Báo cáo khuấy chất lỏng

Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

BÀI 3: KHUẤY CHẤT LỎNG
1.TRÍCH YẾU
1.1. Mục đích :
Khảo sát giản đồ chuẩn số công suất khuấy Np với nhiều hệ thống có hình dạng khác nhau.
1.2. Cơ sở lý thuyết
1.2.1. Khái niệm cơ bản
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.
Trong các hệ thống khuấy, một trong những vấn đề được đặt ra là tiên đoán công suất tiêu tốn
cho một hệ thống nhất đònh.
1.2.2. Phân tích thứ nguyên
Công suất khuấy P phụ thuộc vào: ƒ
• Vận tốc cánh khuấy N, v/s; ƒ
• Đặc tính của chất lỏng: độ nhớt , khối lượng riêng; ƒ
• Đường kính cánh khuấy d, m; ƒ
• Đường kính bình khuấy D (m) và cấu trúc bình khuấy (loại cánh khuấy, hình dạng bình
chứa, số tấm chắn,…).
Như vậy ta có được quan hệ:
P = f(N,d,,,D,H,Z, các kích thước hình học khác) (1)

Phân tích thứ nguyên cho thấy:

 d 2 Nρ N 2 d d Z H 
P

=
f

;
; ; ;  (2)
g D D D 
N 3d 5 ρ
 µ

Trang 1

1


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

Trong đó:
•

•

Np =

Re =

P
: chuẩn số công suất, có ý nghóa của một thừa số ma sát.
N d ρ
3

d 2 Nρ

: chuẩn số Reynold của cánh khuấy, tỉ số giữa lực ly tâm và lực ma sát. Nó đặc trưng
µ

cho chế độ chảy của lưu chất trong bình khuấy.
•

Fr =

N 2d
: chuẩn số Froude, tỉ số giữa lực ly tâm và lực trọng trường, đặc trưng cho sự hình
g

thành xoáy phễu.
•

d Z H
; ;
: các thừa số hình dạng của hệ thống
D D D

Giữa các hệ thống thỏa mãn điều kiện đồng dạng hình học, các thừa số hình dạng bằng nhau. Ta
có thể bỏ qua ảnh hưởng của chúng, vì thế:
NP = f(Re,Fr) (3)
1.2.4. Giản đồ công suất
Công thức để xác đònh công suất khuấy trộn:
P=NPN3d5ρ
Trong đó: NP phụ thuộc vào hai chuẩn số Re và Fr. Việc xác đònh chuẩn số công suất N P bằng
giải tích cho đến nay vẫn còn rất khó khăn. Vì thế, người ta dùng thực nghiệm để xây dựng quan hệ
giữa ba chuẩn số nói trên. Thông thường, người ta tìm cách cố đònh một trong hai thông số, giả sử là
Re) ở một giá trò Re1 nào đó, làm thí nghiệm với các giá trò Fr1, Fr2,…để được các NP tương ứng. Sau đó

sẽ thay đổi Re đến các Re 2, Re3,… và lặp lại quy trình. Dễ thấy rằng ta sẽ có được một mặt phẳng
trong hệ tọa độ Re-Fr-NP để mô tả phương trình (3).

Từ giản đồ 3 chiều người ta sẽ chuyển về 2 chiều để có thể sử dụng. Tuy nhiên, người ta nhận
thấy rằng đối với đa số các hệ thống thực, Fr không phải là yếu tố ảnh hưởng quyết đònh lên NP. Do
đó ta có thể vẽ đồ thò thể hiện quan hệ giữa NP và Re và bỏ qua Fr. Đồ thò mô tả quan hệ đó gọi là

Trang 2

2


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

giản đồ chuẩn số công suất khuấy. Sinh viên có thể tìm hiểu một số giản đồ đã được xây dựng trong
các tài liệu tham khảo. Hai giản đồ dưới đây được trích lại từ tài liệu [1].
1.3. Thiết bị thí nghiệm:
• 2 bình chứa dầu và nhớt.
• 2 cánh khuấy turbine CT2 (lớn), CT3 (nhỏ) và 1 cánh khuấy chân vòt CP2.
• 2 bộ tấm chặn cho 2 bình khuấy gồm 4 cánh/bộ.
• 1 động cơ 1 Hp có thể thay đổi tốc độ từ 0 đến 1200 vòng/phút (rpm) bằng hộp số. Động cơ
được đặt trên ổ bi.

1.4. Phương pháp TN:
a) Trình tự thí nghiệm
1. HOẠT ĐỘNG:
- Đẩy bồn chứa dầu hoặc nhớt vào vò trí. Chú ý bảo đảm cho vò trí cánh khuấy ngay tâm của bồn.
- 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.
- Xoay công tắc (màu đen bên dưới) theo chiều kim đồng hồ, motor cánh khuấy quay.
- Nhấp nút bấm trên hoặc dưới (bên phải bảng điều khiển) để điều chỉnh số vòng quay của motor.
2. NGƯNG:
- Xoay công tắc (màu đen) ngược chiều kim đồng hồ. Motor cánh khuấy ngừng hoạt động.
- Tắt CB.
b) Nội dung thí nghiệm:
Thí nghiệm được thực hiện với 2 chất lỏng là dầu và nhớt. Đối với nhớt tiến hành lần lượt với
cả 3 cánh khuấy, với dầu chỉ dùng cánh khuấy turbine lớn CT2. Ứng với mỗi loại cánh khuấy phải đo
hai chế độ: có và không có tấm chặn. Vận tốc khuấy thay đổi từ 50 đến 900 vòng/phút. Với nhớt có
thể vận tốc 200, 400, 600, 700, 800. Với dầu nên để 50,100, 700, 900.
Do yêu cầu tính công suất khuấy dựa vào hiệu số công suất của trường hợp có và không có
chất lỏng tương ứng với loại cánh khuấy cùng tốc độ nên phải tiến hành thí nghiệm ở trường hợp có
chất lỏng (full) và không có chất lỏng (empty). Nội dung trên đây có thể thay đổi tùy theo giáo viên
hướng dẫn.
Chú ý:
- Không nên chạy máy quá 1000 vòng/phút. Máy sẽ rung, nguy hiểm.
- Mỗi khi bật tắt động cơ hay thay đổi tốc độ khuấy phải dùng tay giữ động cơ để cho lực ban
đầu không làm động cơ xoay mạnh mẽ gây va chạm và hư máy.
- Khi tháo lắp cánh khuấy, trục không để rơi xuống bình dễ làm vỡ bình.

Trang 3

3


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

c) Cách tính công suất khuấy:
Công suất khuấy được tính như sau:
P mixer = Pfull – Pempty
Ở đây Pfull và Pempty là công suất tiêu thụ điện khi có chất lỏng và khi không có chất lỏng
P full = Ufull.Ifull.k
P empty = Uempty.Iempty.k
• Ufull, Uempty – điện thế nguồn
• V. U được đọc trên đồng hồ Volt của tủ điệ.
• Ifull, Iempty – cường độ dòng điện tiêu thụ.
• I được đọc trên đồng hồ Ampe của tủ điện.
• k – hệ số. Nhận k = 0,9
2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
2.1. Trường hợp khuấy dầu bằng cánh khuấy CT2
• Có cánh chặn

N
(v/p)

Re

Khơng có chất lỏng
(Empty)

Có chất lỏng
(Full)

Uempty

Iempty

Ufull

Ifull

Pempty

Pfull

Pmixer

Np

50

253.183

218.200

0.550

198.500

0.837

108.009

149.530

41.521

1351.385

101

511.429

218.601

0.592

197.900

0.970

116.471

172.767

56.296

222.163

701

3549.624

219.301

0.711

198.700

1.577

140.331

282.015

141.684

1.671

899

4552.228

218.212

0.781

198.200

2.144

153.381

382.447

229.066

1.281

Pempty

Pfull

Pmixer

Np

•

N
(v/p)

Khơng cánh chặn

Re

Khơng có chất lỏng
(Empty)

Có chất lỏng
(Full)

Uempty

Iempty

Ufull

Ifull

50

253.183

218.200

0.550

199.000

0.797

108.009

142.743

34.734

1130.477

101

511.429

218.601

0.592

203.400

0.968

116.471

177.202

60.731

239.666

701

3549.624

219.301

0.711

203.900

1.124

140.331

206.265

65.935

0.778

899

4552.228

218.212

0.781

204.100

1.319

153.381

242.287

88.906

0.497

Trang 4

4


Thí nghiệm Quá trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

Giản đồ chuẩn số công suất khuấy trường hợp khuấy dầu bằng cánh khuấy CT2
(có cánh chặn và không có cánh chặn)
2.2. Trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy CT2
• Có tấm chặn
Không có chất lỏng
(Empty)

Có chất lỏng
(Full)

Uempty

Iempty

Ufull

Ifull

701.327

218.700

0.592

201.100

401

1406.231

219.891

0.667

599

2100.615

219.396

701

2458.327

800

2805.519

N
(v/p)

Re

200

•

Pempty

Pfull

Pmixer

Np

1.005

116.523

181.895

65.372

91.169

201.700

1.069

132.001

194.056

62.055

21.526

0.697

203.300

1.433

137.627

262.196

124.569

19.365

218.495

0.729

202.900

1.787

143.416

326.324

182.909

20.761

219.400

0.755

209.900

2.003

149.082

378.387

229.304

19.984

Không có tấm chặn

Trang 5

5


Thí nghiệm Quá trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

Không có chất lỏng

Có chất lỏng

Uempty

Iempty

Ufull

Ifull

701.327

218.700

0.592

198.900

401

1406.231

219.891

0.667

599

2100.615

219.396

701

2458.327

800

2805.519

N
(v/p)

Re

200

Pempty

Pfull

Pmixer

Np

0.999

116.523

178.831

62.308

86.896

198.000

1.061

132.001

189.070

57.070

19.797

0.697

197.700

1.280

137.627

227.750

90.123

14.010

218.495

0.729

200.300

1.376

143.416

248.052

104.636

11.877

219.400

0.755

201.900

1.512

149.082

274.746

125.663

10.952

Giản đồ chuẩn số công suất khuấy trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy CT2
(có cánh chặn và không có cánh chặn)
2.3. Trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy CT3
• Có tấm chặn
N
Re
Không có chất lỏng
Có chất lỏng
(v/p)
(Empty)
(Full)

Trang 6

Pempty

Pfull

Pmixer

Np

6


Thí nghiệm Quá trình và thiết bị

200
401

599
701
800
•
N
(v/p)
200
401
599
701
800

175.332
351.558
525.154
614.582
701.380

Uempty
218.300
218.960
218.797
218.802
219.000

Iempty
0.580
0.619
0.680
0.699

0.725

Không có tấm chặn
Không có chất lỏng
(Empty)
Re
Uempty
Iempty
175.332
218.300
0.580
351.558
218.960
0.619
525.154
218.797
0.680
614.582
218.802
0.699
701.380
219.000
0.725

KHUẤY CHẤT LỎNG
Ufull
203.400
203.800
206.200
204.300

205.000

Ifull
0.942
0.977
0.991
1.027
1.079

Có chất lỏng
(Full)
Ufull
Ifull
204.700
0.934
203.000
0.971
204.500
0.978
203.200
0.990
204.000
1.012

113.953
121.983
133.904
137.648
142.898

172.443
179.201
183.910
188.834
199.076

58.490
57.219
50.006
51.186
56.178

2610.272
635.144
248.757
185.916
156.669

Pempty

Pfull

Pmixer

Np

113.953
121.983
133.904
137.648

142.898

172.071
177.402
180.001
181.051
185.803

58.118
55.419
46.097
43.403
42.906

2593.670
615.163
229.311
157.647
119.657

Giản đồ chuẩn số công suất khuấy trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy CT3
(có cánh chặn và không có cánh chặn)
2.4. Trường hợp khuấy dầu bằng cánh khuấy CP2
•

N
(v/p)

Có tấm chặn

Re

Không có chất lỏng
(Empty)
Uempty
Iempty

Có chất lỏng
(Full)
Ufull
Ifull

Trang 7

Pempty

Pfull

Pmixer

Np

7


Thí nghiệm Q trình và thiết bị
200
401
599
701

800
•
N
(v/p)
200
401
599
701
800

701.327
1406.231
2100.615
2458.327
2805.519

217.900
218.694
218.397
218.495
218.000

0.601
0.658
0.709
0.729
0.760

Khơng có tấm chặn
Khơng có chất lỏng

(Empty)
Re
Uempty
Iempty
701.327
217.900
0.601
1406.231
218.694
0.658
2100.615
218.397
0.709
2458.327
218.495
0.729
2805.519
218.000
0.760

KHUẤY CHẤT LỎNG
207.000
207.100
205.500
207.800
207.300

0.994
1.115
1.144

1.213
1.257

Có chất lỏng
(Full)
Ufull
Ifull
201.000
0.995
202.700
1.017
201.800
1.038
201.400
1.098
209.500
1.172

117.862
129.511
139.359
143.355
149.112

185.182
207.825
211.583
226.855
234.518

67.320
78.314
72.224
83.501
85.406

28.168
4.065
1.125
0.811
0.558

Pempty

Pfull

Pmixer

Np

117.862
129.511
139.359
143.355
149.112

179.996
185.531
188.522
199.023

220.981

62.133
56.021
49.162
55.669
71.869

25.998
2.908
0.766
0.541
0.470

Giản đồ chuẩn số cơng suất khuấy trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy CP2
(có cánh chặn và khơng có cánh chặn)
3. BÀN LUẬN:
1. Ảnh hưởng của tấm chặn đến công suất khuấy:
- Trong các thí nghiệm, ta luôn thấy với cùng một vận tốc khuấy, trường hợp lắp tấm chặn sẽ có
chuẩn số công suất (hay công suất) khuấy cao hơn so với không lắp tấm chặn.
Khi vận tốc khuấy nhỏ, công suất khuấy khi có và không có tấm chặn chênh lệch
không nhiều.Vì lúc này ảnh hưởng lực ly tâm không đáng kể, lúc này chưa xuất hiện xoáy phễu, dòng
lưu chất không tác dụng nhiều với tấm chặn nên ảnh hưởng của tấm chặn không thể hiện rõ.

Trang 8

8


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

Khi vận tốc khuấy lớn, lực ly tâm cũng lớn, xuất hiện xoáy phễu trong thiết bò không
có tấm chặn.Nếu có tấm chặn, trở lực cản trở dòng chảy xoáy tròn của chất lỏng trong bồn khuấy
tăng, chất lỏng sẽ va đập vào các tấm chặn, truyền bớt năng lượng, giảm vận tốc, chảy theo biên tấm
chặn, không tạo thành xoáy phễu. Khi đó chất lỏng ngoài tiếp xúc với bình còn ma sát với tấm chặn,
mất thêm năng lượng , đồng thời chất lỏng dội ngược về va chạm nhiều hơn với cánh khuấy, nên công
suất khuấy khi có tấm chặn cần phải lớn hơn. Trong trường hợp có tấm chặn nếu dùng một công suất
bằng với trường hợp không lắp tấm chặn thì do trở lực dòng chảy đó, vận tốc khuấy sẽ đạt giá trò thấp
hơn. Vì vậy, để đảm bảo được vận tốc khuấy cần thiết, ta phải cung cấp một công suất lớn hơn trường
hợp không lắp tấm chặn
-Trong bài thí nghiệm, công suất khuấy (P) được tính theo công thức : P = N P.N3.d5.ρ (W). Có
thể thấy công suất khuấy tỉ lệ thuận với chuẩn số công suất khuấy N P. Do đó có thể dựa vào giản đồ
công suất khuấy để nhận xét. Kết quả thí nghiệm thực tế tương đối chính xác so với lí thuyết. Trường
hợp lắp tấm chặn chuẩn số công suất khuấy cao hơn hẳn so với thành trơn => Công suất khuấy cao
hơn.
2. Sự tiêu thụ năng lượng của từng loại cánh khuấy
Với cùng một loại cánh khuấy và cùng điều kiện thí nghiệm về các thông số khác, đường kính
cánh khuấy càng lớn thì năng lượng tiêu thụ càng lớn.
Trong trường hợp đó, năng lượng tiêu thụ phụ thuộc vào tiết diện vuông góc với vận tốc dài
của cánh khuấy. Tiết diện càng lớn, lực cản của chất lỏng lên cánh khuấy càng lớn năng lượng tiêu
hao để thắng lực cản đó càng lớn.
Lực cản này được biểu diễn bởi phương trình của Newton :

-

P = µ. A.

dv

dy

Trong đó :
• P : Lực cản (N).
• µ : Hệ số nhớt động lực học (N.s/m2).
• A : Tiết diện vuông góc với vận tốc dòng chảy.
• dv/dy : Gradient vận tốc lưu chất theo phương vuông góc dòng chảy.
Trong thí nghiệm, ta thấy
- Cánh khuấy CT2 tiêu thụ năng lượng lớn hơn cánh khuấy C T3, thể hiện ở chỗ công suất khuấy
lớn hơn. Vì: cánh khuấy CT2 có đường kính 3 inch, cánh khuấy CT3 có đường kính 2.5 inch diện tích
bề mặt vuông góc vận tốc dài cánh khuấy của cánh khuấy CT3 lớn hơn.
- Cánh khuấy CP2, tuy có đường kính bằng với cánh khuấy C T3, tuy nhiên cấu tạo của nó có
dạng chong chóng, phần tiết diện vuông góc với vận tốc dài của nó bé hơn cả cánh khuấy C T3 vì thế
nó tiêu thụ năng lượng thấp nhất. Có một điểm cần lưu ý là do cấu tạo như chong chóng, cánh khuấy
CP2 sẽ làm tăng lực đẩy theo chiều trục, vì vậy nó sẽ tăng cường khuấy trộn dọc.
•

Xét thực tế bài thí nghiệm, kết quả tương đối chính xác so với lí thuyết. Vẽ giản đồ so sánh
công suất tiêu thụ của các loại cánh khuấy trong trường hợp khuấy nhớt (có tấm chặn và
không có tấm chắn) có thể thấy được mối tương quan này. Như vậy ta có thể thấy mức tiêu thụ
năng lượng của các loại cánh khuấy lần lượt là
CT2 > CT3 > CP2
Ngoài ra, trên đồ thò có một số điểm không chính xác là do sai số trong quá trình thí nghiệm.

Trang 9

9


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

3. Khoảng cách giữa các vận tốc trong trường hợp khuấy dầu lớn hơn khuấy nhớt:
Theo hướng dẫn thí nghiệm : với nhớt có thể chọn vận tốc 200, 400,600, 800 và 1000; với dầu
có thể chọn 50, 400, 700, 900, 1100.
Do độ nhớt của dầu nhỏ hơn nhiều so với nhớt, chỉ gần bằng phân nửa. Vì vậy lực ma sát đo
được khi khuấy dầu sẽ nhỏ hơn khi khuấy nhớt. Nếu lấy khoảng vận tốc khuấy hai chất lỏng giống
nhau thì khoảng cách giữa các lực đo được khi khuấy dầu sẽ nhỏkhó phân biệt. Vì vậy, khoảng cách

Trang 10

10


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

vận tốc của thí nghiệm khuấy dầu phải lớn hơn thí nghiệm khuấy nhớt để tăng khoảng cách các lực
ma sát đo đượcdễ đọc giá trò trên lực kế.
Khi làm thí nghiệm, vận tốc chọn với nhớt 300, 400, 500, 600; với dầu 200, 300, 400, 500.
Khoảng cách giữa vận tốc khi đo với dầu và nhớt không chênh lệch nhau nên đọc giá trò có phần khó
khăn do biên độ dao động của lực kế nhỏ.
4. Trong trường hợp nào thì có xoáy phễu ? Xoáy phễu có lợi hay không. Có những phương án
nào làm mất xoáy phễu ? Bề mặt của xoáy phễu lõm xuống hay lồi lên? Tại sao?
• 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.
• Xoáy phễu xuất hiện khi vận tốc xoay của dòng lưu chất lớn, lực ly tâm đủ lớn, sẽ tạo ra một

trường lực cân bằng với trọng lực chất lỏng làm cho bề mặt phần chất lỏng phân bố theo dạng
cong lõm. Dạng cong lõm của xoáy được giải thích theo 2 cách:
+ Theo giải tích:
Mặt thoáng chất lỏng trong thiết bò là mặt cong được biểu diễn bởi phương trình:

dz 0 vt2
=
dr
rg
Trong đó: z0 – là độ sâu của phễu, z0 = h1 + h2; z 0 =

B.N 2 .d 2
2g

B- tham số phụ thuộc vào thông số phân bố tốc độ,ψ 1 B = f(ψ ) được
biễu diễn trên đồ thò.
h1-khoảng cách từ mực chất lỏng ban đầu đến đến đáy của lõm xoáy,m
h2- mực chất lỏng dâng lên ở thành thiết bò,m
Rõ ràng lấy tích phân của phương trình trên thì z 0 = - f(vt , r, g, …) < 0, do vậy bề mặt của lõm xoáy
(dạng parabol) sẽ lõm xuống.
+ Theo bản chất: lực ly tâm có xu hướng đem các phần tử chất lỏng từ tâm ra ngoài. Đến thành
bình, chúng bò cản lại và ứ đọng tại đó. Vì vậy mật độ các phần tử chất lỏng ở tâm bình sẽ ít hơn ở
ngoài thành bình vì vậy sẽ xuất hiện dạng lõm (do thiếu chất lỏng ở tâm bình khuấy).
Cánh khuấy chân vòt có tác dụng tăng cường khuấy trộn dọc nên sẽ ít tạo xoáy phễu hơn.
• Thường thì xoáy phễu không có lợi,vì :
- Sự tạo phễu ảnh hưởng không tốt đến quá trình khuấy. Từ phễu khí có thể xâm nhập vào
môi trường lỏng làm giảm hiệu quả của quá trình khuấy (ta xét khuấy chất lỏng), đồng thời cánh
khuấy chòu tác dụng của lực phụ làm tăng công suất khuấy.
- Chất lỏng còn có thể bò tổn thất do bò tràn ra ngoài
- Ngoài ra các chất lỏng đem khuấy thường có tính chất vật lý khác nhau (độ nhớt, khối

lượng riêng), nên dưới tác dụng của trường lực ly tâm có thể xuất hiện khả năng phân ly (phân lớp)
của các chất lỏng, làm giảm hiệu quả của quá trình khuấy (mục đích của khuấy là làm giảm sự không
đồng nhất, sự phân lớp của các chất).
• Người ta thường tránh khả năng tạo xoáy phễu bằng các phương án sau:
+ Đặt lệnh tâm cánh khuấy vào bể ( thùng) khuấy: đặt nghiêng hay đặt nằm ngang, nhằm làm cho
những 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.

Trang 11

11


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

+ Ghép thanh chặn trong thùng khuấy: Ghép thanh chặn ở thành thùng, dùng vòng cản, thanh rối
dòng, các ống thẳng đứng đặt trong thùng, các vòng ống … . Nhược điểm là tăng diện tích tiếp xúc làm
tăng lực ma sát và công suất của động cơ
Tuy nhiên, việc đặt lệch tâm cánh khuấy và ghép thanh chặn trong thùng chắn sẽ xuất hiện thêm
trở lực cục bộ và xuất hiện vùng tù => để giảm thiểu vùng tù ta phải tăng vận tốc khuấy trộn.
5. Nhận xét mức độ tin cậy của phương pháp đồng dạng.Phân tích trường hợp bồn “50m 3” ở
trên:
Phương pháp đồng dạng là phương pháp được ứng dụng nhiều trong nghiên cứu và thiết kế các hệ
thống. Nguyên tắc là hai hệ thống đồng dạng hình học thì có thể sử dụng giản đồ công suất của hệ
thống nhỏ trong thí nghiệm để suy ra cho hệ thống lớn trong thực tế.Phương pháp này có lợi là do ta
có thể tiến hành thí nghiệm ở quy mô nhỏ, ít tốn kém, dễ kiểm soát được quá trình thí nghiệm. Tuy
mức độ tin cậy của phương pháp đồng dạng là không cao nhưng vẫn có thể chấp nhận được trong khi
chưa có một mô hình giải tích chính xác để tính toán các hệ thống thực.

Mô hình thí nghiệm và mô hình hệ thống thực đồng dạng hoàn toàn khi đáp ứng được các yêu
cầu
- Đồng dạng hình học
- Đồng dạng động học
- Đồng dạng động lực học
Thực tế để đạt được cả 3 yếu tố này là không thế.Ta chỉ có thể tạo được những mô hình gần đúng
* Ở yêu cầu đồng dạng hình học : khi thiết kế thật sự, ta sẽ gặp sai số khi chế tạo do thiết bò đo, do
cách đọc các giá trò.Ở mô hình nhỏ, sai số có thể nhỏ, nhưng sẽ bò tăng lên khi chuyển sang mô hình
lớn hơn.
Khi các kích thước không gian của 2 mô hình quá khác biệt nhau, nếu dùng một tỷ lệ như nhau cho
mọi chiều không gian thì có thể một kích thước nào đó trên mô hình sẽ quá nhỏ không thể thí nghiệm
được, hoặc ảnh hưởng của sức căng bề mặt trở nên rõ rệt, làm sai lệch kết quả. Trong trường hợp đó,
ta có thể làm mô hình với các tỷ lệ mô hình khác nhau cho nhiều chiều không gian.
* Ở yêu cầu đồng dạng về động học và động lực học : ta cũng không thể xem xét hết tất cả các loại
lực tác dụng lên hệ thống. Việc lựa chọn, chỉ xét những lực đáng kể đã khiến mô hình trở nên gần
đúng. Khi ở mô hình nhỏ, có những lực không đáng kể, ta có thể bỏ qua, nhưng ở hệ thống lớn, những
lực đó sẽ ảnh hưởng đáng kể đến quá trình. Ví dụ như với hệ thống lớn, khối lượng lưu chất rất lớn, ta
còn phải xét thêm lực quán tính.
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 phù hợp. Chính vì vậy khi đem áp dụng
vào thực tế người ta thường nhân thêm hệ số hiệu chỉnh để phương pháp có thể hiệu quả hơn
•

Phân tích trường hợp “bồn nhớt 50m3” ở trên:

Ta thiết kế bồn 50m3 theo tiêu chuẩn đồng dạng hình học (tỉ lệ kích thước với mô hình thí
nghiệm) và tiêu chuẩn động học (dựa vào giản đồ chuẩn số công suất khuấy).Do đó thiết kế chắn
chắn có nhiều sai số.
Nguyên nhân
-

Quá trình thí nghiệm có nhiều sai số (chỉnh vận tốc không chính xác,đọc lực kế không chính

xác, sai số khi tính toán) dẫn đến kết quả thiếu chính xác.

Trang 12

12


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

-

Khi đo gặp sai số hệ thống (của thước đo khi đo kích thước hệ thống, của lực kế, của vận tốc

-

Hệ thống ở thực tế có kích thước lớn hơn nhiều lần so với thí nghiệm nên những sai số đó sẽ

kế)
bò nhân lên nhiều lần, khiến cho việc thiết kế và tiên đoán không còn chính xác, khó áp dụng vào hệ
thống.
-

Đồng thời điều kiện vận hành thực tế của bồn nhớt ( như nhiệt độ, áp suất..) cũng chưa thật

sự là tương đồng với điều kiện thí nghiệm

6. Chuyển giao giản đồ
Sau khi xây dựng thành công bồn chứa 50m3, điều đầu tiên phải làm đó là làm thực nghiệm và
lập nên giản đồ NP – Re. Sau đó đối chiếu với giản đồ thí nghiệm lí thuyết. Từ đó xác đònh các hệ số
hiệu chỉnh. Sau khi đã làm xong những bước đó, ta đã có một giản đồ hoàn chỉnh và có thể dùng giản
đồ đó để tính toán cho các thiết bò có dung tích lớn hơn dựa trên giản đồ hoàn chỉnh. Và giản đồ đã
lập được có thể áp dụng để thiết kế các thiết bò công nghiệp và đưa vào sản xuất theo qui mô công
nghiệp.
4. PHỤ LỤC
Lưu chất
Nhớt
Dầu
* Các thông số cần thiết:

Đường kính cánh khuấy:

* Đơn vò:

Khối lượng riêng
850 kg/m3
700 kg/m3

Độ nhớt
90,89 cp
51,84 cp

dlớn = 150 mm
dnhỏ = 75 mm
1 cp = 10-3Pa.s

Trang 13

13


Thí nghiệm Q trình và thiết bị

KHUẤY CHẤT LỎNG

MỤC LỤC
1.TRÍCH YẾU
1.1. Mục đích :
1.2. Cơ sở lý thuyết
1.2.1. Khái niệm cơ bản
1.2.2. Phân tích thứ nguyên
1.3. Thiết bị thí nghiệm:
1.4. Phương pháp TN:
a. Trình tự thí nghiệm
1.
HOẠT ĐỘNG
2.
NGƯNG
b. Nội dung thí nghiệm:
c. Cách tính công suất khuấy:
2. KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM:
2.1. Trường hợp khuấy dầu bằng cánh khuấy CT2
2.2.Trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy CT2
2.3. Trường hợp khuấy nhớt bằng cánh khuấy CT3
2.4. Trường hợp khuấy dầu bằng cánh khuấy CP2
3. BÀN LUẬN:
4. PHỤ LỤC

Trang 14

14