Tìm hiểu việc thiết kế tank ảnh hưởng tới hiệu quả khuấy trộn

Ngoài máy trộn thực tế, thiết kế của bồn khuấy là yếu tố quan trọng nhất để tạo ra kết quả thành công trong bất kỳ quy trình nào.

Để cho phép hiệu suất tối ưu từ cánh khuấy, điều cần thiết là tạo ra một môi trường hỗ trợ cả việc định vị cánh khuấy chính xác và độ phủ chất lỏng thích hợp của cánh khuấy. Định vị không chính xác ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất của máy trộn, chất lượng của sản phẩm, và thậm chí có thể gây hại đến tuổi thọ hoạt động của động cơ khuấy trộn.

Khi nhìn vào thiết kế tank, tank hình trụ đứng và hình vuông hoặc hình chữ nhật là phổ biến nhất.

Trong quá trình lựa chọn thiết kế tank tối ưu cho một ứng dụng, có một số quy tắc kinh nghiệm cần tuân thủ.

1. Tỷ lệ giữa mức chất lỏng trên đường kính tank

Đối với hầu hết các ứng dụng trộn, tỷ lệ mức chất lỏng lý tưởng trên đường kính tank là 0,8, tuy nhiên, bất kỳ tỷ lệ nào gần với 1-1 là đủ.

Tỷ lệ quá nhỏ sẽ không cho phép trộn theo trục thích hợp trong bồn. Trong thiết kế không được nhỏ hơn tỷ lệ 0,6

Khi tỷ lệ vượt quá 1,4, nên sử dụng các cánh khuấy kép.

Bất kỳ lúc nào mà tỷ lệ giữa mức chất lỏng trên đường kính bồn vượt quá 2,0, việc lựa chọn bồn phải được đánh giá lại, vì những tank mỏng này không phải là giải pháp trộn hiệu quả nhất về chi phí.

Bồn khuấy 20000L dựa trên kịch bản lý tưởng và kịch bản bể mỏng, những điều sau sẽ xảy ra:

Như bạn có thể thấy từ bảng trên, giá máy trộn điển hình gần như tăng gấp đôi.

Tank hình trụ đứng

Bồn hình trụ đứng là loại tank phổ biến nhất được sử dụng.

Một lưu ý quan trọng đối với bồn hình trụ là đảm bảo rằng chúng có vách ngăn hoặc được gắn lệch để ngăn hiện tượng xoáy xảy ra. Tham khảo phần 2 bên dưới (“Việc sử dụng vách ngăn”) để biết thêm chi tiết.

Nói chung không cần có vách ngăn đối với các bồn nhỏ hơn (thể tích <20.000 Lít hoặc chiều cao <3048mm). Tuy nhiên, đối với các bồn lớn hơn, việc lắp đặt vách ngăn sẽ tiết kiệm chi phí hơn nhiều so với việc đầu tư vào một máy trộn nặng hơn, đắt tiền hơn được gắn lệch.

Tank hình chữ nhật

Bồn hình chữ nhật có đường kính tương đương có thể được tính bằng cách lấy căn bậc hai của Chiều dài x Chiều rộng và nhân nó với 1,13.

Áp dụng mức chất lỏng tương tự với tỷ lệ đường kính bồn tương đương là 0,8.

Bồn hình chữ nhật có thể hiệu quả khi được sử dụng để pha trộn, vì những bồn này có khả năng tự vách ngăn.

Tuy nhiên, bể hình chữ nhật không được khuyến khích cho huyền phù chất rắn vì các chất rắn sẽ hình thành ở các góc.

Những "điểm chết" này sẽ xảy ra trong bồn có các góc. Do đó, yêu cầu mức độ trộn lớn hơn mức cần thiết trong bồn hình trụ có kích thước bằng nhau để đạt được kết quả tương tự.

Tank đáy hình nón hoặc hình tròn

Một số bồn sẽ có đáy hình tròn (đĩa) hoặc hình nón. Dưới đây là một số hướng dẫn tiêu chuẩn về cách tiếp cận trộn cho các bồn này.

       1. Đáy hình nón: Lý tưởng nhất là góc hình nón phải nhỏ hơn 15 °, nhưng bất kỳ góc nào nhỏ hơn 30 ° đều được chấp nhận. Nếu một hình nón quá sâu, nó sẽ trở nên khó khăn hơn nhiều để tạo ra sự trộn tốt bên trong nó.

        2. Đáy tròn: Các quy tắc tương tự áp dụng cho đáy tròn như đối với hình nón. Nói chung, đáy tròn sẽ tốt hơn cho chất rắn huyền phù vì không có góc nhọn trong bể, vì vậy nó loại bỏ các điểm chết.

        3. Lá chắn dòng: Nếu bồn hình nón / đáy tròn rất sâu, cũng có thể đặt lá chắn dòng bên trong bồn, để thúc đẩy quá trình trộn dọc trục tốt và ngăn hiện tượng xoáy xảy ra.

2. Sử dụng lá chắn dòng

Bồn hình chữ nhật có khả năng tự chắn dòng, vì vậy việc sử dụng lá chăn dòng là một yêu cầu khi chỉ sử dụng bồn hình trụ.

Nếu máy khuấy được đặt ở tâm trong một bồn hình trụ không có lá chắn, nó sẽ tạo ra chuyển động xoáy, rất kém hiệu quả. Ví dụ, hãy tưởng tượng hai hạt xoáy theo chuyển động tròn, chúng sẽ luôn đuổi theo nhau và không trộn lẫn.

Có hai giải pháp cần xem xét:

1. Lắp đặt lá chắn: Lắp đặt lá chắn trong bồn là lựa chọn tốt nhất.

2. Đặt máy khuấy trộn: Lắp máy trộn với độ lệch khoảng 1/6 đường kính bồn sẽ ngăn hiện tượng xoáy xảy ra. Hạn chế của tùy chọn này là các lực không cân bằng sẽ tạo ra ứng suất lớn hơn trên trục máy trộn và sẽ yêu cầu máy trộn có nhiệm vụ cao hơn. Điều này trở nên hạn chế về chi phí cho các ứng dụng lớn hơn với yêu cầu chiều dài trục trên 3048mm.

Cách bố trí lá chắn điển hình

Các vách ngăn thường được gắn bằng 1/72 đường kính bồn theo chiều dọc và bằng 1/12 đường kính bể theo chiều rộng. Việc lắp đặt tối ưu bao gồm bốn lá chắn trong một bồn, nhưng việc sử dụng ba lá chắn  là đủ cho hầu hết các nhu cầu khuấy trộn.

Các lá chăn nên mở rộng hết chiều dài của bồn, để lại một số khoảng trống ở đáy để tránh tích tụ chất rắn. Do đó, kiểu dạng cho bồn có đường kính 12' sẽ là các lá chắn rộng 1' được gắn 2' dọc thành bồn.