Cách đánh giá hiệu suất máy khuấy chìm

Cách đánh giá hiệu suất máy khuấy chìm

Đa số các hệ thống xử lý nước thải hiện nay đang sử dụng hệ thống máy khuấy chìm để kiểm soát dòng chảy. Thách thức trong thiết kế các máy khuấy chìm chính là việc tối đa hoá lực đẩy được tạo ra mà vẫn giúp tiết kiệm được mức điện năng tiêu thụ.

Khuấy trộn trong bể có tốc độ dòng chảy lớn

Trong hệ thống kiểm soát dòng chảy, dòng chảy cung cấp để khuấy trộn thông qua:

A/ Sự đối lưu hoặc vận chuyển các phần tử chất lỏng (pha trộn vĩ mô).

B/ Phân phối nhiễu loạn khắp bể (vi trộn).

Mức độ vận tốc dòng chảy lớn và cường độ khuấy trộn liên quan sẽ phụ thuộc vào yêu cầu trộn trong từng ứng dụng cụ thể. Yêu cầu khuấy trộn càng khó thì tốc độ dòng chảy phải càng lớn. Ví dụ, nếu yêu cầu khuấy trộn chỉ là giữ cho hệ chất lỏng/rắn đồng nhất trong bể chứa thì vận tốc dòng chảy và tốc độ khuấy chìm phải đảm bảo sao cho chất rắn được khuấy trộn trong bể cả chiều ngang và chiều dọc và ngăn chặn hiện tượng lắng xảy ra ở đáy bể. 

Lực đẩy của máy khuấy chìm sẽ tác động đến tốc độ khuấy

Để mang đến tốc độ khuấy thích hợp cho quá trình tuần hoàn của dòng chảy, chất lỏng sẽ được “đẩy" bằng lực đẩy do cánh khuấy của máy khuấy chìm tạo ra. Lực đẩy này được xác định rõ ràng và có thể đo lường được. Lực đẩy do cánh khuấy của máy khuấy chìm tạo ra sẽ là thông số hiệu suất phù hợp nhất đối với bất kỳ dòng máy khuấy trộn chìm nào. Đây cũng là cách đánh giá hiệu suất của máy khuấy chìm.

Chúng ta có thể lấy ví dụ so sánh về lực đẩy của một con tàu để hiểu rõ hơn. Trong đó, tốc độ của tàu là kết quả do lực đẩy của chân vịt tạo ra. Tương tự như vậy, tốc độ dòng chảy trong bể sẽ là kết quả của lực đẩy từ máy khuấy chìm. Lực đẩy càng cao thì tốc độ dòng chảy càng cao. Ngoài ra, tốc độ dòng chảy còn phụ thuộc vào thiết kế của thiết bị đó. 

Hiệu suất máy khuấy chìm ảnh hưởng đến giá thành

Trong việc thiết kế hệ thống máy khuấy chìm, người dùng phải biết chọn lựa hiệu suất máy khuấy sao cho tối đa hoá lực đẩy và giảm được mức điện năng tiêu thụ. Tuy nhiên, lực đẩy của máy càng lớn thì chi phí của thiết bị cũng sẽ càng tăng.

Tỷ lệ lực đẩy được tạo ra dựa trên công suất tiêu thụ (đầu vào) là thước đo phù hợp cho hiệu suất máy khuấy chìm. Các thống số về lực đẩy được tạo ra, công suất đầu vào cần thiết và tỷ lệ của chúng đã được xác định trong tiêu chuẩn quốc tế ISO 21630 - tiêu chuẩn này đã đặt ra các điều kiện và quy trình để kiểm tra hiệu suất cho máy khuấy chìm. 

Với những thông số được xác định rõ ràng này, người dùng có thể dễ dàng đánh giá hiệu suất của nhiều dòng máy khuấy chìm khác nhau. Tỷ lệ lực đẩy so với công suất đầu vào được biểu thị bằng R. Lực đẩy được đo bằng Newton (N) và công suất được đo bằng kilowatt (kW). Do đó, tỷ số lực đẩy trên công suất, R, đạt đơn vị N/kW. So sánh các dòng máy khuấy chìm khác nhau về tỷ lệ lực đẩy trên công suất, máy có đường kính cánh khuấy lớn sẽ luôn có R cao hơn nhiều so với cánh khuấy nhỏ. 

Theo một số nghiên cứu cho thấy, nếu chúng ta mở rộng quy mô sử dụng một máy khuấy chìm nhỏ với tốc độ vòng quay nhanh (với R = 150 N/kW) so với một máy khuấy chìm có đường kính cánh lớn, tốc độ vòng quay chậm (với R = 1500 N/kW). Khi nâng cấp cánh khuấy ở máy khuấy chìm nhỏ ban đầu rồi cho chạy trong bể chứa với tốc độ vòng quay bằng với tốc độ của máy khuấy chìm có đường kính cánh lớn thì tỷ lệ lực đẩy so với công suất đầu vào R của máy sẽ có thể tăng lên đến 600 N/kW.

Điều này minh họa rõ ràng rằng có thể đạt được công suất khuấy trộn trong các hệ thống hiệu quả hơn bằng cách vận hành thiết bị có cánh khuấy đường kính lớn với tốc độ vòng quay chậm. Ngoài ra cũng đã giải thích vì sao khi so sánh các loại máy khuấy chìm khác nhau về tỷ lệ lực đẩy thì cần phải đảm bảo đường kính cánh khuấy của các thiết bị đó phải giống nhau rồi mới tiến hành so sánh để có kết quả chính xác.