kĩ thuật quá trình thiết bị khuấy chất lỏng

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Tiểu luận: Kỹ Thuật Quá Trình Và Thiết Bị
Đề tài: Khuấy Trộn


Danh sách nhóm
Họ và tên

MSSV

Vũ Nguyễn Trúc Giang

2205162007

Trương Đức Tài

2205162053

Trà Lê Tiến Thành

2205162057

Phạm Trung Thế

2205162079


1. Khuấy trộn

Khuấy trộn là một quá trình cơ học được dùng rất nhiều trong các quá trình sản
xuất thực phẩm nhằm tăng cường các quá trình truyền nhiệt hoặc để thu được
một hỗn hợp đồng nhất từ nhiều cấu tử trộn lại. Ngoài ra khuấy trộn còn được
dùng nhiều để làm tan nhanh chất rắn trong lỏng hoặc tăng cường các phản ứng
hóa học trong hỗn hợp.


• Mục đích:
Khuấy trộn sản phẩm lỏng thường được ứng dụng rộng rải trong các ngành công
nghiệp hóa chất, dầu khí, xây dựng, công nghiệp thực phẩm để tạo ra dung dịch
huyền phù, nhũ tương, làm đảo trộn để tăng cường quá trình hòa tan các chất
khi khuấy trộn lại với nhau tạo ra sự đồng đều nhất định.
• Yêu cầu kĩ thuật:
- Phải tạo được sự hòa trộn các chất lỏng vào nhau theo đúng yêu cầu kĩ thuật đặt
ra, tạo sự đồng đều cao của hỗn hợp chất lỏng.
- Khi thiết kế các cơ cấu máy làm sao có thể dễ dàng thay thế được các bộ phận
trộn cho phù hợp với từng dạng nguyên liệu đưa vào khuấy trộn, để có thể nâng
cao được năng suất chất lượng trộn và đa dạng hóa sản phẩm trộn.


• Các cơ sở để chọn kiểu, loại chất lỏng để chọn cánh khuấy cho chất lỏng đó.
 Tùy vào độ nhớt của từng loại chất lỏng để chọn cánh khuấy cho chất lỏng đó.
-Độ nhớt lớn thì dùng bộ phận khuấy răng lược.
-Độ nhớt cao tới 80 Ns/m2 dùng bộ phận khuấy kiểu tua bin.
-Độ nhớt > 1 Ns/m2 dùng bộ phận khuấy mỏ neo.
-Độ nhớt thấp 0.5 – 2.0 thì dùng bộ phận khuấy chân vịt.
 Tùy vào đối tượng khuấy và sản phẩm.
-Để tạo ra sản phẩm là bột nhào kem, huyền phù nhũ tương thì dùng bộ phận khuấy
hành tinh.
-Sản phầm trộn chất lỏng cần cung cấp oxy cho phản ứng hóa học hay lên men thì

dùng phương pháp khuấy trộn chất lỏng bằng vòi phun.


 Tùy vào thùng chứa và thể tích để chọn cánh khuấy.
-Đối với thùng chứa lớn thì dùng khuấy bằng vòi phun, khuy bằng khung, hành tinh.
-Đối với thùng chứa nhỏ thì dùng bằng khuấy cánh, khuấy tấm.

Các loại cánh khuấy:


 Bộ phận khuấy cánh:
- Cấu tạo: bộ phận khuấy có các dạng: Tấm, khung, dạng răng lược, dạng hành
tinh,... được lắp trên trục thẳng đứng hoặc nằm ngang.


- Ưu điểm: thường tạo ra dòng chảy tiếp tuyến, tạo ra sự khuấy đều cho hỗn hợp.
- Nhược điểm: sự khuấy trộn chất lỏng chỉ phát sinh theo đường viền của cánh
khuấy do xoáy, còn theo chiều dọc trục và hướng tâm là không đáng kể, lực cản
cánh khuấy lớn vì vậy thường năng suất thấp.
- Phạm vi ứng dụng: dùng để khuấy các hỗn hợp chất lỏng có độ nhớt thấp và
dung tích bể chứa không lớn lắm.


 Bộ phận khuấy tấm:
- Cấu tạo: thường được kết cấu bởi một số cánh dạng tấm phẳng, được lắp trên trục
nằm ngang, thường trên trục có lắp vài dãy cánh hướng tâm hay cánh định hình để
vừa tạo ra dòng chảy tiếp tuyến vừa tạo ra dòng chảy hướng tâm.


-Ưu điểm: đối với cánh khuấy lắp trên trục thẳng đứng, để nâng cao khả năng

khuấy trộn thì cánh thường đặt nghiêng một góc 30 – 45 0 , đồng thời mỗi cặp cánh
được bố trí lệch đi so với cặp cánh bên cạnh một góc 90 0 để vừa tạo ra dòng chảy
tiếp tuyến vừa tạo ra dòng chảy hướng trục. Có khả năng khuấy trộn cao hơn so với
bộ phận cánh khuấy, dung tích thùng chứa lớn.
-Nhược điểm: kết cấu phức tạp.
- Phạm vi ứng dụng: những sản phẩm lỏng có độ nhớt thấp.
Cánh khuấy đặt trong thùng chứa nằm ngang
1. Thùng khuấy
2. Trục lắp cánh khuấy
3. Cánh khuấy
Cánh khuấy tấm đặt trong thùng chứa thẳng
đứng
4. Cánh khuấy
5. Trục lắp cánh khuấy
6. Bộ phận dẫn động
7. Thùng khuấy


 Bộ phận khuấy răng lược:
- Cấu tạo: là sự phối hợp của cánh thẳng đứng và nằm ngang. Theo cấu tạo chúng
có thể là đơn hay kép. Ở những máy khuấy hình răng lược kép, cánh thẳng đứng
của một lược đi vào trong khe hở giữa những cánh của lược thứ hai.


-Ưu điểm: hai lược quay ngược chiều nhau làm tăng hiệu quả khuấy trộn. Cánh
khuấy răng lược dùng để trộn sản phẩm thực phẩm lỏng khi cần ngăn ngừa chuyển
động vòng tròn của chất lỏng trong thùng chứa.
- Nhược điểm: năng suất thấp.
- Phạm vi ứng dụng: chỉ áp dụng đối với những sản phẩm lỏng dễ bị thay đổi tính
chất khi có tác dụng cơ học.

Cánh khuấy răng lược đơn
1. Cánh thẳng đứng
2. Cánh nằm ngang
3. Trục
Cánh khuấy râng lược kép
4. Lược phía dưới
5. Lược phía trên
6. Trục


 Bộ phận khuấy khung:
-Cấu tạo: là sự phối hợp của cánh thẳng đứng, nằm ngang và nghiêng. Cánh khuấy
khung có thể làm bằng thép (a) khung được kết cấu bằng một loạt các thanh thép
thẳng đứng và nằm ngang ghép chặt với nhau trên trục thẳng đứng.
Hoặc bằng gỗ (b) khung được làm bằng một loạt thanh gỗ liên kết với nhau.


-Ưu điểm: có độ bền cơ học lớn, cho phép khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt khá cao
ở trong những thùng chứa lớn. Có khả năng làm cho gần như toàn bộ khối chất lỏng
trong thùng chứa chuyển động đồng thời.
-Nhược điểm: chi phí năng lượng tương đối lớn.
- Phạm vi ứng dụng: dùng để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt khá cao và độ nhớt
lớn.


 Bộ phận khuấy hành tinh:
- Cấu tạo: dùng để khuấy trộn
mãnh liệt sản phẩm thực phẩm
lỏng trong thùng chứa dung tích
lớn. Thực chất đó là bộ phận khuấy

cánh đặt lệch tâm trong thùng chứa
và được truyền chuyển động bằng
bộ phận hành tinh, trong đó cánh
khuấy nằm ngang thực hiện hai
chuyển động: vòng quanh trục của
bản thân nó và cùng với trục vòng
quanh trung tâm của máy khuấy.
Nhờ có sự chuyển động hành tinh
của cánh mà tất cả vật liệu chứa
bên trong thùng khuấy được liên
tục tiếp xúc với cánh.


-Ưu điểm: khả năng khuấy trộn mảnh liệt, dung tích thùng chứa lớn. Khấy đều do
vật liêu tiếp xúc nhiều với cánh khuấy.
- Nhược điểm: kết cấu phức tạp.
-Phạm vi ứng dụng: dùng chủ yếu trong công nghệ thực phẩm để khuấy trộn bột
nhào, kem, huyền phù, nhũ tương.
Bộ phận khuấy hành tinh
1. Trục trung tâm
2. Bánh răng di động
3. Bánh răng cố định
4. Thanh dẫn
5. Trục gắn cánh
6. Cánh nằm ngang


 Bộ phận khuấy mỏ neo:
-Cấu tạo: là một dạng của bộ phận khuấy cánh có hình dạng phù hợp với hình dạng của
thùng chứa là thùng chứa hình cầu. Cánh khuấy mỏ neo có nhiều dạng khác nhau tùy thuộc

vào đặc điểm và tính chất của chất lỏng trong thùng chứa. Thông thường cánh khuấy mỏ neo
được đúc bằng gang. Để tránh ăn mòn kim loại trong môi trường hoạt tính, phần lớn chúng
được phủ men sứ hay chất phủ bảo vệ khác. Đôi khi người ta chế tạo cánh khuấy mỏ neo
bằng gốm hay vật liệu cao phân tử.


-Ưu điểm: có thể khuấy nhiều dạng chất lỏng có tính chất đặc điểm khác nhau. Có độ bền cơ
học cao.
- Nhược điểm: do thường dùng thùng chứa hình cầu nên khó bố trí trong phân xưởng. Đòi
hỏi những vật liệu có khả năng chịu được tác dụng cơ học và hóa học vì vậy giá thành cao.
- Phạm vi ứng dụng: dùng để khuấy trộn những chất lỏng có độ nhớt cao vượt qua 1 Ns/m2 .


 Bộ phận khuấy tua bin:
-Cấu tạo: thường được cấu tạo bởi một hay nhiều tua bin quay trên trục thẳng đứng. Mỗi tua
bin thường có 4 – 16 cánh. Tùy theo tính chất của hỗn hợp lỏng ( chủ yếu là độ nhớt ) và mục
đích khuấy trộn mà tua bin ở dạng hở hay kín và cánh tua bin có thể thẳng, nghiêng hay cong.
- Nguyên lí: thường tạo ra dòng chảy lưỡng tâm, nghĩa là chuyển đường từ cánh khuấy vào
tâm. Để đảm bảo cho chất lỏng chảy hướng tâm cần tạo ra lực li tâm lớn hơn lực chảy vòng
của chất lỏng. Độ lớn của lực li tâm phụ thuộc vào đường kính cánh khuấy và số vòng quay
của nó. Loại này thường dùng để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt cao tới 80 Ns/m2 .


Nguyên lí: thường tạo ra dòng
chảy lưỡng tâm, nghĩa là
chuyển đường từ cánh khuấy
vào tâm. Để đảm bảo cho chất
lỏng chảy hướng tâm cần tạo ra
lực li tâm lớn hơn lực chảy vòng
của chất lỏng. Độ lớn của lực li

tâm phụ thuộc vào đường kính
cánh khuấy và số vòng quay của
nó. Loại này thường dùng để
khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt
cao tới 80 Ns/m2 .

Sơ đồ tạo ra dòng chảy
trong thiết bị khuấy
tua bin.


Các dạng cánh máy khuấy tua bin:
+ Loại máy khuấy tua bin thẳng: sẽ tạo dòng chảy tiếp tuyến và hướng tâm trong đó chất
lỏng được hút vào tâm và đẩy ra theo chu vi của cánh, loại này vừa có tác dụng trộn vừa làm
đồng nhất chất lỏng.
+ Loại máy khuấy tua bin cánh nghiêng: sẽ tạo nên dòng chảy hướng tâm và hướng trục sẽ
làm tăng khả năng khuấy trộn và hòa tan vật rắn trong chất lỏng.
+ Loại máy khuấy tua bin cánh cong: sẽ tạo ra dòng chảy tiếp tuyến và hướng tâm khi khuấy
trộn, mặt lõm của cánh hướng về phía chiều quay, nhờ đó đã giảm được hiện tượng trượt
tương đối của chất lỏng với cánh, đồng thời tạo điều kiện cho cánh quét chất lỏng được tốt
hơn. Loại tua bin cánh cong kín dùng để quét chất lỏng có độ nhớt cao.


a. Tua bin cánh thẳng
b. Tua bin cánh nghiêng
c. Tua bin cánh cong hở
d. Tua bin cánh cong kín

-Ưu điểm: bộ phận khuấy tua bin tạo ra lực ly tâm lớn nên làm tăng khả năng va đập giữa
nguyên liệu và máy khuấy nên các thành phần của hỗn hợp dễ di chuyển vào nhau hơn. Trộn

được chất lỏng có độ nhớt lớn.
- Nhược điểm: đòi hỏi động cơ có công suất lớn.
- Phạm vi ứng dụng: dùng để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt cao.


 Cánh máy khuấy chân vịt:
-Tạo ra dòng chảy hướng trục bao gồm cả chuyển động đi vào và đi ra khỏi cánh khuấy đều
song song với trục quay.
- Bộ phận khuấy chân vịt dùng để khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt thấp (0,5 – 2,0 Ns/m 2 ).
- Tùy theo độ cao của tầng chất lỏng trong thùng chứa mà có thể có một hay nhiều tầng chân
vịt. Mỗi chân vịt có thể có 2 hoặc 3 cánh, mỗi cánh quạt là một phần mặt xoắn vát nghiêng
với bề mặt nằm ngang một góc α có trị số thay đổi từ 0 – 900 theo hướng từ trục quay đến
mép cánh.
- Dạng cánh như thế đảm bảo tạo ra dòng chảy hướng trục rất lớn và rút ngắn được thời
gian khuấy trộn. Trường hợp nối 2 tầng chân vịt người ta bố trí sao cho sự hút và đẩy của hai
chân vịt thực hiện theo một hướng tạo nên khả năng khấy trộn mãnh liệt hoặc hai chân vịt
hút đẩy theo hai hướng ngược nhau để khuấy trộn nhanh chất lỏng với các cấu tử phụ.


Sơ đồ tạo ra dòng chảy trong
thiết bị khuấy chân vịt.

Bộ phận khuấy chân vịt

-Ưu điểm: có thể tạo ra dòng chảy hướng trục lớn nên có thể rút ngắn thời gian
khuấy trộn.
- Nhược điểm: đòi hỏi cánh khuấy có độ bền cơ học cao.
- Phạm vi ứng dụng: khuấy trộn chất lỏng có độ nhớt thấp (0,5 – 2,0 ns/m2) .

2. Khuấy trộn chất lỏng dùng vòi phun, tuần hoàn và khí nén.
- Ngoài các bộ phận khuấy trộn kiểu cơ khí, người ta có thể dùng các phương pháp khuấy
trộn khác như dùng vòi phun, ống dẫn tuần hoàn hoặc không khí nén,...
-

Khi dùng vòi phun thì chất lỏng được khuấy trộn nhờ các dòng tia chất lỏng từ vòi phun
ra. Hiệu quả khuấy trộn ở trong những máy khuấy vòi phun được nâng cao khi đặt thêm
những tấm đệm xoắn ốc nhằm làm tăng tính chảy rối.

Sơ đồ khuấy trộn bằng vòi phun có đệm xoắn ốc.
1. Miệng phun
2. ống dẫn
3. đệm xoắn ốc