YÊU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CÔNG SUẤT MÁT KHUẤY HÓA CHẤT

Máy khuấy hóa chất là thiết bị không thể thiếu trong các ngành công nghiệp như sơn, mỹ phẩm, dược phẩm, xử lý nước, và hóa chất. Thiết bị này có nhiệm vụ trộn đều, phân tán các thành phần hóa học nhằm tạo ra hỗn hợp đồng nhất, tăng hiệu quả phản ứng hoặc cải thiện chất lượng sản phẩm đầu ra.

Một trong những thông số kỹ thuật quan trọng nhất khi lựa chọn hoặc vận hành máy khuấy hóa chất là công suất hoạt động. Công suất không chỉ quyết định khả năng vận hành mạnh mẽ hay yếu, mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến năng suất sản xuất, hiệu quả khuấy trộn và độ bền thiết bị.

Tuy nhiên, không phải lúc nào công suất cũng phụ thuộc vào mô-tơ lớn hay nhỏ. Có nhiều yếu tố kỹ thuật và vật lý ảnh hưởng đến công suất yêu cầu của máy khuấy. Bài viết này sẽ giúp bạn hiểu rõ những yếu tố đó để lựa chọn và sử dụng máy khuấy một cách tối ưu nhất.

1. Yếu tố ảnh hưởng từ đặc tính chất lỏng

a. Độ nhớt của chất lỏng

Đây là yếu tố quan trọng bậc nhất ảnh hưởng đến công suất máy khuấy hóa chất. Chất lỏng có độ nhớt càng cao (như keo, dầu nặng, nhựa tổng hợp…) thì càng cần công suất lớn để khuấy đều. Điều này là do chất lỏng đặc tạo ra lực cản lớn, khiến động cơ cần sinh ra mô-men xoắn lớn hơn để quay cánh khuấy.

Ví dụ:

Nước có độ nhớt thấp, có thể khuấy với công suất nhỏ (0.5 – 1 HP).
Dung dịch keo hoặc siro cần công suất từ 3 HP trở lên.

b. Tỷ trọng chất lỏng

Tỷ trọng cao (nặng hơn nước) làm tăng lực cản cho cánh khuấy. Chất lỏng chứa nhiều hạt rắn lơ lửng, như bột kim loại, bột đá hoặc hóa chất dạng paste, cần nhiều công suất hơn để khuấy đều và giữ phân tán.

c. Tính chất hóa học và khả năng bay hơi

Các chất dễ bay hơi, hoặc có phản ứng tỏa nhiệt, cũng cần thiết kế đặc biệt về tốc độ và loại cánh khuấy, từ đó ảnh hưởng đến yêu cầu công suất động cơ máy khuấy hóa chất.

2. Yếu tố từ cấu tạo cánh khuấy và tốc độ khuấy

a. Loại cánh khuấy

Mỗi loại cánh khuấy (cánh chong chóng, cánh mái chèo, cánh turbine, cánh phân tán…) tạo ra kiểu dòng chảy khác nhau và cần công suất khác nhau.

Cánh phân tán tốc độ cao (dùng trong nghiền ướt, phân tán hạt pigment) cần tốc độ cao và công suất lớn.
Cánh khuấy mái chèo (dành cho khuấy trộn nhẹ) thường dùng công suất thấp hơn.

Công suất tiêu thụ có thể chênh lệch đến 2-3 lần giữa các loại cánh khác nhau cho cùng một thể tích.

b. Kích thước cánh khuấy

Cánh càng lớn, diện tích tiếp xúc với chất lỏng càng nhiều → lực cản lớn → công suất yêu cầu tăng. Đặc biệt khi đường kính cánh tăng gấp đôi, công suất yêu cầu có thể tăng gấp 8 lần theo nguyên lý mô-men quay.

c. Tốc độ quay (vòng/phút)

Tốc độ càng cao thì năng lượng tiêu hao càng nhiều, vì lực cản từ chất lỏng tăng theo cấp số mũ. Ví dụ:

Tốc độ 200 vòng/phút có thể dùng động cơ 1.5 HP.
Tăng lên 800 vòng/phút có thể phải dùng động cơ 5 – 7.5 HP tùy vào dung môi và cánh khuấy.

d. Chiều sâu lắp đặt cánh khuấy

Nếu trục cánh dài, đặt sâu trong bồn lớn, mô-men quay sẽ phải tăng lên để thắng lực ma sát trục, từ đó đòi hỏi công suất động cơ lớn hơn.

3. Yếu tố từ thể tích và hình dáng bồn khuấy

a. Dung tích bồn khuấy

Dung tích càng lớn, chất lỏng càng nhiều → tổng lực cản tăng → cần động cơ công suất cao hơn. Tuy nhiên, không tăng theo tỷ lệ tuyến tính mà phụ thuộc vào tỷ lệ cánh khuấy/dung tích.

Ví dụ:

Bồn 100L có thể dùng máy khuấy 1.5 HP.
Bồn 1000L có thể cần đến 5 – 10 HP tùy theo độ nhớt và tốc độ yêu cầu.

b. Tỷ lệ giữa chiều cao và đường kính bồn

Bồn càng cao (dài) thì khả năng tạo dòng chảy tuần hoàn bị giảm, dẫn đến hiện tượng "chết vùng khuấy", yêu cầu máy khuấy phải làm việc nhiều hơn để đạt hiệu quả tương tự → tăng công suất tiêu thụ.

4. Yếu tố từ hệ truyền động và loại động cơ

a. Loại động cơ

Động cơ thường phù hợp cho khuấy nhẹ, chi phí thấp, tốc độ cố định.
Động cơ biến tần có khả năng điều chỉnh tốc độ linh hoạt, tiết kiệm điện, phù hợp cho quy trình yêu cầu thay đổi tốc độ khuấy liên tục.

Việc chọn sai loại động cơ dẫn đến hiệu suất thấp, tiêu tốn nhiều điện năng.

b. Hệ thống truyền động

Trực tiếp (motor nối trục cánh): truyền công suất tốt, nhưng chỉ phù hợp tốc độ cao.
Gián tiếp qua hộp số: cho mô-men xoắn lớn hơn, phù hợp chất lỏng nhớt và tốc độ thấp. Tuy nhiên, hao tổn cơ học cao → cần motor công suất lớn hơn.

c. Sự hao tổn công suất do khớp nối, trục khuấy dài

Truyền động qua khớp nối mềm, trục dài hoặc trục gắn bạc đỡ nhiều điểm có thể tiêu hao đến 5-10% công suất thực tế → cần bù thêm khi lựa chọn motor.

5. Một số yếu tố vận hành ảnh hưởng đến công suất

a. Nhiệt độ chất lỏng

Nhiệt độ cao làm giảm độ nhớt chất lỏng → dễ khuấy hơn → tiết kiệm công suất. Ngược lại, chất lỏng nguội, đặc → cần công suất lớn hơn.

b. Quy trình vận hành

Nếu khuấy khi bồn còn trống hoặc ít dung dịch, cánh quay tự do dễ gây rung lắc hoặc hỏng động cơ.
Nếu đổ nguyên liệu trong khi máy đang hoạt động với công suất không phù hợp, có thể làm tăng đột ngột tải → cháy motor.

c. Thời gian khuấy

Khuấy liên tục 24/7 cần motor chất lượng cao, chịu tải nặng. Nếu vận hành gián đoạn, có thể chọn dòng tiết kiệm công suất hơn.

Kết luận

Việc lựa chọn công suất máy khuấy hóa chất không thể chỉ dựa vào kinh nghiệm hoặc thông số chung. Cần phân tích đầy đủ các yếu tố như đặc tính chất lỏng, loại cánh khuấy, tốc độ, hình dáng bồn, loại động cơ, và điều kiện vận hành.

video tham khảo: