3796
400 6.6667 0.0400 0.1780 0.9469 362.9283 1.4598
600 10.0000 0.0800 0.3560 2.8408 544.3897 1.2976
800 13.3333 0.1200 0.5340 5.6815 725.8511 1.0949
1000 16.6667 0.1800 0.8010 10.6528 907.3180 1.0511
Trang 5
Chế độ
khuấy
N(v/ph) N(v/s) F(lbf) F(N) P(W) Re N
p
Có tấm
chặn
200 3.3333 0.0400 0.1780 0.4735 181.4614 5.8400
400 6.6667 0.0600 0.2670 1.4204 362.9283 2.1897
600 10.0000 0.0900 0.4005 3.1958 544.3897 1.4598
800 13.3333 0.1400 0.6230 6.6284 725.8511 1.2773
1000 16.6667 0.2000 0.8900 11.8365 907.3180 1.1678
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG

Kết quả tính cho trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy C
T3
Chế độ
khuấy
N(v/ph) N(v/s) F(lbf) F(N) P(W) Re N
p
Không tấm
chặn
200 3.3333 0.0200 0.0890 0.2367 126.0149 7.2642
400 6.6667 0.0300 0.1335 0.7102 252.0335 2.7244
600 10.0000 0.0500 0.2225 1.7755 378.0484 2.0181
800 13.3333 0.0900 0.4005 4.2611 504.0637 2.0433
1000 16.6667 0.1000 0.4450 5.9182 630.0819 1.4530
Kết quả tính cho trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy C
P2

Trang 6
Chế độ
khuấy
N(v/ph) N(v/s) F(lbf) F(N) P(W) Re N
p
Có tấm
chặn
200 3.3333 0.0400 0.1780 0.4735 126.0149 14.5316
400 6.6667 0.0500 0.2225 1.1837 252.0335 4.5407
600 10.0000 0.0700 0.3115 2.4857 378.0484 2.8253
800 13.3333 0.1000 0. 4450 4.7346 504.0637 2.2703
1000 16.6667 0.1200 0.5340 7.1019 630.0819 1.7436
Chế độ
khuấy

N(v/ph) N(v/s) F(lbf) F(N) P(W) Re N
p
Có tấm chặn
200 3.3333 0.0300 0.1335 0.3551 181.4614 4.3796
400 6.6667 0.0500 0.2225 1.1837 362.9283 1.8248
600 10.0000 0.0600 0.2670 2.1306 544.3897 0.9732
800 13.3333 0.0800 0.3560 3.7877 725.8511 0.7299
1000 16.6667 0.0900 0.4005 5.3264 907.3180 0.5255
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
Kết quả tính cho trường hợp khuấy dầu bằng cánh khuấy C
T2
4.2 Vẽ đồ thò
Giản đồ chuẩn số công suất khuấy cho trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy C
T2
Trang 7
Chế độ
khuấy
N(v/ph) N(v/s) F(lbf) F(N) P(W) Re N
p
Không tấm
chặn
200 3.3333 0.0300 0.1335 0.3551 181.4614 4.3796
400 6.6667 0.0400 0.1780 0.9469 362.9283 1.4598
600 10.0000 0.0600 0.2670 2.1306 544.3897 0.9732
800 13.3333 0.0700 0.3115 3.3142 725.8511 0.6387
1000 16.6667 0.1100 0.4895 6.5101 907.3180 0.6423
Chế độ
khuấy
N(v/ph) N(v/s) F(lbf) F(N) P(W) Re N
p

Không tấm
chặn
50 0.8333 0.0050 0.0223 0.0148 75.7650 12.2648
400 6.6667 0.0100 0.0445 0.2367 606.1473 0.3831
700 11.6667 0.0500 0.2225 2.0714 1060.7555 0.6255
900 15.0000 0.0800 0.3560 4.2611 1363.8246 0.6054
1100 18.3333 0.1100 0.4895 7.1611 1666.8937 0.5573
Chế độ
khuấy
N(v/ph) N(v/s) F(lbf) F(N) P(W) Re N
p
Có tấm
chặn
50 0.8333 0.0050 0.0223 0.0148 75.7650 12.2648
400 6.6667 0.0150 0.0668 0.3554 606.1473 0.5752
700 11.6667 0.0600 0.2670 2.4856 1060.7555 0.7506
900 15.0000 0.1600 0.7120 8.5222 1363.8246 1.2108
1100 18.3333 0.1800 0.80100 11.7181 1666.8937 0.9119
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
0
1
2
3
4
5
6
7
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Re
Np

co tam chan
khong tam chan
Giản đồ chuẩn số công suất khuấy cho trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy C
T3
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Re
Np
co tam chan
khong tam chan
Giản đồ chuẩn số công suất khuấy cho trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy C
P2
Trang 8
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG

0
1
2
3
4
5
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
Re
Np
co tam chan
khong tam chan
Giản đồ chuẩn số công suất khuấy cho trường hợp khuấy dầu bằng cánh khuấy C
T2
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Re

Np
co tam chan
khong tam chan
4.3. Tiên đoán công suất khuấy bồn nhớt 50m
3
:
Trang 9
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
− Chọn cánh khuấy CT2 (D=0.076m) dùng khuấy nhớt trong trường hợp
không tấm chặn.
− Giả sử:
 Bồn nhớt cần khuấy có đường kính D
/
 Chiều cao mực nhớt H
/
.
 Bình nhớt trong thí nghiệm có: Dường kính D = 25,5cm
 Chiều cao mực nhớt H = 26.5cm
 Do bồn nhớt lớn đồng dạng với bình nhớt thí nghiệm nên ta có
/
/
D
H
=
D
H
=
5.25
5.26
⇒ H

/
=
5.25
5.26
D
/
 Thể tích bồn chứa (coi là thể tích phần nhớt)
V
/
= H
/
.
4
2/
DΠ
=
4*5.25
5.26
3/
DΠ
⇒ D
/
=
3
/
5.26
5.25*4
Π
V
(Với V

/
= 50m
3
)
= 3.94m
 Chọn cánh khuấy C
T2
, không có tấm chặn

/
/
D
d
=
D
d
⇒ Đường kính cánh khuấy cần dùng
d
/
=
D
d
D
/
=
255.0
0762.0
* 3.94 = 1.18m
 Chọn các vận tốc khuấy N , ta tính được Re
/

theo công thức:
Re
/
=
n
n
Nd
µ
ρ
/2/
(N’ vòng/s)
 Tra giản đồ Np – Re của nhớt, cánh khuấy C
T2
không có tấm chặn 
tìm được các chuẩn số công suất N
/
p tương ứng => công suất khuấy P
/
theo
công thức
P = N’p.N’
3
d’
5
ρ
n
(W) với N’: vòng/s
Kết quả:
Trang 10
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG

Chế độ
Cánh
khuấy
Vận tốc
khuấy
(vòng/s
Re Np
Công suất
khuấy
P(W)
Không
tấm
chặn
CT
2
0.01 130.55 4.66
0.010
0.02 261.09 2.32
0.036
0.03 391.64 1.35
0.071
0.04 522.18 1.32
0.165
0.05 652.73 1.18
0.288
GIẢN ĐỒ CÔNG SUẤT THEO VẬN TỐC
V / BÀN LUẬN:
1) Nhận xét ảnh hưởng của tấm chặn với công suất khuấy:
− Khi lực ly tâm nhỏ, công suất khuấy lúc không có tấm chặn đạt giá trò gần như
khi có tấm chặn vì ứng với giá trò lực ly tâm nhỏ ảnh hưởng của lực này chưa đáng

kể  xoáy lốc chưa xuất hiện và dòng lưu chất chuyển động không có tương tác
nhiều với cánh khuấy và tấm chắn. Lực ma sát tác dụng lên cánh khuấy trong cả
hai trường hợp này xấp xỉ nhau.
− Khi lực ly tâm lớn và không có tấm chặn sẽ xuất hiện xoáy lốc (do sự cân bằng
giữa lực ly tâm trở nên đáng kể với trọng lực ø tạo nên chuyển động xoay tròn
của lưu chất) khi khuấy trộn ở vận tốc cao làm tiêu tốn một phần năng lượng, quá
trình tạo bọt cũng làm hao phí thêm năng lượng  mất mát một phần khả năng
khuấy trộn của hệ thống.
Trang 11
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
=> Để khắc phục sự tạo thành các xoáy lốc khi khuấy trộn ở vận tốc cao người ta lắp
thêm các tấm chặn vì:
- Khi có thêm các tấm chặn, chất lỏng ngoài tiếp xúc với diện tích của bình còn
tiếp xúc diện tích của các tấm chặn (va đập vào và chuyển động dọc theo các biên của
chúng)  làm tăng thể tích tiếp xúc  tăng lực ma sát. Vì trong bài ta xác đònh công suất
khuấy dựa trên lực ma sát truyền lên trục của động cơ và làm động cơ quay trên ổ bi 
công suất khuấy tăng.
Vậy khi có tấm chặn công suất khuấy sẽ cao hơn so với khi không có tấm
chặn.
2) Nhận xét sự tiêu thụ năng lượng đối với từng loại cánh khuấy:
− Năng lượng tiêu hao của từng loại cánh khuấy khác nhau là khác nhau.
Cánh khuấy chân vòt tiêu hao năng lượng ít hơn cánh khuấy tuabin.
− Giải thích:
 Cánh khuấy kiểu tuabin có bề mặt chòu áp lực vuông góc với phương của
dòng lưu chất  chòu sức ép trực diện của lưu chất  lực cản lớn.
 Cánh khuấy chân vòt, dòng lưu chấtõ trượt đi một phần  lực cản tác dụng
của nó cũng giảm đi.
=> Để tính công suất khuấy ta dựa trên giá trò lực ma sát giữa lưu chất với cánh khuấy 
cánh khuấy chòu tác dụng của lưu chất nhiều sẽ là cánh khuấy tiêu thụ nhiều năng lượng.
− Cùng loại một cánh khuấy kiểu tuabin thì cỡ 3” tiêu thụ nhiều năng lượng hơn cỡ

2,5”.
− Giải thích:
Khi quay trong chất lỏng, cánh khuấy sẽ chòu áp lực do dòng chất lỏng tác dụng
lên. Vì vậy cánh khuấy càng lớn sẽ có bề mặt chòu tác dụng lực càng lớn và do đó sẽ sử
dụng càng nhiều năng lượng.
3) Giải thích lý do chọn khoảng cách giữa các vận tốc trong trường hợp
khuấy dầu lớn hơn khuấy nhớt:
Để khảo sát giản đồ chuẩn số công suất khuấy ta tính công suất khuấy ứng với các
vận tốc khác nhau  cần đo lực ma sát của chất lỏng tác dụng lên cánh khuấy, lực cản
này phụ thuộc vào vận tốc chất lỏng và độ nhớt chất lỏng.
Độ nhớt của dầu µ
dầu
= 51,84cP ; nhớt µ
nhớt
= 90,89cP
 Cùng một tốc độ quay, lực ma sát giữa dầu với cánh khuấy < lực ma sát giữa nhớt với
cánh khuấy.
Vì vậy:
− Vận tốc cánh khuấy khi khuấy dầu phải thay đổi một giá trò đủ lớn (50, 400, 700,
900 và 1100 vòng/phút) mơiù thấy được sự thay đổi của các giá trò lực ma sát, nhờ đó
ta mới có thể khảo sát thấy sự thay đổi của lực ma sát.
− Trường hợp chất lỏng là nhớt, chỉ cần thay đổi một khoảng nhỏ vận tốc (200, 400,
600, 800 và 1000 vòng/phút) là đã thấy sự thay đổi của lực ma sát.
4) Trong trường hợp nào thì có xoáy phễu?
Trang 12
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
− Chất lỏng khi chuyển động trong thùng khuấy chòu tác dụng của trường lực ly tâm
cánh khuấy, cho nên bề mặt thoáng chất lỏng trong thiết bò từ phẳng chuyển thành
parabol mà đáy của nó tại tâm. Hiện tượng này gọi là sự tạo phễu trong thiết bò
khuấy.

Khi Re
k
> 300 lưu chất ở chế độ chảy xoáy và xuất hiện xoáy phễu.
− Xoáy phễu là có hại vì:
* nh hưởng không tốt đến quá trình khuấy. Từ phễu, khí có
thể xâm nhập vào môi trường lỏng  giảm hiệu quả của quá trình khuấy đồng thời cánh
khuấy chòu tác dụng của lực phụ làm tăng công suất khuấy.
− Những phương pháp làm mất xoáy phễu là:
 Đặt lệch tâm cánh khuấy vào bể khuấy, đặt nghiêng hoặc nằm ngang 
xoáy phễu được tạo thành lệch tâm sẽ va đập vào thành và dội ngược trở
lại, phá vỡ lõm xoáy mà không làm tăng diện tích tiếp xúc, tăng lực ma sát
và tăng công suất động cơ.
 Ghép thanh chắn trong thùng khuấy:
 Ghép tấm chặn ở thành thùng.
 Đặt ống tuần hoàn trung tâm.
 Đặt các ống thẳng đứng trong thùng (ống dẫn chất lỏng, nhiệt kế…)
 Nếu có tấm chặn: chất lỏng chuyển động rối va đập vào tấm chặn và truyền bớt năng
lượng cho các tấm chặn  giảm vận tốc và chuyển động dọc theo biên của các tấm chặn
 sự hình thành xoáy phễu sẽ trễ và yếu hơn, chỉ xuất hiện ở vận tốc cao.Bề mặt của
xoáy có dạng lõm xuống ở tâm vì mặt đẳng áp trên bề mặt thoáng chất lỏng là một mặt
parabol có đáy ở tâm.
5) Nhận xét mức độ tin cậy của phương pháp đồng dạng:
− Đồng dạng là gì?
Các hiện tượng cùng bản chất vật lý được gọi là đồng dạng với nhau nếu như tất cả
các đại lượng đặc trưng của chúng đồng dạng: tại các điểm tương ứng, trong các thời điểm
tương tứng, tất cả các đại lượng có hướng phải đồng dạng hình học, tất cả các đại lượng vô
hướng phải tương ứng tỷ lệ với nhau.
− Mục đích của phương pháp đồng dạng:
 Hai hệ thống đồng dạng thì có thể sử dụng giản đồ công suất của hệ thống
nhỏ suy ra cho hệ thống lớn.

 Hai mô hình là đồng dạng nếu đồng thời thỏa 3 nội dung sau:
− Đồng dạng hình học: nếu các kích thước giữa hệ thống thực và mô hình đồng
dạng tương ứng tỷ lệ với nhau.
− Đồng dạng động học: quỹ đạo chuyển động của các phần tử lưu chất tương ứng
của chúng đồng dạng hình học với nhau; giá trò vận tốc và gia tốc tại các điểm tương ứng
tại các thời điểm tương ứng tỷ lệ với nhau.
− Đồng dạng động lực học: Tại các điểm tương ứng có những lực cùng loại tác
dụng; tỷ lệ giá trò của các lực cùng loại tác dụng tại các điểm tương ứng là như nhau trong
toàn bộ thể tích hệ thống; lực tác dụng lên hệ thống thực đònh hướng thế nào thì lực tương
ứng ở mô hình cũng phải đònh hướng như vậy.
Trang 13
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
 Mô hình thỏa mãn cả 3 nội dung đồng dạng với hệ thống thực  đó là mô hình
đồng dạng hoàn hảo.
 Thực te áchỉ đạt được mô hình gần đúng, bởi vì:
− Các tiêu chuẩn đồng dạng thường không cùng thỏa mãn: trong từng trường hợp
cụ thể tùy thuộc vào chế độ động lực học vượt trội nào đó của mô hình và thiết bò thực tế
mà người ta sử dụng các đại lượng đặc trưng tương ứng  xây dựng mô hình theo đại
lượng đó, các tiêu chuẩn cố gắng giảm khác biệt.
− Kích thước không gian của hệ thống quá khác biệt, mô hình quá nhỏ  khó khăn
trong thí nghiệm; mô hình quá lớn  ảnh hưởng của sức căng bề mặt trở nên rõ rệt 
làm sai lệch kết quả.
− Không xem xét hết tất cả các loại lực tác dụng lên hệ thống lớn, nhỏ (vì sẽ có
lực được bỏ qua khi xem xét mô hình nhỏ)
− Khi tính toán cho những hệ thống nhỏ thì sai số nhỏ nhưng khi áp dụng cho hệ
thống lớn sẽ đưa đến một sai số lớn hơn nhiều theo qui tắc đồng dạng. Các sai số này có
thể do khi đọc lực kế, do trục khuấy bò lệch tâm.
Do đó, khi đem mô hình gần đúng áp dụng vào hệ thống thực, ta cần có những hệ số
hiệu chỉnh.
Như vậy phương pháp khuếch đại đồng dạng chỉ đáng tin cậy trong một khoảng biến đối

không lớn lắm về kích thước và phải có các yếu tố hình học hoàn toàn tương hợp.
Phân tích trường hợp “bồn nhớt 50m
3
”:
Ta xây dựng bồn nhớt theo đồng dạng hình học (kích thước tỷ lệ) và đồng dạng động học
(căn cứ trên đồ thò N
p
– Re)  xác đònh công suất khuấy.
Theo cách này ta cũng mắc nhiều sai số, nguyên nhân do:
 Sai số trong quá trình thí nghiệm: do đọc lực kế sai, chỉnh vận tốc không
chính xác, sai số do tính toán, vẽ đồ thò… được nhân lên nhiều lần.
 Chọn giá trò vận tốc để tính Re và tra chuẩn số công suất trên giản đồ, ta
phải chọn vận tốc rất nhỏ so với thực tế (thậm chí là nhỏ hơn trong thí
nghiệm) do giản đồ chỉ chứa các giá trò Re<1000  đồ thò Công suất – Vận
tốc vẽ được do tiên đoán cũng khó áp dụng trong thực tế.
 Khi tính toán đã chọn 50m
3
là thể tích của khối nhớt trong bồn. Thực tế nhớt
không chiếm trọn thể tích bình chứa.
6) Chuyển sang giai đoạn chuyển giao công nghệ:
− Sau khi xây dựng thành công bồn 50m3, chuyển sang giai đoạn chuyển giao
công nghệ, nếu được yêu cầu, ta sẽ đưa cho kỹ sư vận hành thiết bò giản đồ chuẩn
sốcông suất theo vận tốc vì từ giản đồ này ta có thể xây dựng giản đồ công suất theo
vận tốc đối với cả 2 mô hình, đồng dạng hay không đồng dạng hòan toàn.
Trang 14
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
VI. PHỤ LỤC:
Đổi đơn vò tính :
1 mã lực (HP) = 735,6 W.
1 lbf = 4,45 N.

1 inch = 0,0254 m.
1vòng/phút = 1/60 vòng/s.
1cP = 10
-3
Pa.s
1. Các chuẩn số :
- Chuẩn số công suất
ρ
53
dN
P
N
p
=
- Chuẩn số Reynolds của cánh khuấy
Re =
d N
2
ρ
µ
Trong đó :
- P : Công suất khuấy (W).
- N : Vận tốc cánh khuấy (v/s).
- d : Đường kính cánh khuấy (m)
- ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng khuấy (kg/m
3
).
- µ : Độ nhớt động lực học chất lỏng khuấy (N/s.m).
Công thức: P = 2.F r N
r = 5 inch.

2. Các số liệu:
 Nhớt:
ρ = 852.15 Kg/m
3
 = 0.09089 N/sm
Chiều cao cột nhớt: h = 26.5 cm
Đường kính thùng :D = 25.5 cm
 Dầu:
ρ = 811.75 Kg/m
3
 = 0.05184 N/sm
 Đường kính cánh khuấy:
CT2 : d= 2.5 inch
CT3 : d= 3 inch
CP2 : d= 3 inch
Trang 15
Bài Thí Nghiệm: KHUẤY CHẤT LỎNG
VII. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
[1]. Bộ môn Máy – Thiết bò trường Đại học Bách Khoa Tp. Hồ Chí Minh, “ Giáo trình thí
nghiệm quá trình – thiết bò”.
[2] Các tác giả, “ Sổ tay quá trình và thiết bò công nghệ hóa chất”, Tập 1, NXB Khoa học
và kỹ thuật, Hà Nội, 1999.
[3] Nguyễn Văn Lụa, “ Các quá trình và thiết bò hóa chất trong công nghệ hóa chất và
thực phẩm”, Tập 1, NXB Đại học quốc gia TP.Hồ Chí Minh, 2000.
[4] Các tác giả, “ Quá trình và thiết bò công nghệ hóa học”, Tập 10, NXB Trường Đại học
Bách Khoa TP.Hồ Chí Minh.
[5] Các tác giả, “ Giáo trình cơ lưu chất”, NXB Trường Đại học Bách Khoa TP.Hồ Chí
Minh, tr 107-123.
Trang 16