MISCIBLE : Helical Impeller Calculation

MISCIBLE : Helical Impeller Calculation

Standard Design for Helical Impeller
1. Ratio : H1 / D1 = 1
2. Ratio : D2 / D1 = 0.9
3. Ratio : B / D2 = 0.175
4. Ratio : H3 / D2 = 1

Note: The Minimum Mixing Time is Valid Only for Froude Number-1 < Froude Number-2

Note :
H1 = Working Liquid Level
H2 = Total Height
D1 = Tank Diameter
D2 = Diameter of Impeller
B = Blades Wide

บทความนี้ขอกล่าวถึงมาตรฐานการคำนวณใบกวนแบบ Helical Impeller หรือ บางท่านอาจจะเรียกว่า Ribbon Impeller ก็สุดแล้วแต่ครับ, โดยจะกล่าวถึงเกณฑ์ในการออกแบบ/การคำนวณ ที่เกี่ยวข้องกับงานด้าน Agitator เท่านั้นไม่เกี่ยวข้องกับงานใบกวนขนถ่าย ซึ่งโดยปกติก็จะคำนวณไม่เหมือนกัน และ ไม่เกี่ยวข้องกันเลยด้วยซ้ำครับ

ยกตัวอย่างงานจริงเช่นเคยครับ
งานชุดนี้ราคา 4.6 ล้านครับ ต้องคำนวณกันหน่อย(ดีกว่า)

Product Viscosity : 800,000 mPa.s (ประมาณ)
Product SG = 1.3

งานนี้ออกแบบใบกวนแบบ Double Helical Impeller Dia.1000 mm, ควบคุมทุกอย่างตาม Standard Design for Helical Impeller เพียงแต่มีชุดใบกวน Double แค่นั้นเอง, งานนี้ Calculation Power Absorb ออกมาได้แล้ว ให้คูณสอง ได้เลยครับ, ของเหลวปกติที่มีค่า Viscosity เกิน 100,000 mPa.s จะไม่ไหลตามกัน, พูดกันให้เห็นภาพว่า แรงพลศาสตร์จะไม่ส่งผลซึ่งกันและกัน ของเหลวจะไหล (ได้บ้าง) ก็ต้องเมื่อมีแรงจากใบกวนมากระทำเท่านั้น มาดูผลการคำนวณกันครับ

6-STEP FOR AGITATOR DESIGN STANDARD

Step-1 : Volume Calculation
Tank Dia.1000 mm x SH.1800 mm

Step-2 : Impeller Selection Impeller : Double Helical / d/D Design : 0.9 / Baffle Plate : No

Step-3 : Tip Speed Design
Degree of Mixing : Medium Mixing / Tip Speed Design : 1.0 m/sec, / Calculation Impeller Speed = 20 RPM / Calculation Dia.of Impeller = 1000 mm

Step-4 : Power Absorb Calculation
Power Calculation 57.67/75.0 kW , / Ne Number : 3.7143 / Torque : 27537.42 Nm / Specific Power --- kW/m^3

Step-5 : Shaft Calculation
Design Shaft Type : Solid / Shaft Diameter : 200 mm / Shaft Length : 1,800 mm / Steady Bearing Design : Yes / Staring Torque : 71625.00 Nm / Overhung Load : 19895.83 N / Bending Moment : 17745.73 Nm / Bending Tension : 258.44 kp/cm^2 / Torsion Tension : 464.32 kp/cm^2

Step-6 : Hydraulic Data Calculation
Reynolds Number : --- / Pumping Capacity : --- / P-Number : --- / Quality Number : ---

จาก Calculation Data นั้น ไม่สามารถคำนวณ Hydraulic Data ได้เลยครับ คือ คำนวณอะไรก็ได้หมดแหละครับ แต่ไม่อยากแสดงเพราะค่าคำนวณนั้นไม่มีประโยชน์...เช่น RE คำนวณออกมาได้ก็จะบอกว่าเป็นการไหลแบบ Laminar คือ ผมจะบอกว่ามันไม่ไหล ไม่ต้องเอาคำพูดพวกนี้มาพูดกับงานแบบนี้หรอกครับ เพราะ Viscosity ระดับนี้ ทำให้มันขยับได้นี่ก็เก่งแล้ว ผมพูดจริงๆ, ส่วนค่าคำนวณที่เชื่อถือได้ คือ การคำนวณขนาดเพลา และ การคำนวณ Absorb Power ครับ เพราะออกแบบตามทฤษฏีทุกอย่าง,

ส่วนใหญ่เราจะออกแบบและกำหนดค่า Design ใบกวนแบบนี้ โดยอ้างอิงจากการผลิตใบ screw conveyor ซึ่งไม่ได้นะครับ มันคนละเรื่องเลย

สุดท้ายคือ Similarity ครับ, สามารถทำได้ครับ Scale Up ขึ้นไปโดยควบคุม Ratio ทั้งหมด...แต่งานจะออกมาไม่ได้ครับ เพราะ Dead Zone เยอะมากเนื่องจากของเหลวไม่มีแรงพลศาสตร์ต่อเนื่องกัน, โดยหาก กูรู ระดับโลก ยังคิดว่าใช้ Similarity for Helical Impeller ได้นั้น, ผมแนะนำให้ท่านรีบลองผลิตดูครับ...สักชุดก็ได้ ... คือ ผมไม่ได้กวนนะครับ แต่คุยกับนักทฤษฏี นี่มันคุยยากจริงๆครับ ก็เลยใช้คำพูดแซวๆกันไปตามประสาครับ

ขอบคุณครับ
สถาพร เลี้ยงศิริกูล (Agitator Designer)
MISCIBLE TECHNOLOGY CO., LTD
Tel: 02.548.0414-5 / 091.7400.555
Line : @agitator
www.miscible.co.th