Thí nghiệm quá trình thiết bị chương 1

Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
I/ TRÍCH YẾU
1) Mục đích:
− Khảo sát giản đồ công suất với nhiều hệ thống khuấy có hình dáng khác
nhau.
− Xem xét sự phụ thuộc của công suất khuấy trộn đối với các đại lượng : đặc
tính chất lỏng, hình dạng cánh khuáy, chế độ khuấy
2) Tiến hành thí nghiệm :
Thiết lập các hệ thống khuấy khác nhau về
− loại cánh khuấy
− chế độ khuấy(có và không có tấm chặn),
− chất lỏng có độ nhớt và khối lượng riêng khác nhau.
− Vận tốc khuấy.
 Với 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 :
− Mỗi thí nghiệm, từ các cặp số liệu (N, F
f
) đo được  tính được các chuẩn
số Re, Fr  tính được huẩn số công suất khuấy P
0
.
− Tiếp đó, ta xây dựng giản đồ công suất khuấy đối với mỗi loại cánh khuấy
ứng với các chế độ khuấy và chất lỏng khuấy.
− Mục đích : đánh giá sự khác nhau về công suất khuấy ở mỗi chế độ khuấy
(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
.
• Rút ra nhận xét và bàn luận
II/ LÝ THUYẾT
a)Khái niệm khuấy
− Khuấy là quá trình làm giảm sự không đồng nhất trong chất lỏng. Đó là sự
chênh lệch về nồng độ, độ nhớt, nhiệt độ… ở những vò trí khác nhau trong lòng
chất lỏng.
Trang 1
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
b) Xác đònh công suất cánh khuấy P:
− Công suất khuấy P phụ thuộc nhiều yếu tố được biễu như sau:


,,,,,,,( ZHDdNfP
ρµ
=
các kích thước khác)
Với:
• Vận tốc của cánh khuấy N (vòng/s).
• Đường kính của cánh khuấy d (m).
• Đặc tính của chất lỏng: độ nhớt µ và khối lượng riêng ρ.
• Mức chất lỏng trong bình chứa H (m).
• Đường kính bình chứa D
t
(m) và nhiều thừa số hình dạng khác (S
1
, S
2
)

như loại cánh khuấy, hình dáng của bình chứa, số tấm chắn
 Bằng phương pháp phân tích thứ nguyên, người ta thiết lập các phương trình
chuẩn số tính công suất khuấy dưới dạng:

ρ

53
dNNP
p
=
Trong đó
N
p
là 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 & lực trọng
trường, đặc trưng cho sự hình thành xoáy phễu.
Có 3 phương pháp xác đònh chuẩn số công suất N
p
− Xác đònh N
p
theo phương pháp giải tích
− Xác đònh N
p
theo phương trình chuẩn số
− Xác đònh N
p
theo đồ thò (dùng giản đồ công suất).
 Cách xác đònh Np dựa vào giản đồ chuẩnsố 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.
 Ta có thể dùng một mặt phẳng 3 chiều Re – Fr - N
P
để mô tả mối quan hệ Re – Fr
- N
P

Từ giản đồ 3 chiều , ta có thể quy về giản đồ 2 chiều biểu thò mối quan hệ giữa N
P
và
Re, bỏ qua ảnh hưởng của Fr ( do đa số hệ thống thực, Fr không phải là yếu tố ảnh
Trang 2
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
hưởng quyết đònh lên N
P
. Fr thường chỉ tính đến khi mặt thoáng chất lỏng không còn ở
dạng phẳng do ảnh hưởng của tốc độ quay
c) 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 vôthứ 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 được cho cả haivà có thể dùng để
tiên đoán công suất cũng như cường độ khuấy trong nhà máy: đây là nguyên
tắc khuếch đại đồng dạng.
− 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:
- 2 bình chứa dầu và nhớt.
- 2 cánh khuấy turbine C
T2
, C
T3
và một 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(rpm)
bằng hộ số.Động cơ được đặt trwn 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).

Trang 3
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
2)Phương pháp đo:
Nguyên tắc :
− Khi cánh khuấy đang quay, lực ma sát truyền lên trục của động cơ và làm cho
động cơ quay trên ổ bi. Gắn lực kế lò xo vào động cơ để hãm nó lại thì sức
căng của lò xo ứng với lực ma sát F

giữa chất lỏng và cánh khuấy.
− Từ đó tính được công suất khuấy :
P = 2π.F r N
Với:
R:khoảng cách từ vò trí gắn ló xo đến trục động cơ (trong bài r=5inch)
F : lực ma sát giữa chất lỏng và cánh khuấy
Vận tốc khuấy N: đọc thẳng trên vận tốc kế bằng đơn vò vòng/phút (rpm).
3) Chú ý khi thao tác :
− Không cho máy chạy quá 1000vòng/phút, máy sẽ rung, nguy hiểm.
− Vận tốc kế phải điều chỉnh ở thang đo thích hợp để tránh hư hỏng vận tốc kế.
− Khi bật tắt động cơ hoặc thay đổi vận tốc khuấy, phải luôn giữ động cơ để tránh
làm động cơ xoay mạnh, gây va chạm và hư máy.
− Khi thao tác tháo, lắp 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.
5) Cách tiến hành :
− Thí nghiệm thực hiện với hai chất lỏng:ø nhớt và dầu.
− Đối với nhớt:tiến hành với cả ba cánh khuấy CT2, CT3, CP2 và 5 chế độ vận
tốc 200, 400, 600, 800, 1000 rpm.
− với dầu chỉ dùng cánh khuấy CT2 , 5 chế độ vận tốc 50, 400, 700, 900, 1100
rpm.

− Ứng với mỗi cah1 khuấy đo hai chế độ: có và không có tấm chặn.Vận tốc
khuấy thay đổi từ 100-1100 rpm.
− Trình tự tiến hành:
− Kiểm tra hệ thống
− Dời bình khuấy vào vò trí khuấy
Trang 4
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
− Lắp trục cánh khuấy vào máy khuấy
− Lắp tấm chặn ( tuỳ yêu cầu bài thí nghiệm)
− Bật cầu dao, chỉnh thang đo vận tốc bằng núm vặn
− Trả lưu kế và vận tốc kế về 0
− Bật máy , dùng tay giữ động cơ
− Chỉnh vận tốc bằng hộp số(quan sát giá trò vận tốc trên kim đồng hồ )
− Móc lò xo vào lực kế. Thả tay giữ máy ra , đọc giá trò ghi trên lực kế
− Chuyển sang vận tốc khác : dùng tay giữ máy , tháo lò xo ra, điều chỉnh lực kế
vê 0 ,điều chỉnh vận tốc tiếp thheo
− Kết thúc thí nghiệm: tháo lò xo ra , trả vận tốc kế về 0 , tắt máy , tắt cầu dao.
IV/ KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
4.1 Kết quả TN
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
Báo cáo 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
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
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 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
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
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
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
Kết quả tính cho trường hợp khuấy dầu 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
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

Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
4.2/ VẼ ĐỒ THỊ
Giản đồ chuẩn số công suất khuấy cho trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy C
T2
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
Trang 8
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
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
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
Trang 9
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG

-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
V/ TÍNH TOÁN
Các thông số cần thiết:
- Đường kính bình nhớt D
N
= 25.5cm
- Đường kính cánh khuấy: CT
2
: d = 3 inch; CT
3
: d = 2,5 inch; CP

2
: d = 3 inch
- Khối lượng riêng của nhớt và dầu lần lượt là:

3
/15,852 mkg
N
=
ρ
,
3
/75,811 mkg
d
=
ρ
- Độ nhớt của nhớt và dầu lần lượt là:
cpcp
dN
84,51,89,90 ==
µµ
- Chiều cao mực chất lỏng: nhớt :H
N
= 26.5cm
1) Đổi dơn 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.
Trang 10
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG

2) Các chuẩn số :
- Chuẩn số công suất
P
P
N d
0
3 5
=
ρ
- Chuẩn số Reynolds của cánh khuấy
Re =
d N
2
ρ
µ
- Chuẩn số Froude
Fr
N d
g
=
2
Trong đó :
• P : Công suất khuấy (W).
• N : Vận tốc cánh khuấy (1/séc).
• d : Đường kính cánh khuấy (m)
• ρ : Khối lượng riêng của chất lỏng khuấy (kg/m
3
).
• : Độ nhớt động lực học chất lỏng khuấy (N/s.m).
3) Tiên đoán công suất khuấy bồn nhớt 50m

3
:
- Chọn cánh khuấy CT2 (D=0.076m) dùng kguấy 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

-
Trang 11
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
- 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 12
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
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
GIẢN ĐỒ CÔNG SUẤT THEO VẬN TỐC
V/ BÀN LUẬN:
1) Nhận xét ï ảnh hưởng của tấm chặn với công suất khuấy:

- Khi lực ly tâm nhỏ công suất khuấy khi không có tấm chắn đạt giá trò gần như
khi có tấm chắn vì ng với giá trò lực ly tâm nhỏ  ảnh hưởng của lực này
Trang 13
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
chưa đáng ke 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 chắn sẽ xuất hiện xoáy lốc (do sự cân bằng
giữa lực ly tâm đã trở nên đáng kể với trọng lực ø tạo nên chuyển động xoay
tròn của lưu chất) khi khuấy trộn ở vận tốc cao 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
=> Để khắc phục sự tạo thành các xoáy lốc khi khuấy trộn ở vận tốc cao ta lắp
thêm các tấm chặn vì
- Khi có thêm các tấm chắn, chất l ỏng ngoài diện tích tiếp xúc 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  lực ma sát sẽ tăng và do trong bài
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 thì công suất khuấy sẽ cao hơn so với khi không có tấm
chặn.
 Thực tế trong thí nghiệm:
• Trường hợp cánh khuấy C
T2
:
- Khuấy dầu: Khi vận tốc khuấy nhỏ, công suất khuấy khi có tấm
chặn bằng với khi không có tấm chặn còn khi vận tốc khuấy lớn
(≥400rpm) thì công suất khuấy khi có tấm chặn lớn hơn không có
tấm chặn.
- Khuấy nhớt : trong mọi vận tốc khảo sát, công suất khuấy khi có
tấm chặn luôn lớn hơn khi không có tấm chặn  đúng với lý
thuyết
• Trường hợp cánh khuấy C
T3
: trong mọi vận tốc khảo sát, công suất

khuấy khi có tấm chặn luôn lớn hơn khi không có tấm chặn  đúng
với lý thuyết
• Trường hợp cánh khuấy C
P2
: ở vận tốc (200-400rpm) công suất khi có
tấm chặn bằng với công suất khi không có tâm chặn,các trường hợp
còn lại thì lớn hơn
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
Trang 14
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
• 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.
• 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
• 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.
Câu 4 : Trong trường hợp nào thì có xoáy phễu?
- 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 (như hình vẽ). 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.
Trang 15
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
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 đậm 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,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
Câu 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:
- 2 hệ thống đồng dạng thì có thể sử giản đồ công suất của hệ thống nhỏ suy ra
cho hệ thống lớn.
- Hai mô hình đồng dạng nếồng 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.
 Mô hình thỏa mãn cả 3 nội dung đồng dạng với hệ thống thực  đó là mô
hình đồng dạng hoàn hảo.
Trang 16
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
 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 ứngù  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 :ù 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 nhiêù 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.
Câu 6 :
- 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
• Giản đồ này nói lean được mối quan hệ Re,Np, chế độ có hay không
có tấm chặn
• 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 17
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
VI./ PHỤ LỤC
• Đơn vò:
1 lbf = 4,45 N
1 inch = 0,0254m
1 v/ph = 1rpm = 1/60 v/s

1 cP = 10
-3
Pa.s
Đổi dơn 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.
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 = 2π.F r N
r = 5 inch.
2. Các số liệu:
Nhớt:
ρ = 852.15 Kg/m
3
µ = 0.09089 N/sm
Chiều cao cột nhớt: h = 25.8 cm
Đường kính thùng :D = 24.6 cm
Chiều cao: H = 46.3 cm
Dầu:
ρ = 811.75 Kg/m
3
Trang 18
Báo cáo thí nghiệm : KHUẤY CHẤT LỎNG
µ = 0.05184 N/sm
Chiều cao cột dầu: h = 31.5 cm
Đường kính thùng :D = 28.4 cm
Chiều cao: H = 45.7 cm
Đường kính cánh khuấy:
CT2 : d= 2.5 inch
CT3 : d= 3 inch
CP2 : d= 3 inch
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 19