Đồ án Thiết kế nhà máy sản xuất sơn alkyd dầu thầu năng suất 1700 tấn/năm

Giới thiệu thiết bị và các yêu cầu trong thiết kế [12,10] Giới thiệu thiết bị hóa chất Thiết bị hóa chất thường được dùng để thực hiện các quá trình hóa học, vật lý hoặc hóa lý (ví dụ như các phản ứng hóa học , trao đổi nhiệt không thay đổi trạng thái , bốc hơi , ngưng tụ , cô đặc , kết tinh , chưng luyện , hấp thu,hấp thụ…). Các loại thiết bị chứa chất lõng , chứa chất khí và chất rắn cũng thuộc về thiết bị hóa chất . Các quá trình hóa lý thực hiện trong thiết bị hóa chất có thể tiến hành ở nhiệt độ từ -2500C đến +9000C , và từ áp suất chân không ( khoảng 10-3 mmH20) đến áp suất rất cao (khoảng 300N/mm2). Tùy theo điều kiện sản xuất mà người ta chia thiết bị hóa chất ra làm 2 loại : Loại I gồm các thiết bị dùng để sản xuất và thiết bị chứa ở áp suất cao , hoặc để sản xuất và chứa các chất cháy , nổ độc hại ở áp suất thường. Loại II gồm các thiết bị khác không thuộc loại I. Các thiết bị hóa chất có thể làm việc liên tục hoặc gián đoạn , có thể đặt cố định hoặc cho phép di động. Các yêu cầu về thiết bị hóa chất Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị Khi thiết kế thiết bị , trước hết cần căn cứ vào các yêu cầu kỹ thuật như: Nhiệm vụ của thiết bị . Môi trường trong thiết bị . Các đặc tính kỹ thuật ( năng suất , dung tích , bề mặt trao đổi nhiệt) Các thông số của quá trình công nghệ ( áp suất , nhiệt độ và dung môi). Tính bền vững và tính an toàn của thiết bị . Yêu cầu về thiết kế Bước đầu tiên của việc thiết kế thiết bị hóa chất là phải thiết lập các điều kiện kỹ thuật mà thiết bị cần thỏa mãn . Thiết bị thiết kế ra phải đáp ứng được các yêu cầu sau : năng suất cao ,bền , sử dụng tiện lợi , an toàn và cuối cùng là mang lại hiệu quả kinh tế lớn . Muốn thỏa mãn được các yêu cầu đó thì thiết bị phải được kết cấu hợp lý , đồng thời phải chú trọng đến cơ tính của chúng như là độ bền , độ cứng ,độ ổn định , độ kín và tuổi thọ cao. Chú ý là không nên chế tạo thiết bị có tuổi thọ quá cao , bởi vì khoa học kỹ thuật càng ngày càng phát triển rất nhanh , nên thiết bị sẽ bị lạc hậu. Đối với thiết bị hóa chất thường quy định tuổi thọ khoảng 10-12 năm. Một việc rất quan trọng khi thiết kế thiết bị hóa chất là vấn đề lựa chọn vật liệu chế tạo sao cho phù hợp với các yêu cầu kỹ thuật đã nêu, đồng thời đảm bảo thiết bị có đủ độ bền ăn mòn hóa học và độ bền cơ học ở áp suất và nhiệt độ làm việc.Đối với các thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn , hợp lý nhất và rẻ nhất là dùng lớp lót phủ lên mặt trong thiết bị . Các vật liệu lót có thể là kim loại hoặc phi kim loại chống được ăn mòn hóa học của môi trường . Sau khi đã lựa chọn vật liệu , ta tiến hành xác định các kích thước của các chi tiết thiết bị và thính kiểm tra độ bền các chi tiết đó nhằm mục đích xác định kích thước tính toán của chúng ( như bề dày của thân , nắp ,mặt bích… ). Khi thiết kế ,người ta dùng kích thước cấu tạo , kích thước này bằng kích thước tính toán cộng với kích thước bổ sung do ăn mòn và bào mòn . Kích thước cấu tạo cần phải được quy tròn , ví dụ đối với thiết bị làm bằng thép hàn thì kích thước cấu tạo phải phù hợp với kích thước của thép dát, đối với thiết bị đúc thì kích thước cấu tạo phải là số nguyên , đối với thiết bị rèn thì kích thước cấu tạo chênh lệch nhau từng milimet một. Khi thiết kế thiết bị hóa chất cần hết sức tận dụng các chi tiết đã được tiêu chuẩn hóa , vì nó rất tiện lợi trong việc sử dụng , thay thế , sửa chữa và lắp ráp .Nhưng đến nay chúng ta vẫn chưa có các tiêu chuẩn cho thiết bị hóa chất. Vì vậy , chúng tôi đề nghị trong lúc thiết kế chúng ta tạm dùng các tiêu chuẩn của Liên Xô. Chú ý tiết kiệm vật liệu chế tạo để thiết bị được thiết kế ra có khối lượng bé , nhưng không ảnh hưởng xấu đến các yêu cầu về độ bền vững và tính an toàn . Độ kín cũng là một điều kiện cần thiết đối với thiết bị hóa chất .Nếu thiết bị không đảm bảo kín thì sẽ bị rò rĩ làm cho năng suất giảm và ảnh hưởng đến điều kiện vệ sinh an toàn trong sản xuất . Độ kín là một vấn đề cần hết sức chú ý , đặc biệt là đối với các thiết bị làm việc ở áp suất cao, trong thiết bị sản xuất các chất độc hại , dễ cháy và dễ nổ . Thiết bị hóa chất phải có kết cấu hợp lý tức là có cấu tạo đơn giản , kích thước bé , khối lượng nhẹ , tốn ít vật liệu hiếm và đắt tiền , đạt được hiệu suất cao và đảm bảo tính kỹ thuật. Một thiết bị được coi là vận hành thao tác dễ dàng cần phải có các điều kiện như : tháo ,lắp, sửa chữa ít tốn kém ,dễ dàng thay thế các bộ phận hỏng ,làm việc ổn định , dễ khống chế chế độ làm việc , ít người điều khiển và đảm bảo an toàn trong quá trình sử dụng , thuận tiện khi chuyên trở . Trong tất cả các tiêu chuẩn đặc trưng cho mức độ hợp lý của một thiết bị nào đó thì tiêu chuẩn chung nhất là các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật ; năng suất thiết kế bị , hệ số tiêu tốn đối với một đơn vị sản phẩm , giá thành thiết bị , chi phí vận hành và giá thành sản phẩm. Trên đây là những yêu cầu cơ bản mà người thiết kế cần đặc biệt chú ý khi thiết kế máy và thiết bị hóa chất . Tuy nhiên trong quá trình thiết kế phải căn cứ vào thực tế , vào khả năng sẵn có và cần áp dụng linh hoạt các yêu cầu cơ bản đã nêu trên để tránh những sự lựa chọn máy móc ,cứng nhắc. Yêu cầu về kinh tế Năng suất : là khả năng sản xuất của thiết bị trong một đơn vị thời gian . Thiết bị cho năng suất càng cao càng tốt . Hệ số tiêu hao: là lượng nguyên liệu và năng lượng tiêu hao cho mỗi đơn vị sản phẩm . Hệ số tiêu hao không những phụ thuộc vào quy trình công nghệ mà còn phụ thuộc vào thiết bị .Nói chung hệ số tiêu hao càng thấp càng tốt . Giá cả : là yếu tố ảnh hưởng mạnh mẽ đến vốn đầu tư . Thiết bị đắt tiền sẽ khiến vốn đầu tư lớn , tăng thêm tỷ lệ tài sản cố định và khấu hao , giảm vòng luân chuyển vốn .Tuy nhiên không phải trường hợp nào thiết bị rẻ cũng có lợi .Nhiều khi thiết bị có giá cao nhưng năng suất , hiệu quả cao hơn và dùng được bền lâu có lợi hơn thiết bị cũ rẻ tiền. Chi phí vận hành : bao gồm khấu hao dầu mỡ , chi phí bảo dưỡng , sửa chữa … chi phí vận hành càng thấp thì giá thành sản phẩm càng thấp. Giá thành sản phẩm : là chỉ tiêu phản ánh tổng hợp mọi hiệu quả kinh tế trong sản xuất .Giá thành không những đánh giá mức độ hoàn thiện của thiết bị mà còn đánh giá tính hợp lý của dây chuyền công nghệ. Do vậy giá thành sản phẩm là chỉ tiêu để so sánh các phương án khác nhau về dây chuyền công nghệ . Tính toán nồi tổng hợp nhựa Hình dáng và vật liệu chế tạo nồi tổng hợp Cấu tạo Chọn thiết bị phản ứng dạng thân hình trụ, được gia công bằng phương pháp hàn hồ quang điện. Đáy nồi dạng elip tiêu chuẩn có gờ được hàn vào thân thiết bị. Nắp thiết bị dạng elip tiêu chuẩn được gắn vào thân bằng ghép bích. Thiết bị có lớp vỏ áo để dẫn chất gia nhiệt. Bên ngoài lớp vỏ áo có lớp cách nhiệt bằng bông thuỷ tinh. Vật liệu chế tạo Thiết bị phản ứng thuộc loại II, nhóm thiết bị 2, nghĩa là không hoạt động ở áp suất cao, không chứa chất cháy nổ, độc hại ở áp suất thường và các chi tiết, bộ phận không tiếp xúc trực tiếp với nguồn đốt nóng trực tiếp. Chọn vật liệu chính để chế tạo thiết bị phản ứng là thép không gỉ X17, có thành phần: Cr = 17%, Ni≤0,6 % , C≤ 0,12 % . Loại thép này có khả năng chịu nhiệt cao, bền môi trường, hoá chất nên thích hợp cho việc chế tạo thiết bị phản ứng. Ngoài ra các phụ kiện được chế tạo bằng thép cacbon. Các thông số của thép X17 ( tra bảng XII.4 trang 309 -[6] ): Ứng suất kéo : k= 500 N/mm2 =500.106 N/m2 Ứng suất chảy: c= 270 N/mm2 =270.106 N/m2 Tra bảng XII.7 trang 313 - [6]: Khối lượng riêng: = 7700 kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt: = 25,1 W/m.độ Ứng suất cho phép khi kéo và chảy được tính theo công thức XIII.1, XIII.2 trang 355[6] Ta có: [k]= . [c]= . Trong đó: k : ứng suất cho phép khi kéo, N/m2. c : ứng suất cho pép khi chảy, N/m2. : hệ số điều chỉnh. nk : hệ số an toàn theo giới hạn kéo. nc : hệ số an toàn theo giới hạn chảy. Tra bảng XIII.2 trang356 – [6], ta có: = 1 Tra bảng XIII.3 trang 356-[6], ta có: nk = 2,6; nc = 1,5 [k] = . ( N/m2 ) [c] = . (N/m2) Kích thước thiết bị phản ứng : Thành phần hỗn hợp phản ứng : Bảng 6.1 Thành phần hỗn hợp phản ứng Nguyên liệu Khối lượng mi (kg) % khối lượng xi Khối lượng riêng (kg/m3) Dầu 671 54,45 931 Glycerine 169 13,72 1270 AP 391 31,73 1530 PbO 1,2 0,1 9530 Khối lượng riêng của hỗn hợp được tính theo công thức: = ( I.2 trang 5-[11] ) Trong đó: : khối lượng riêng của hỗn hợp . : khối lượng riêng của cấu tử thứ i. xi : phần khối lượng của cấu tử thứ i . n : số cấu tử trong hỗn hợp . Trong trường hợp này thì khối lượng riêng của hỗn hợp phản ứng là: → ρhh =1110,65 ( kg/m3 ) Thể tích hỗn hợp phản ứng : Tính toán chiều cao thiết bị phản ứng : Chọn thể tích bình phản ứng bằng 3/2 thể tích hỗn hợp phản ứng (tương đương hệ số điền đầy khoảng 0,67). Chọn đường kính trong của thiết bị Dt = 1100 ( mm ) Tra bảng XIII.10 trang 382-[10] . Có các kích thước tiêu chuẩn của đáy và nắp elip như sau : Chiều cao phần lồi: hb= 275 (mm). Chiều cao gờ: hg = 25 (mm). Diện tích bề mặt trong : F = 1,4 (m2). Thể tích đáy và gờ: Vnd = 0,151 (m3 ). Hình 6.1 Hình dáng của nồi tổng hợp nhựa Alkyd Thể tích hỗn hợp phản ứng chứa trong thân trụ : V2= Vhh – Vnd = 1,11 - 0,151 = 0,959 ( m3 ) Chiều cao mực chất lỏng trong thân trụ : Thể tích phần thân trụ ( bao gồm phần chứa chất lỏng và phần chứa khí ) : Vtrụ = VTB – 2*Vnd = 1,665 – 2*0,151 = 1,363 ( m3 ) Chiều cao thân phần thân trụ của thiết bị : Chọn chiều cao thân Ht = 1,3 (m) . Chiều cao của nồi tổng hợp : Hn = Ht + 2*hb + 2*hg Hn = 1,3 + 2*0,275 + 2*0,025 = 1,9 ( m) Chiều cao của mực chất lỏng trong thiết bị : Hl-nồi = Hl-tru + hb + hg = 1+ 0,275 + 0,025 = 1,3 ( m ) Tính toán bề dày thân : Thân thiết bị chịu áp lực bên trong do áp suất thủy tĩnh của hỗn hợp phản ứng và áp suất hơi gây ra .Do đó bề dày thân trụ được tính theo công thức ( XIII.8 trang 360 – [10] ) . St = Trong đó: Dt : đường kính trong của nồi tổng hợp , Dt = 1,1 (m). : hệ số bền mối hàn của thành trụ theo phương dọc . Tra bảng (XIII.8 trang 362- [10]) → = 0,95. [] : ứng suất cho phép của giới hạn kéo : [c]=180*106 ( N/m2) C : hệ số bổ sung. P : áp suất bên trong nồi . Áp suất bên trong nồi được tính theo công thức : P = Plv + Ptt ( công thức XIII.27 trang 366- [10]) Với Ptt = g*ρ* Hl-nồi Trong đó : Plv : áp suất khí làm việc . Plv = 105 N/m2 . ρ : khối lượng của hỗn hợp phản ứng , ρ = 1110,65 (kg/m3). Ptt : áp suất thủy tĩnh . Hl-nồi : chiều cao cột chất lỏng trong nồi phản ứng , Hl-nồi = 1,3 (m) . g : gia tốc trọng trường , g= 9,81 (m2/s). Áp suất thủy tĩnh hỗn hợp phản ứng gây nên : Ptt = 9,81* 1110,65* 1,3 ≈ 14164 (N/m2 ). → Áp suất trong thiết bị : P = 105 + 14164 = 114164 (N/m2 ) Hệ số bổ sung ăn mòn hóa học ,ăn mòn cơ học và dung sai chế tạo lắp ghép : C = C1 + C2 + C3 ( XIII.17 trang 363- [6] ) Trong đó : C1 : hệ số bổ sung do ăn mòn kim loại và ăn mòn hóa học . Do thép không rỉ X17 là vật liệu thuộc nhóm bền và làm việc trong môi trường ăn mòn nên tốc độ ăn mòn thiết bị : V= 0,05 mm/ năm (tra bảng XII.1 trang 305 –[6] ) .Thiết bị dự trù sử dụng trong vòng 12 năm => C1 = 0,1 *12 = 1,2 (mm) C2: hệ số bổ sung do ăn mòn cơ học , chọn C2 = 0 C3: đại lượng bổ sung do dung sai chiều dày . Tra bảng (XIII.9 trang 364-[6] ) ta có: C3 =0,5 ( mm ) → C = C1 +C2 + C3 = 1,2 +0 +0,5= 1,7 (mm) Như vậy, bề dày của đáy thiết bị là: St + 1,7*10-3 = 0,38* 10-3 + 1,7*10-3 =2,08*10-3 (m) = 2,08 ( mm ) Chọn St = 3 (mm) Kiểm tra ứng suất của thân bằng công thức ( XIII.26 trang 365- [10] ) Trong đó : Dt: đường kính trong của nồi phản ứng , Dt= 1,1 (m) . S : chiều dày thân nồi ,S=St= 3*10-3 (m). φ = 0,95 : hệ số bền mối hàn . P0 : áp suất thử tính toán . Với P0= Pth + Ptt ( công thức XIII.27 trang 366- [10] ) Trong đó : Pth : áp suất thử thủy lực . Ptt : áp suất thũy tĩnh của chất lỏng có trong nồi phản ứng. Tra bảng XIII.5 trang 358-[10] → Pth = 1,5 Plv = 1,5 *105 = 150.000 ( N/m2) → P0 = 150.000+14164 = 161.164 (N/m2) → σ 72*106 ≤ 225*106 Vậy với St = 3 (mm) thì thỏa mãn điều kiện bền . Tính toán đáy thiết bị: Đáy là phần chịu ứng suất lớn nhất nên đáy phải được thiết kế sao cho đảm bảo độ bền , độ an toàn khi tháo sản phẩm đồng thời phải xã được sản phẩm hết ra ngoài vì sản phẩm tồn đọng sẽ làm ảnh hưởng đến chất lượng của mẻ sau. Đáy chỉ gồm 1 lỗ tháo liệu và đường kính của lỗ tháo liệu được tính theo công thức ( VI.42 trang 74 [10] ) : dlỗ = ( m) Trong đó : dlỗ : đường kính của lỗ tháo liệu . V : lưu lượng chất lỏng khi tháo liệu m3/s. ω : tốc độ trung bình của dòng chảy ,chọn ω = 0,5 m/s . Chọn thời gian tháo liệu là 10 phút : → V = ( Vhh : thể tích hỗn hợp phản ứng) = = 1,85*10-3 (m3/s) Do đó : dlỗ = ≈ 6,9 (cm) Chọn dlỗ = 7 (cm) và được tăng cứng hoàn toàn . Theo công thức XIII.47 trang 385- [10] , đáy làm việc chịu áp suất trong , bề dày đáy được tính : (m) Trong đó : hb =0,275 (m) : chiều cao phần lồi của đáy . φ = 0,95 : hệ số bền mối hàn (tra theo bảng XIII.8 trang 362-[10]). k=1 : hệ số vô thứ nguyên do đáy có lỗ được tăng cứng hoàn toàn . C= 1,7 mm : hệ số bổ sung ( giống phần thân thiết bị ) . Ta có : = 1827≥ 30 → có thể bỏ qua giá trị P ở mẫu số ( trang 375 –[10]) Vậy công thức tính chiều dày đáy nồi phản ứng : (m) =*10-3 = 2,06 *10-3 (m) = 2,06 (mm) Đại lượng bổ sung C được tính theo công thức (XIII.17 trang 363-[10]) tăng thêm 1 ít ( đối với đáy , nắp dập tùy theo chiều dày [10] trang 386) Khi Sd –C < 10mm → tăng C lên 2 mm ( [10] trang 386 ) Ta có : Sd – C = 2,06-1,7= 0,36 mm <10 mm → C’= 1,7+2 = 3,7 (mm) →Sd’= C’ + S = 2,06+3,7=5,76 (m) Chọn Sd= 5 (mm) Kiểm tra ứng suất đáy bằng áp suất thủy lực : Theo công thức (XIII.49 trang 386-[10]) , ta có ứng suất tác động lên đáy : σ Trong đó : Dt : đường kính thân nồi , Dt = 1,1 (m) . V hb : chiều cao phần lồi , hb = 0,275 (m) . S’d : bề dày đáy , S’d = 5*10-3 (m). C’ : hệ số bổ sung ăn mòn ở đáy , C’ = 3,7*10-3 (m). P0 : áp suất thử tính toán , P0 = 161164 (N/m2 ). σc : ứng suất chảy của thép không rỉ X17 , σc = 270*106 ( N/m2). k: hệ số vô thứ nguyên , do đáy lỗ được tăng cứng hoàn toàn → k=1 . φ : hệ số bền mối hàn , φ = 0,95 (XIII.8 trang 362-[10]). σ = = 76*106 (N/m2) ≤ (thỏa) Chọn bề dày đáy là Sd= 5 (mm) Tính toán nắp thiết bị : Ta chọn nắp elip có khả năng chịu ứng suất tốt hơn so với nắp phẳng do nắp elip có đường cong chuyển tiếp đều . Đường kính các cửa trên nắp thiết bị : Cửa sữa chữa : có dạng elip được tăng cứng hoàn toàn với a = 0,4 m, b=0,3m Lỗ nạp dầu và PbO : d1= 5 (cm) Lỗ nạp Glycerin : d2= 3 (cm) Lỗ nạp AP d3= 7 (cm) Lỗ thoát dẫn hỗn hợp đẳng phí : d4= 5 (cm) Lỗ dẫn khí CO2 : d5= 2 (cm) Lỗ lắp trục cánh khuấy d6= 6 (cm) Lỗ nạp Xylen : d7= 2 (cm) Bề dày của nắp được tính theo công thức (XIII.47 trang 385–[10]) (m) Trong đó : Dt: đường kính trong của nồi phản ứng ,Dt= 1,1 (m). Sn : chiều dày nắp nồi. φ = 0,95 : hệ số bền mối hàn . P : áp suất làm việc của thiết bị , P= Plv = 105 (N/m2). hb : chiều cao phần lồi của đáy , hb = 0,275 (m). φ : hệ số bền mối hàn hướng tâm , tra theo bảng XIII.8 trang 362-[6] →φ=0,95. k : hệ số vô thứ nguyên, do thân có lỗ được tăng cứng hoàn toàn nên k=1 C= 1,7 mm : hệ số bổ sung ( giống phần thân thiết bị ) . [k] : Ứng suất cho phép của giới hạn kéo : [k]=180*106 ( N/m2) . Do giá trị : = > 30 → ta có thể bỏ qua giá trị P ở mẫu số : Vậy công thức tính chiều dày của nắp : ==2,02 *10-3 (m) Đại lượng bổ sung C được tính theo công thức (XIII.17 trang 363-[10]) tăng thêm 1 ít ( đối với đáy , nắp dập tùy theo chiều dày [10] trang 386) Khi Sd –C < 10mm → tăng C lên 2 (mm) ( [10] trang 386 ) Ta có : Sn – C = 2,02-1,7= 0,32 mm <10 mm → C’= 1,7+2 = 3,7 (mm) →Sn’= C’ + S = 2,02+3,7=5,72 (m) Chọn Sn’ = 5 (mm) . Kiểm tra ứng nắp bằng áp suất thủy lực : Theo công thức (XIII.49 trang 386-[6]) , ta có ứng suất tác động lên nắp : σ chọn P0 = 2 Plv= 2*105 (N/m2) Trong đó : Dt: đường kính trong của nồi phản ứng ,Dt= 1,1 (m). S’n : chiều dày nắp nồi , S’n = 5*10-3 (m). φ = 0,95 : hệ số bền mối hàn . P : áp suất làm việc của thiết bị , P=Plv= 105 (N/m2). hb : chiều cao phần lồi của đáy , hb = 0,275 (m). φ : hệ số bền mối hàn hướng tâm , tra theo bảng XIII.8 trang 362-[6] →φ=0,95. k : hệ số vô thứ nguyên, do thân có lỗ được tăng cứng hoàn toàn nên k=1 C’= 3,7 mm : hệ số bổ sung ( giống phần thân thiết bị ) . c : Ứng suất cho phép của giới hạn chảy : c=270*106 ( N/m2) . →σ=(N/m2)≤(N/m2) Vậy bề dày nắp là Sn= 5 (mm) thỏa mãn điều kiện bền . III Chọn và tính kích thước cánh khuấy : [11,14] 3.1 Mục đích khuấy : Tạo ra các hệ đồng nhất từ các thể tích lỏng và lỏng , khí rắn có các tính chất thành phần khác nhau : dung dịch, nhũ tương , huyền phù , hệ bọt … Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt . Tăng cường quá trình trao đổi chất bao gồm quá trình chuyển khối và quá trình hóa học. 3.2 Các loại cánh khuấy được sử dụng trong công nghiệp : Loại tấm , loại mái chèo bản. Loại mái chèo 2 thanh và mái chèo có thanh đặt chéo. Loại mỏ neo ( chữ U), mỏ neo ghép . Loại chân vịt . Loại tuốc-bin. 3.3 Lựa chọn cánh khuấy cho nồi tổng hợp nhựa Alkyd : Trong nồi tổng hợp nhựa Alkyd , độ nhớt nhựa Alkyd khá lớn nên ta chọn cánh khuấy dạng mỏ neo ghép . Cánh khuấy dạng mỏ neo ghép có các đặc điểm như sau : Khuấy chất lỏng nhớt và nặng . Tăng cường quá trình trao đổi nhiệt . Ngăn cản quá trình kết tủa và lắng cặn ở thành và đáy . Tạo trạng thái lơ lửng của rắn trong môi trường nhớt . Cánh khuấy gồm 3 phần : Phần mái chèo : nằm ngang gắn kết với phần mỏ neo có tác dụng tăng cường sự khuấy trộn của chất lỏng theo phương bán kính ở phía thành nồi và giúp gia cố cho cánh khuấy . Phần mỏ neo : có hình dạng gần giống nồi tổng hợp để cánh khuấy quét sát đáy nồi tránh hiện tượng đóng cặn giúp cho quá trình trao đổi nhiệt tốt hơn . Phần thẳng đứng : nối với trục của động cơ và tăng cường sự khuấy trộn , tăng cường quá trình chảy rối trong chất lỏng . Hình 6.2 Sơ lược hình dạng cánh khuấy 3.4 Tính kích thước cánh khuấy : 3.4.1 Các thông số kính thước cánh khuấy và công suất máy khuấy : Chiều cao của cột chất lỏng trong nồi tổng hợp khi chỉ có dầu,Glycerin và PbO:Hl-nồi =0.9(m) Đường kính của nồi tổng hợp : Dt = 1,1 (m). Khối lượng riêng hỗn hợp ρhh = 1110,65 ( kg/m3). Chiều cao của cánh khuấy ta chọn bằng 8/9 so với chiều cao mực chất lỏng có trong nồi tổng hợp : h = 8/9 * Hltb =8/9 * 0.9 ≈ 0.8 (m) * Tra bảng 2.9 trang 37-[14] , ta có : Trong đó : do-k : đường kính ngoài của cánh khuấy. b : bề rộng bảng cánh khuấy . Đường kính ngoài của cánh khuấy : Chọn 4 → d o-k ≈ 1,04 (m) Bề rộng của cánh khuấy : Chọn → b = 0,1 (m) Đường kính trong của cánh khuấy : di-k = do-k – 2*b = 1 – 2*0,1 = 0,8 (m) Khoảng cách từ thành nồi đến cánh khuấy : e Khoảng cách từ đáy nồi đến cánh khuấy ta chọn a= 0,03 (m) , để cho cánh khuấy trộn hoàn toàn chất lỏng sát đáy . Phần mái chèo nằm ngang dùng tăng cường cho mỏ chèo ,ta chọn thanh ngang có bề rộng bằng bề rộng của phần mỏ neo là 0,1 ( m) , và nó được đặt nằm giữa cánh khuấy: h1 Chiều dày của cánh khuấy ta chọn là 2 (cm). 3.4.2 Tính công suất máy khuấy : Công suất cánh khuấy được xác định theo công thức ( 3.25 trang 74 – [14] ) : N = P * V Trong đó : P : trở lực của môi trường tác động lên cánh khuấy (N). V : vận tốc chuyển động đặc trưng của cánh khuấy ( m/s). Từ công thức ( 3.29 trang 74-[14]) ta tính được trở lực gây ra trên cánh khuấy : P = Cp* ω2* dk4 Trong đó Cp : hệ số trở lực , phụ thuộc vào các yếu tố hình học , yếu tố công nghệ của cơ cấu khuấy và phụ thuộc vào bản chất vật lý của môi trường khuấy . ω : vận tốc gốc (s-1) . dk : đường kính ngoài của cánh khuấy dk= do-k= 1,04 (m). Hệ số trở lực ( [14] trang 74) : Cp = ( 1,12 - 0,75 )* υ1/2 Với υ là độ nhớt động học của chất lỏng được khuấy ( cm2/s) Dựa vào công thức ( I.21 trang 86 – [11] ) ta xác định được độ nhớt động học : υ Trong đó : ρ : khối lượng riêng của hỗn hợp ( kg/m3) . k : hệ số , cho k=1 . μ : độ nh