Các loại máy khuấy

Máy khuấy đóng vai trò quan trọng trong nhiều quy trình công nghiệp, bao gồm phản ứng hóa học, truyền nhiệt và trộn chất lỏng và chất rắn. Có nhiều loại máy khuấy khác nhau, mỗi loại được thiết kế để đáp ứng các yêu cầu quy trình cụ thể. Bài viết này sẽ thảo luận về các loại máy khuấy phổ biến nhất và ứng dụng của chúng.

Các loại máy khuấy

Máy khuấy mái chèo

Máy khuấy mái chèo bao gồm một trục trung tâm có các lưỡi phẳng hoặc mái chèo gắn vào, quay để tạo ra một mô hình dòng chảy hướng tâm trong bể trộn. Các mái chèo thường được lắp ở góc 90 độ so với trục máy khuấy và có thể thẳng hoặc cong.

Máy khuấy mái chèo rất phù hợp để trộn chất lỏng có độ nhớt trung bình đến cao và có hiệu quả trong việc thúc đẩy truyền nhiệt và phân tán khí. Chúng hoạt động ở tốc độ tương đối thấp, từ 20 đến 150 vòng/phút và có khả năng xử lý chất lỏng có độ nhớt lên đến 50.000 cP. Yêu cầu về công suất của máy khuấy mái chèo thường thấp hơn so với các loại máy khuấy khác.

Máy khuấy neo

Máy khuấy neo bao gồm một trục trung tâm có gắn hai hoặc nhiều lưỡi phẳng lớn, giống hình dạng mỏ neo. Các lưỡi của máy khuấy neo quét gần thành bình và đáy, đảm bảo trộn và truyền nhiệt hiệu quả, đặc biệt trong các ứng dụng liên quan đến chất lỏng có độ nhớt cao hoặc các hạt rắn.

Máy khuấy neo hoạt động ở tốc độ thấp và tạo ra một mô hình dòng chảy chủ yếu theo phương tiếp tuyến, khiến chúng phù hợp với điều kiện dòng chảy tầng. Chúng thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm và dược phẩm cho các quy trình như pha trộn, đồng nhất hóa và huyền phù chất rắn trong chất lỏng. Khoảng cách gần của các cánh khuấy với thành bình giúp ngăn ngừa sự hình thành các vùng ứ đọng và thúc đẩy quá trình trộn đồng đều.

Máy khuấy ruy băng xoắn ốc

Máy khuấy ruy băng xoắn ốc là một loại máy khuấy được thiết kế để trộn các chất lỏng và bột nhão có độ nhớt cao. Các máy khuấy này có một trục trung tâm với một hoặc nhiều ruy băng xoắn ốc hoặc xoắn ốc được gắn vào, tạo ra sự kết hợp của các mẫu dòng chảy hướng tâm và hướng trục khi máy khuấy quay. Thiết kế độc đáo của máy khuấy ruy băng xoắn ốc khiến chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến vật liệu có độ nhớt cao, chẳng hạn như trong các ngành công nghiệp hóa chất, dược phẩm và chế biến thực phẩm.

Ưu điểm chính của máy khuấy xoắn ốc là khả năng tạo ra một mô hình dòng chảy được xác định rõ ràng giúp thúc đẩy quá trình trộn và truyền nhiệt hiệu quả. Khi máy khuấy quay, các dải xoắn ốc di chuyển vật liệu theo cả hướng xuyên tâm và hướng trục, đảm bảo trộn kỹ lưỡng khắp bình. Chuyển động này cũng giúp ngăn ngừa sự hình thành các vùng chết và giảm thiểu sự tích tụ vật liệu trên thành bình.

Máy khuấy ruy băng xoắn ốc đặc biệt hiệu quả đối với điều kiện dòng chảy tầng, khi độ nhớt của chất lỏng cao và khó đạt được sự trộn hỗn loạn. Khoảng cách hẹp giữa ruy băng và thành bình tạo ra tác động cắt giúp phá vỡ vật liệu nhớt và thúc đẩy quá trình trộn. Ngoài ra, diện tích bề mặt tăng lên của ruy băng xoắn ốc làm tăng tốc độ truyền nhiệt, khiến những máy khuấy này phù hợp với các ứng dụng liên quan đến việc làm nóng hoặc làm mát vật liệu nhớt.

Máy khuấy ruy băng xoắn kép

Máy khuấy băng xoắn kép có hai băng xoắn quấn quanh một trục trung tâm, tạo ra một mô hình dòng chảy độc đáo đảm bảo trộn và truyền nhiệt hiệu quả. Thiết kế xoắn ốc của các băng thúc đẩy cả dòng chảy hướng tâm và hướng trục, cho phép trộn kỹ toàn bộ nội dung của bể.

Máy khuấy có cánh quạt trục vít

Máy khuấy có cánh khuấy trục vít là loại máy khuấy được thiết kế để trộn chất lỏng nhớt và vật liệu có hàm lượng chất rắn cao. Các máy khuấy này có cánh khuấy hình xoắn ốc tạo ra một mẫu dòng chảy dọc trục, di chuyển chất lỏng theo hướng thẳng đứng một cách hiệu quả. Hình dạng của cánh khuấy trục vít cho phép trộn và truyền nhiệt hiệu quả, khiến chúng trở nên lý tưởng cho nhiều quy trình công nghiệp khác nhau, bao gồm phản ứng hóa học, hoạt động phân tán và sản xuất dược phẩm.

Một trong những ưu điểm chính của máy khuấy cánh vít là khả năng xử lý chất lỏng và bùn có độ nhớt cao. Thiết kế trục vít tạo ra lực bơm mạnh có thể di chuyển vật liệu đặc, nhớt một cách dễ dàng.

Máy khuấy cánh quạt

Máy khuấy cánh quạt bao gồm một trục có gắn cánh quạt, tạo ra một mẫu dòng chảy dọc trục khi quay. Góc của cánh quạt thay đổi, thường từ 45° đến 60°, và góc nghiêng có thể được điều chỉnh để tối ưu hóa các đặc tính dòng chảy cho các ứng dụng cụ thể.

Máy khuấy cánh quạt rất phù hợp để trộn chất lỏng có độ nhớt thấp đến trung bình và có thể trộn hiệu quả các chất lỏng có thể trộn lẫn hoặc phân tán khí và các hạt rắn trong môi trường lỏng. Chúng thường được sử dụng trong các bể có đường kính lên đến 3 mét và có thể hoạt động ở tốc độ từ 400 đến 1.750 vòng/phút.

Máy khuấy cánh quạt hướng tâm

Máy khuấy cánh quạt hướng tâm tạo ra dòng chảy hướng tâm vuông góc với trục máy khuấy, tạo ra chuyển động hỗn loạn và thúc đẩy quá trình trộn hiệu quả.

Thiết kế của máy khuấy cánh quạt hướng tâm thường bao gồm các lưỡi phẳng được gắn trên một trục trung tâm, với góc lưỡi dao thay đổi từ 30° đến 45°. Đường kính của máy khuấy thường là 30-50% đường kính bể chứa, và tốc độ máy khuấy dao động từ 20 đến 150 vòng/phút.

Máy khuấy cánh quạt hướng tâm phù hợp với chất lỏng có độ nhớt thấp đến trung bình và có thể xử lý các hạt rắn trong huyền phù. Chúng hiệu quả trong các hoạt động phân tán khí-lỏng và có thể cải thiện tốc độ truyền nhiệt khi sử dụng kết hợp với bộ trao đổi nhiệt.

Máy khuấy tuabin

Máy khuấy tuabin được biết đến với khả năng tạo ra tốc độ cắt cao và chuyển động hỗn loạn trong chất lỏng, khiến chúng phù hợp với nhiều độ nhớt khác nhau.

Máy khuấy tuabin thường bao gồm một trục trung tâm với nhiều cánh phẳng hoặc cánh quạt gắn vuông góc. Các cánh quạt có thể là hướng tâm hoặc hướng trục, tùy thuộc vào kiểu dòng chảy mong muốn.

Cánh quạt hướng tâm, chẳng hạn như tua bin Rushton, tạo ra mô hình dòng chảy vuông góc với trục khuấy, thúc đẩy quá trình trộn và phân tán khí tốt.

Cánh quạt hướng trục, giống như tua bin cánh nghiêng, tạo ra dòng chảy song song với trục, lý tưởng cho quá trình pha trộn và treo rắn.

Cánh quạt tuabin cánh thẳng:Cánh quạt tuabin cánh thẳng có cánh phẳng gắn vào trục trung tâm. Chúng cung cấp dòng chảy hướng tâm và có hiệu quả trong việc phân tán khí và huyền phù rắn. Cánh quạt tuabin cánh thẳng thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất và hóa dầu.

Cánh quạt tuabin có lưỡi nghiêng: Cánh quạt tuabin có lưỡi nghiêng có các lưỡi nghiêng cung cấp sự kết hợp giữa dòng chảy hướng trục và hướng tâm. Chúng phù hợp với nhiều ứng dụng, bao gồm pha trộn, huyền phù rắn và truyền nhiệt. Cánh quạt tuabin có lưỡi nghiêng thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm và dược phẩm.

Cánh quạt tua bin Rushton: Cánh tuabin Rushton bao gồm sáu cánh phẳng gắn vào một đĩa trung tâm. Chúng cung cấp lực cắt cao và hiệu quả cho việc phân tán khí-lỏng và nhũ tương hóa. Cánh tuabin Rushton thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất và công nghệ sinh học.

Cánh quạt tuabin Smith: Cánh quạt tuabin Smith có các cánh cong cung cấp sự kết hợp giữa dòng chảy hướng trục và hướng kính. Chúng được thiết kế để giảm mức tiêu thụ điện năng trong khi vẫn duy trì hiệu quả trộn. Cánh quạt tuabin Smith thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp xử lý hóa chất và nước thải.

Cánh quạt tuabin cong:Cánh quạt tuabin cong có cánh quạt có hình dạng cong, cung cấp sự kết hợp giữa dòng chảy hướng trục và hướng tâm. Chúng phù hợp với nhiều ứng dụng, bao gồm pha trộn, huyền phù rắn và truyền nhiệt. Cánh quạt tuabin cong thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất, thực phẩm và dược phẩm.

Máy khuấy có cánh quạt cong rút lui

Máy khuấy có cánh khuấy cong là loại máy khuấy được thiết kế cho các quy trình trộn hiệu quả và sử dụng năng lượng hiệu quả. Các cánh khuấy này có các lưỡi cong được tạo góc lệch khỏi hướng quay, tạo ra một kiểu dòng chảy độc đáo kết hợp cả thành phần dòng chảy hướng trục và hướng kính. Góc cụ thể của các lưỡi dao thay đổi tùy theo ứng dụng, với các góc tiêu chuẩn từ 45° đến 90°.

Cánh quạt cong rút lui rất phù hợp với chất lỏng có độ nhớt trung bình đến cao và có thể xử lý nhiều nhiệm vụ trộn khác nhau, bao gồm trộn, phân tán và kết hợp khí. Thiết kế lưỡi cong thúc đẩy hỗn hợp đồng đều hơn bằng cách tạo ra một mô hình dòng chảy hút vật liệu từ đáy bể và phân tán khắp bình.

Máy khuấy có cánh quạt thủy lực

Máy khuấy có cánh khuấy dạng cánh ngầm có thiết kế cánh khuấy độc đáo giống như chân vịt tàu biển, cung cấp giải pháp trộn chất lỏng tuyệt vời với mức tiêu thụ điện năng tối thiểu. Hình dạng cánh ngầm của cánh khuấy cho phép sử dụng điện năng hiệu quả hơn so với cánh khuấy phẳng truyền thống, giúp giảm chi phí sản xuất.

Cánh quạt cánh ngầm tạo ra một mô hình dòng chảy dọc trục, làm cho chúng phù hợp để trộn các chất lỏng có độ nhớt thấp đến trung bình. Dòng chảy dọc trục tạo ra chuyển động thẳng đứng trong bể trộn, đảm bảo trộn hiệu quả trong toàn bộ bình. Mô hình dòng chảy này đặc biệt hữu ích trong các ứng dụng yêu cầu phân tán khí hoặc huyền phù rắn.

Máy khuấy có cánh khuấy phân tán

Máy khuấy có cánh khuấy phân tán được thiết kế cho các hoạt động trộn và phân tán hiệu quả, đặc biệt là trong phân tán khí và hỗn hợp không hòa tan. Các cánh khuấy này có thiết kế cánh khuấy độc đáo giúp thúc đẩy quá trình trộn hiệu quả và giảm mức tiêu thụ điện năng. Các cánh khuấy thường cong hoặc nghiêng, với các góc nghiêng và đường kính khác nhau để phù hợp với các ứng dụng cụ thể.

Cánh quạt phân tán thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp hóa chất và dược phẩm cho các quy trình liên quan đến phản ứng khí-lỏng, chẳng hạn như lên men, hydro hóa và oxy hóa. Chúng rất hiệu quả trong việc tạo ra hỗn hợp đồng nhất và cải thiện tốc độ truyền khối giữa pha khí và pha lỏng. Thiết kế cánh quạt tạo ra sự kết hợp giữa các mẫu dòng chảy hướng tâm và hướng trục, giúp tăng cường sự phân tán của các bong bóng khí trong toàn bộ bể trộn.

Máy khuấy có cánh khuấy dạng cuộn

Cánh quạt cuộn bao gồm một dải xoắn ốc hoặc lưỡi dao hình xoắn ốc quấn quanh trục khuấy. Thiết kế này tạo ra sự kết hợp của các mẫu dòng chảy hướng tâm và hướng trục, tăng cường hiệu suất trộn. Khi cánh quạt quay, nó tạo ra chuyển động hỗn loạn trong chất lỏng, đảm bảo hỗn hợp đồng nhất và ngăn ngừa sự hình thành các vùng chết.

Cánh quạt dạng cuộn rất phù hợp để xử lý chất lỏng có độ nhớt trung bình đến cao vì chúng tạo ra tác động trộn nhẹ nhàng đồng thời giảm thiểu lực cắt. Điều này làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các ứng dụng liên quan đến vật liệu nhạy cảm với lực cắt, chẳng hạn như dung dịch polyme, bột nhão và gel. Thiết kế dạng cuộn cũng thúc đẩy quá trình truyền nhiệt hiệu quả, khiến các máy khuấy này phù hợp để sử dụng trong bộ trao đổi nhiệt và lò phản ứng.

Cách chọn máy khuấy

1. Độ nhớt: Đối với chất lỏng có độ nhớt thấp đến trung bình, máy khuấy cánh quạt hoặc máy khuấy tuabin có thể phù hợp. Đối với chất lỏng có độ nhớt cao hơn, máy khuấy neo hoặc máy khuấy ruy băng xoắn ốc thường được sử dụng để đảm bảo trộn hiệu quả và ngăn ngừa vùng chết.
2. Mẫu dòng chảy: Mẫu dòng chảy mong muốn bên trong bể trộn là một cân nhắc thiết yếu khác. Các cánh quạt dòng chảy hướng trục, chẳng hạn như cánh khuấy chân vịt, tạo ra một mẫu dòng chảy song song với trục khuấy, khiến chúng trở nên lý tưởng cho quá trình pha trộn và huyền phù rắn. Các cánh quạt dòng chảy hướng tâm, như cánh quạt tuabin Rushton, tạo ra một mẫu dòng chảy vuông góc với trục khuấy, khiến chúng phù hợp cho các ứng dụng phân tán khí và truyền nhiệt.
3. Hình học bể chứa: Đường kính của máy khuấy phải tỷ lệ thuận với đường kính bể, thường dao động từ 1/3 đến 1/2 đường kính bể. Vị trí đặt các tấm chắn và thiết kế tổng thể của bể cũng sẽ ảnh hưởng đến việc lựa chọn máy khuấy để đảm bảo trộn hiệu quả và giảm thiểu vùng chết.
4. Yêu cầu về điện năng: Yêu cầu về công suất phụ thuộc vào đặc tính của chất lỏng, tốc độ khuấy và cường độ trộn mong muốn. Điều quan trọng là phải chọn một máy khuấy có thể cung cấp đầu vào công suất cần thiết trong khi tối ưu hóa hiệu quả năng lượng để giảm thiểu chi phí vận hành.
5. Yêu cầu về quy trình: Các yêu cầu quy trình cụ thể, chẳng hạn như nhu cầu truyền nhiệt, phân tán khí hoặc phản ứng hóa học, sẽ quyết định loại máy khuấy cần thiết. Ví dụ, trong các ứng dụng yêu cầu tốc độ truyền nhiệt cao, máy khuấy có cánh khuấy có diện tích bề mặt lớn, như máy khuấy neo hoặc máy khuấy ruy băng xoắn ốc, có thể được ưu tiên. Đối với sự phân tán khí-lỏng, cánh khuấy tuabin Rushton hoặc các cánh khuấy dòng chảy hướng tâm khác thường được sử dụng.
6. Khả năng tương thích vật liệu: Vật liệu chế tạo máy khuấy phải tương thích với chất lỏng hoặc hóa chất được trộn. Trong môi trường ăn mòn hoặc khi xử lý các vật liệu nhạy cảm, chẳng hạn như trong ngành dược phẩm, máy khuấy làm bằng thép không gỉ hoặc các hợp kim chống ăn mòn khác có thể cần thiết để đảm bảo độ bền lâu dài và độ tinh khiết của sản phẩm.