Nguyên Lí Vận Hành Của 3 Dòng Cánh Khuấy Trộn Thông Dụng

Cánh khuấy trộn là một thiết bị được sử dụng rộng rãi trong đời sống và các công trình kỹ thuật. Tuy nhiên, không phải kỹ sư nào cũng am hiểu tường tận các thông số kỹ thuật chi tiết của dòng sản phẩm đặc biệt này.

Cánh khuấy trộn là gì?

Cánh khuấy trộn là một phần quan trọng của hệ thống khuấy trộn, sử dụng năng lượng từ động cơ để tạo ra dòng chảy hoặc khuấy trộn trong bể chứa dung dịch. Nhờ vào nguyên lý này, cánh khuấy trở thành một công cụ tự động và hiệu quả trong việc hòa trộn các hỗn hợp lại với nhau.

Cấu tạo của cánh khuấy trộn

Inox là loại vật liệu được sử dụng phổ biến nhất trong chế tạo cánh khuấy do sở hữu nhiều ưu điểm vượt trội. Năm loại vật liệu này, sắp xếp theo mức độ sử dụng từ nhiều đến ít, bao gồm:

• Inox
• Nhựa
• Thủy tinh
• Sứ
• Gỗ

Dựa vào hình dạng và đặc điểm bên ngoài, cấu tạo của hệ thống khuấy trộn có thể được chia thành ba bộ phận chính:

• Cánh khuấy trộn: Tạo ra dòng chảy nhờ năng lượng từ động cơ khuấy.
• Trục cánh khuấy: Truyền lực từ động cơ đến cánh khuấy.
• Động cơ khuấy trộn: Chuyển đổi điện năng thành cơ năng để tạo ra chuyển động cho trục khuấy.

Riêng cánh khuấy được cấu tạo bởi hai phần chính:

• Phần cánh
• Phần khớp nối: Thường là then hoặc chốt.

Hiện nay, việc phân loại các bộ phận khuấy trộn chủ yếu dựa trên cấu tạo và hình dạng của phần cánh, theo tiêu chuẩn của các nhà sản xuất và thị trường.

4 Yếu tố ảnh hưởng đến nguyên lý hoạt động của cánh khuấy trộn

Trong quá trình vận hành, cánh khuấy trộn chịu tác động từ 4 yếu tố quan trọng, mỗi yếu tố này ảnh hưởng khác nhau đến hiệu quả làm việc của cánh khuấy. Hãy cùng khám phá chi tiết từng yếu tố:

Vị trí của cánh khuấy trộn

Vị trí của cánh khuấy trộn trong thùng chứa và cách nó được bố trí bên trong dung dịch sẽ tạo ra các dòng chảy khác nhau.

Một số vị trí đặt cánh khuấy trộn sẽ tạo ra dòng chảy xoáy đều, lan tỏa khắp mọi vị trí bên trong thùng chứa. Tuy nhiên, có những vị trí khác lại không đạt được hiệu quả này.

Hình ảnh dưới đây minh họa ba vị trí đặt cánh khuấy trộn khác nhau và cách chúng tạo ra các dòng chảy khác nhau trong bể chứa.

Cấu tạo của cánh khuấy trộn

Cánh khuấy trộn có nhiều cấu tạo khác nhau, và mỗi loại tạo ra các dòng chảy đặc thù riêng biệt. Tùy thuộc vào loại hỗn hợp cần khuấy trộn, người ta sẽ lựa chọn mẫu cánh khuấy phù hợp để đạt hiệu quả tối ưu.

Số tầng cánh khuấy trộn

Trong các bể chứa dung dịch lớn, thường không chỉ sử dụng một tầng mà là nhiều tầng cánh khuấy trộn để đảm bảo hiệu quả khuấy trộn tối ưu. Việc này yêu cầu tính toán kỹ lưỡng để các dòng chảy tạo ra có thể đồng hướng hoặc ngược hướng nhau, nhằm đạt được sự khuấy trộn hiệu quả nhất.

Tốc độ của cánh khuấy trộn

Tốc độ của cánh khuấy trộn ảnh hưởng đến mức năng lượng tạo ra, và mức năng lượng này quyết định các kiểu dòng chảy khác nhau. Khi tốc độ cánh khuấy tăng, năng lượng tạo ra cũng lớn hơn, dẫn đến tốc độ khuấy trộn của dung dịch tăng và hiệu quả hoạt động được cải thiện.

Ứng dụng của cánh khuấy trộn

Cánh khuấy trộn đóng vai trò quan trọng trong việc giải quyết các vấn đề như phân tán, nghiền nát, pha loãng, hòa tan, và ngăn chặn sự tách lớp. Nhờ vậy, nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực sau:

• Công nghiệp hóa chất: Dùng để khuấy trộn, tăng tốc các phản ứng trong sản xuất dung dịch axit, muối, chất tẩy rửa, thuốc nhuộm,...
• Công nghiệp thực phẩm và đồ uống: Sử dụng để trộn các loại thực phẩm và đồ uống như bia rượu, sữa, kem, nước tương,...
• Công nghiệp dược phẩm: Áp dụng trong sản xuất các sản phẩm dược như thuốc, dầu gội, kem đánh răng,...
• Công nghiệp dầu khí: Được sử dụng trong quá trình xử lý dầu và khí đốt, như tách dầu và khí, xử lý nước thải từ nhà máy lọc dầu,...
• Công nghiệp mỹ phẩm: Ứng dụng để trộn các sản phẩm như kem dưỡng da, sữa tắm, nước hoa,...
• Công nghiệp sơn: Khuấy trộn các hạt màu với dung môi và các thành phần khác để tạo ra sơn và lớp phủ.

Cách chọn cánh khuấy trộn phù hợp với nhu cầu sử dụng

Để lựa chọn cánh khuấy trộn phù hợp, cần xem xét một số yếu tố quan trọng. Dưới đây là hướng dẫn chung giúp bạn chọn đúng loại cánh khuấy:

• Tính chất của chất lỏng: Xác định các tính chất vật lý và hóa học của chất lỏng cần khuấy, bao gồm độ nhớt, nồng độ, pH, tốc độ phản ứng và khả năng tạo bọt. Những yếu tố này sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất khuấy và quyết định loại cánh khuấy phù hợp.
• Mục tiêu khuấy: Xác định mục tiêu cụ thể của quá trình khuấy như trộn đều, phân tán, hòa tan, phá vỡ các cục bột, hoặc truyền nhiệt. Mục tiêu khuấy sẽ ảnh hưởng đến thiết kế và các tính năng cần thiết của cánh khuấy.
• Dung tích và kích thước bể khuấy: Cân nhắc dung tích và kích thước bể khuấy để đảm bảo cánh khuấy có kích thước và đường kính phù hợp, giúp đạt được hiệu quả khuấy tối ưu mà không gây va chạm hoặc gián đoạn không mong muốn.
• Tốc độ quay: Đánh giá tốc độ quay lý tưởng cho cánh khuấy dựa trên yêu cầu của quá trình. Tốc độ quay cần đủ cao để đạt hiệu quả khuấy nhưng không gây cản trở hoặc làm vón cục chất lỏng.
• Vật liệu chế tạo: Lựa chọn vật liệu chế tạo phù hợp dựa trên tính chất hóa học của chất lỏng và yêu cầu về độ bền, độ ổn định và tuổi thọ. Vật liệu cần có khả năng chống ăn mòn và chịu được điều kiện làm việc khắc nghiệt.
• Ứng dụng và ngành công nghiệp: Xem xét ứng dụng cụ thể và ngành công nghiệp mà cánh khuấy sẽ được sử dụng. Một số ngành như hóa chất, dược phẩm, thực phẩm, hoặc dầu khí có các yêu cầu kỹ thuật đặc thù như truyền nhiệt, ổn định dòng chảy, và khả năng tạo dung dịch huyền phù.

Các dòng cánh khuấy trộn được ưa chuộng tại TBCN Song Toàn

Cánh khuấy là công cụ quan trọng trong quá trình khuấy trộn dung dịch lỏng, giúp các thành phần hòa tan đều nhau để tạo nên một hỗn hợp hoàn chỉnh. Hiện nay có nhiều loại cánh khuấy đa dạng, phù hợp với từng loại dung dịch khác nhau, cho phép chúng ta lựa chọn sao cho thích hợp nhất với sản phẩm. Dưới đây là những loại cánh khuấy phổ biến và được ưa chuộng trên thị trường, xin mời anh/chị tham khảo:

Cánh khuấy tự bung

• Cánh khuấy tự bung được thiết kế đặc biệt và chuyên nghiệp, với khả năng tự động xếp gọn khi đưa máy vào thùng và tự bung ra trong quá trình khuấy nhờ lực ly tâm.
• Loại cánh này được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như xăng dầu, hóa chất độc hại, dung môi mực in, dung môi sơn... cũng như các dung dịch cần hạn chế bay hơi (đặc biệt là trong các thùng có nắp nhỏ).

Cánh khuấy thủy lực

• Cánh khuấy thủy lực được thiết kế để tạo dòng chảy hướng trục mạnh mẽ, cùng với dòng chảy chuyển động nhanh, mang lại hiệu quả cao trong việc khuấy trộn giữa chất lỏng và các chất rắn nổi trên bề mặt.
• Loại cánh này thường được ứng dụng trong quá trình khuấy trộn và hòa tan dung dịch.
• Cánh khuấy được chế tạo với độ chuẩn tâm cao, giúp giảm thiểu tối đa rung lắc trong quá trình vận hành.

Cánh khuấy phân tán

• Cánh khuấy phân tán được thiết kế với các thanh khuấy đều nhau hướng lên xuống, mỗi thanh có góc cắt và cạnh chém khác biệt, gia tăng khả năng va đập với chất rắn, bột,... trong hỗn hợp, giúp hỗn hợp được tán nhuyễn và đồng đều.
• Loại cánh này hoạt động hiệu quả nhất khi khuấy ở tốc độ cao (trong khoảng 960-3000 vòng/phút), tùy thuộc vào từng loại dung dịch.
• Đối với các dung dịch đặc cần khả năng phân tán như bột, thạch cao, hay chất rắn trong phân bón,... tốc độ khuấy phù hợp là khoảng 300 vòng/phút và cần sự hỗ trợ của cánh khuấy thủy lực.
• Cánh khuấy được chế tạo từ inox 304, với độ chuẩn tâm và góc cắt chính xác, đảm bảo hiệu suất cao.

Cánh khuấy chong chóng

• Cánh khuấy chong chóng inox là loại cánh phổ biến nhất, với khả năng tạo ra dòng chảy hướng trục mạnh mẽ, giúp hút dòng chất lỏng theo chiều dọc trục.
• Loại cánh này đặc biệt hiệu quả trong việc khuấy trộn các hạt nổi trên bề mặt, hỗn hợp chất rắn, chất lỏng và dung dịch hòa tan, đặc biệt là các loại hóa chất.
• Cánh khuấy chong chóng phù hợp nhất với chất lỏng có độ nhớt dưới 2 (N.s/m2).

Tùy vào chiều cao của lớp chất lỏng, có thể sử dụng một hoặc nhiều tầng chân vịt. Mỗi tầng chân vịt có thể được trang bị 2 hoặc 3 cánh, với mỗi cánh là một phần của bề mặt xoắn nghiêng, góc nghiêng α thay đổi từ 0 đến 90 độ dọc theo trục quay đến mép cánh.

Thiết kế này giúp tạo ra dòng chảy hướng trục rất mạnh, rút ngắn thời gian khuấy trộn. Khi lắp hai tầng chân vịt, chúng có thể được bố trí sao cho sức hút và đẩy của cả hai thực hiện theo cùng một hướng để tăng cường khả năng khuấy trộn, hoặc theo hai hướng ngược nhau để đẩy nhanh quá trình khuấy.

So sánh chi tiết cánh khuấy chân vịt và cánh khuấy đĩa

Trong ngành công nghiệp hóa chất, việc chọn lựa đúng loại cánh khuấy là yếu tố then chốt để đảm bảo quá trình trộn và khuấy đều các dung dịch đạt hiệu quả cao. Hai loại cánh khuấy phổ biến nhất là cánh khuấy chân vịt và cánh khuấy đĩa, mỗi loại đều có ưu điểm và hạn chế riêng.

Cánh khuấy chân vịt thường được sử dụng cho các dung dịch có độ nhớt từ thấp đến trung bình, nơi yêu cầu tốc độ khuấy nhanh. Ngược lại, cánh khuấy đĩa phù hợp hơn cho các dung dịch có độ nhớt cao, cần một lực khuấy mạnh để đạt sự đồng nhất.

Cánh khuấy chân vịt có thiết kế với trục chính gắn các cánh quạt xoắn ốc, giúp tạo ra luồng chảy xoáy mạnh mẽ trong dung dịch. Loại cánh này thường được sử dụng để khuấy trộn các chất lỏng như nước, dung dịch muối, axit loãng... Tốc độ khuấy nhanh giúp đạt được sự đồng đều trong thời gian ngắn.

Trong khi đó, cánh khuấy đĩa có thiết kế gồm một hoặc nhiều đĩa phẳng gắn trên trục chính, tạo ra lực đẩy mạnh mẽ, thích hợp cho các dung dịch có độ nhớt cao như dầu, nhựa, sơn hoặc hỗn hợp bột đặc. Mặc dù hoạt động với tốc độ thấp hơn cánh khuấy chân vịt, cánh khuấy đĩa lại có khả năng vượt qua lực cản của các chất lỏng đặc sệt nhờ lực đẩy mạnh hơn.

Việc lựa chọn giữa cánh khuấy chân vịt và cánh khuấy đĩa phụ thuộc vào tính chất vật lý của chất lỏng và mục tiêu khuấy trộn. Nếu cần khuấy nhanh các dung dịch có độ nhớt thấp đến trung bình, cánh khuấy chân vịt là lựa chọn tối ưu. Ngược lại, đối với các dung dịch có độ nhớt cao, cánh khuấy đĩa sẽ mang lại hiệu quả khuấy trộn tốt hơn.

 

Ngoài ra, các yếu tố như kích thước bình chứa, công suất động cơ, và yêu cầu về độ tan khí cũng cần được cân nhắc khi chọn loại cánh khuấy. Tư vấn với các chuyên gia trong lĩnh vực này sẽ giúp bạn đưa ra quyết định đúng đắn, đảm bảo quá trình khuấy trộn an toàn, hiệu quả và đạt chất lượng sản phẩm mong muốn.

Các câu hỏi thường gặp

Làm thế nào để chọn loại cánh khuấy phù hợp với dung dịch cụ thể?

Lựa chọn cánh khuấy phụ thuộc vào độ nhớt của dung dịch, mục tiêu khuấy (như trộn lẫn, phân tán, hoặc hòa tan), và kích thước của bể khuấy để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

Cánh khuấy dạng mái chèo có ưu điểm gì?

Cánh khuấy dạng mái chèo rất phù hợp cho các dung dịch có độ nhớt cao, giúp tạo ra dòng chảy đồng đều và hiệu quả trên toàn bộ bề mặt bể khuấy.

Cánh khuấy mỏ neo thường được sử dụng trong trường hợp nào?

Cánh khuấy mỏ neo thường được ứng dụng để khuấy các chất lỏng đặc như sơn hoặc vữa, nơi cần đảm bảo sự phân tán đồng đều của các hạt hoặc bột trong hỗn hợp.

Cánh khuấy tuabin có đặc điểm nổi bật gì?

Cánh khuấy tuabin tạo ra dòng chảy lưỡng tâm mạnh mẽ, lý tưởng cho việc trộn các dung dịch có độ nhớt cao và khối lượng lớn.

Vật liệu chế tạo cánh khuấy hóa chất thường gặp là gì?

Cánh khuấy thường được làm từ thép không gỉ, inox, hoặc các vật liệu chống ăn mòn, phù hợp với các yêu cầu hóa học của dung dịch cần khuấy.

Cánh khuấy hóa chất được sử dụng trong ngành công nghiệp nào?

Cánh khuấy hóa chất được ứng dụng rộng rãi trong các ngành như hóa chất, thực phẩm và đồ uống, dược phẩm, dầu khí, và mỹ phẩm.