Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tải bản đầy đủ - 0trang

7

Đã thiết kế, chế tạo thành cơng mơ hình máy khuấy trộn và có thể phát

triển để ứng dụng trong thực tế sản xuất. Đề tài giúp em trải nghiệm thực tế thi

công hệ thống và làm quen dần với việc áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tế,

cũng như các thiết bị kỹ thuật.



8

PHẦN B. NỘI DUNG

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1.Tổng quan về các phương pháp 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. Ngồi 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[1].

Q trình khuấy hệ lỏng rất thường gặp trong công nghiệp: công nghiệp

hóa chất, cơng nghiệp thực phẩm, cơng nghiệp luyện kim, cơng nghiệp vật

liệu xây dựng.

Q trình khuấy có thể được thực hiện trong các ống có chất lỏng chảy

qua, trong các bơm vận chuyển, trên đĩa của các tháp tinh luyện cũng như

trong các thiết bị khuấy hoạt động nhờ năng lượng cơ học đưa vào qua cơ cấu

khuấy hoạt động nhờ năng lượng của khí nén[1].

Có thể chia phương pháp khuấy trộn ra làm hai loại:

- Khuấy trộn thủ cơng là q trình mà con người trực tiếp tham gia vào công

đoạn khuấy trộn.

- Khuấy trộn tự động là quá trình mà các thiết bị điều khiển tự động đóng vai

trò chủ đạo. Trong q trình khuấy tự động được chia ra thành nhiều phương

pháp khác nhau.

- Các phương pháp điều khiển khuấy trộn tự động:

+ Điều khiển sử dụng PLC.

+ Điều khiển sử dụng vi điều khiển.

+ Điều khiển sử dụng Arduino.

• Một số hệ thống khuấy trộn trong công nghiệp:

Theo nguyên lý làm việc, hệ thống khuấy được chia làm hai loại: liên tục và

gián đoạn.

Loại làm việc liên tục gồm các loại sau:



9

- Máy trộn vít tải nằm ngang một trục, hai trục.

- Máy trộn ly tâm.

Loại làm việc gián đoạn gồm các loại sau:

- Máy khuấy thùng quay hình trụ nằm ngang, thẳng đứng, trục chéo, hình lục

giác nằm ngang, chữ V.

- Máy khuấy nằm ngang một trục, hai trục.

- Máy khuấy vít tải thẳng đứng.

- Máy khuấy lớp sơi có cánh đảo.

1.2.Nhiệm vụ, phân loại của máy khuấy trộn.

a. Nhiệm vụ:

- Khuấy trộn các thành phần nguyên liệu đã được định sẵn thành 1 hỗn hợp

đồng đều.

- Tăng cường các q trình hóa sinh học trong quá trình chế biến thực phẩm.

- Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt khi chế biến thực phẩm.

- Hòa tan chất này vào chất khác (hồ tan muối, đường với các chất khác)

Ba loại quá trình điển hình này thực hiện với các loại đồng thể và dị thể

khác nhau như hệ lỏng-lỏng, lỏng-khí, lỏng-rắn.

b. Phân loại

Có nhiều cách để phân loại máy khuấy trộn như phân loại theo nguyên

lý cấu tạo, theo bố trí bộ phận trộn, theo số bộ phận trộn, theo cách làm việc,

theo tính chất của sản phẩm đầu ra…v.v

Phân loại theo nguyên lý cấu tạo:

- Máy trộn có bộ phận trộn quay:

+ Máy trộn kiểu vít

+ Máy trộn kiểu cánh quạt

+ Máy trộn kiểu hành tinh

+ Máy trộn kiểu cánh gạt

- Máy trộn thùng quay:

+ Máy trộn kiểu trống

+ Máy trộn kiểu côn

- Máy trộn - định mức phối hợp



10

Phân loại theo cách bố trí bộ phận trộn:

- Máy trộn kiểu vít hay cánh gạt ngang

- Máy trộn kiểu vít hay cánh gạt đứng

- Máy trộn kiểu vít nghiêng

Phân loại theo số bộ phận trộn:

- Máy trộn kiểu đơn, kép

- Máy trộn kiểu thùng, đơn, kép

Phân loại theo cách làm việc:

- Máy trộn liên tục

- Máy trộn gián đoạn

Phân loại theo tính chất sản phẩm:

- Máy trộn khô

- Máy trộn nước

- Máy trộn ướt

1.4.Yêu cầu kỹ thuật đối với máy khuấy trộn

- Đảm bảo chất lượng trộn cao (đặc trưng là độ đồng đều), nhất là khi trộn

hỗn hợp có những thành phần với tỉ lệ rất ít. Độ trộn đồng đều có 1 ý nghĩa rất

lớn trong việc bảo đảm phẩm chất, giá trị của sản phẩm đầu ra.

- Có khả năng trộn được các hỗn hợp lỏng.

- Có năng suất cao và chi phí năng lượng dùng thấp.

1.5.Các loại máy khuấy hiện nay

a. Khuấy trộn bằng cơ khí

Các cánh khuấy có hình dạng khác nhau, được lắp đặt trong máy. Khi

máy hoạt động cánh khuấy tạo ra sự xáo trộn dòng chất lỏng. Cánh khuấy

thường được sử dụng trong các bể khuấy trộn như một phương tiện để trộn

chất lỏng và huyền phù. Cánh khuấy thông thường sử dụng một thiết kế mở

và được gắn với một trục trung tâm được đặt ở trung tâm của bể[3].



11



Hình 1.1. Bể khuấy trộn với một cánh khuấy đặt ở chính giữa

• Các loại cánh khuấy

Cánh khuấy mái chèo: thường dùng để hoà tan chất rắn có khối lượng

riêng khơng lớn, việc khuấy trộn tạo ra thuỷ động lực học cao. Tốc độ khuấy

chậm, bề mặt cánh khuấy lớn hơn, sử dụng phổ biến trong bể tạo bông. Các

lưỡi dao được làm bằng thép tấm, hàn hoặc cố định bằng bu lông trên các ổ

trục và thường là 2, 3 hoặc 4 mảnh. Nó có hai loại, lưỡi bằng phẳng, thẳng và

lưỡi gấp. Cánh khuấy gấp tiêu thụ ít điện năng hơn so với cánh khuấy bằng

phẳng và thẳng. Cánh khuấy mái chèo cũng có thể được sử dụng để khuấy

chất lỏng có độ nhớt cao, thúc đẩy sự trao đổi lên xuống của chất lỏng. Tốc

độ quay của cánh khuấy là 20~100 vòng/phút, độ nhớt cao nhất là 20 Pa.s[3].

Đặc điểm kỹ thuật:

- Số lượng cánh khuấy tuỳ theo yêu cầu, có thể có 2, 3 cánh.

- Khuấy cho bể keo tụ.

- Trục khuấy liên kết trục động cơ bằng ống nối đồng trục.

- Ống nối bằng inox 304.



12

- Trục, cánh khuấy bằng inox 304.

- Đường kính cánh khuấy: 800 – 1200 mm.

- Tốc độ: 20 – 100 vòng/phút.



Hình 1.2. Cánh khuấy mái chèo

Cánh khuấy chân vịt (chong chóng): điều chế dung dịch huyền phù,

nhũ tương, không thể dung cánh khuấy chân vịt để khuấy chất lỏng có độ

nhớt cao hoặc khuấy chất lỏng trong đó có các hạt rắn có khối lượng riêng

lớn, chủ yếu được sử dụng trong chất lỏng có độ nhớt thấp. Hiệu quả khuấy

thuỷ động lực học cao. Cánh khuấy tiêu chuẩn gồm có 3 mảnh. Mức độ biến

động của chất lỏng là không cao khi cánh khuấy đang làm việc. Đường kính

của cánh quạt khuấy nhỏ, d/D = 1/4~1/3, tốc độ đầu thường là 7~10 m/s, tốc

độ tối đa có thể được 15m/s[3].

Đặc điểm kỹ thuật:

- Số lượng cánh khuấy: 2 hoặc 3 cánh.

- Tốc độ khuấy chậm: 70 – 130 vòng/phút.

- Trục khuấy liên kết với trục bằng ống nối inox 304.

- Trục và cánh khuấy làm bằng inox 304, 316.

Ứng dụng:

- Khuấy bể phản ứng tạo bông keo tụ.



13

- Khuấy bể điều chỉnh PH.

- Khuấy bểcân bằng bểkhử

- Nito, khử Photpho.



Hình 1.3. Cánh khuấy chân vịt

Cánh khuấy tuabin: để điều chế huyền phù mịn, để hoà tan các chất rắn

nhanh hoặc để khuấy trộn các hạt rắn đã lắng cặn có nồng độ pha rắn đến

60%. Turbine khuấy thuộc về khuấy chất lỏng độ nhớt thấp, nó có hiệu quả có

thể hồn thành tất cả các hoạt động trộn và xử lý với nhiều độ nhớt của dung

dịch sét. Khuấy tua bin được chia thành loại mở và loại đĩa. Loại mở bao gồm

cánh quạt thẳng và phẳng, cánh quạt xiên, cánh quạt cong; Loại đĩa bao gồm

đĩa cánh quạt phẳng và thẳng, đĩa cánh quạt xiên, đĩa cánh quạt cong, v.v…

Cánh khuấy tuabin mở loại thường là 2 hoặc 4 miếng; loại đĩa là phổ biến

nhất đã 6 miếng. Lực cắt lớn, có thể làm cho các hạt chất lỏng phân tán rất tốt,

phù hợp với độ nhớt thấp đến trung bình của chất lỏng (chất lỏng phân tán,

chất huyền phù). Cánh khuấy uốn cong theo hướng dòng chảy chất lỏng, có

thể giảm tiêu thụ điện năng và phù hợp với khuấy chất lỏng có chứa hạt rắn

giòn[3].

Đặc điểm kỹ thuật:

- Cánh khuấy tuabin 4 cánh, góc nghiêng 450.



14

- Tốc độ khuấy chậm, kiểu trục khuấy đồng trục động cơ.

- Trục khuấy liên kết đồng tâm với hộp giảm tốc bằng ống nối trục.

- Ống nối trục được sơn phủ chống ăn mòn cao.

- Trục và cánh khuấy bằng inox 304, 316 với kích thước có thể thay đổi.

- Ống nối trục bằng inox 304.

- Tốc độ khuấy: 100-200 rpm.

- Đường kính cánh khuấy từ: 200-800mm.

- Trục và cánh khuấy được lắp đặt rời nhau.

Ứng dụng:

- Cánh khuấy được dùng cho các thể tích bể từ 0,1 – 180 m3.

- Khuấy trộn bể phẩn ứng keo tụ.

- Khuấy trộn bồn pha hoá chất.

- Khuấy trộn hệ thống sản xuất thực phẩm.

- Khuấy trộn bể chống lắng bùn cặn.



Hình 1.4. Cánh khuấy tubin

b. Máy khuấy chìm



15

Các máy khuấy phải đặt trong lòng chất lỏng với một tốc độ quy định

để đảm bảo thời gian thích hợp của q trình. Từ quan điểm cơng nghệ pha

trộn của xem, khối lượng bơm qua đường kính bên ngồi của máy trộn là

không quan trọng; quan trọng là khối lượng đặt trong chuyển động với tốc độ

quy định.

Các máy khuấy chìm có thể hoạt động trong chất lỏng ở nhiệt độ tối đa

40ºC và ngập sâu đến 10 m. Khi lắp đặt máy trộn chìm phải chú ý đến vị trí

của nó. Đặc biệt là sự cân bằng trong bể tại nơi mà các hoạt động xảy ra liên

tục khi áp lực của máy khuấy bằng các áp lực bên ngồi tác động đến chiều

xoay của cánh quạt. Vì vậy, các áp lực bên ngồi phải được tính tốn. Ngồi

ra lượng nước đưa vào bể (ví dụ như từ sự tuần hồn) phải được tính tốn.

Khơng chỉ các giá trị lưu lượng dòng chảy mà còn sự điều hướng của chúng

cũng rất quan trọng.



Hình 1.5. Cánh khuấy chìm

Theo các nghiên cứu, trục hướng tâm của đà quay chuyền cho các chất

lỏng bằng cách khuấy là quan trọng. Nó tương đương với lực tải cánh quạt

hướng trục. Vì vậy, lực hướng trục là thông số quan trọng nhất của máy khuấy

và nó được quy định tại danh mục sản phẩm. Lực hướng trục có thể dễ dàng



16

chuyển đổi thành hiệu quả dòng khối lượng chất lỏng (tức cơng suất) đưa vào

chuyển động với tốc độ v quy định. Khi nước thải được khuấy trộn, các yêu

cầu tốc độ nước ít nhất là v = 0,3 m/s. Vì vậy, cơng suất thực tế cho v = 0,3

m/s được xác lập. Máy khuấy có thể chuyển động trong lượng nước này với

tốc độ tối thiểu v = 0,3 m/s.[3]

Lực trục: F (kN);

Hiệu quả đầu ra: v = 0,3 (m/s); Q = 0,3 (m3/s);

Công suất đầu vào động cơ: P1 (kW);

Công suất đầu ra động cơ (ở trục động cơ): P2 (kW).

c. Khuấy trộn bằng khí nén

Dùng để khuấy chất lỏng có độ nhớt thấp. khí nén thường là khơng khí

được nén qua một ống các lỗ nhỏ, ống này đặt ở tận đáy thiết bị. khơng khí

chui qua lỗ tạo thành những bọt nhỏ, rồi qua lớp chất lỏng làm cho chất lỏng

bị khuấy. Để khuấy được đều người ta làm đường ống khí thành vòng, hoặc

xoắn ốc, đơi khi làm một dãy ống thẳng đặt song song nhau[3].

Hình 1.6. Bể khuấy trộn bằng khí nén



17

CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

2.1.1. Đối tượng nghiên cứu

- Công nghệ khuấy trộn.

- Bo mạch Arduino và ngơn ngữ lập trình.

- Các thiết bị dùng điều khiển và lấy tín hiệu.

2.1.2. Phạm vi nghiên cứu

Nghiên cứu thiết kế, điều khiển máy khuấy trộn 2 chất lỏng có màu khác nhau

sử dụng bộ điều khiển Arduino Uno R3.

2.2. Nội dung nghiên cứu

Nội dung 1: Cơ sở thiết kế mơ hình trình khuấy trộn.

Nội dung 2: Thiết kế mơ hình máy khuấy trộn.

Nội dung 3: Chế tạo mơ hình máy khuấy trộn.

Nơi dung 4: Chạy thử và đánh giá kết quả hoạt động của mô hình.

2.3. Phương pháp nghiên cứu

2.3.1. Tiến trình thực hiện nghiên cứu

Tiến trình nghiên cứu gồm có 4 bước:

- Bước 1: Đưa ra các thông số cần đạt được của hệ thống khấy trộn thiết kế:

số lượng dung dịch khấy, công suất của động cơ khấy….

- Bước 2: Thiết kế mô hình máy khuấy trộn.

- Bước 3: Thi cơng mơ hình

+ Thi cơng phần cứng của mơ hình.

+ Lập trình điều khiển của mơ hình

Bước 4: Chạy thử và đánh giá sự ổn định của mơ hình.

2.3.2. Phương pháp nghiên cứu nội dung 1:

a. Mức độ khuấy trộn

Là sự phân bố tương hỗ của hai hay nhiều chất sau khi trộn. Nó là chỉ tiêu

để đánh giá hiệu quả khuấy và có thể sử dụng để đánh giá cường độ khuấy.



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Ý nghĩa thực tiễn của đề tài

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×