CYBERFLOW – Cánh khuấy tạo dòng


 
Máy tạo dòng chảy INVENT CYBERFLOW® là thiết bị khuấy trục ngang đầu tiên cho bể chứa dạng đường đua (mương oxy hóa) đã được thiết kế và tối ưu hóa liên tục dựa trên các nghiên cứu về cơ học chất lỏng để tạo ra sản phẩm mang tính cách mạng. Thiết kế cơ bản của Máy tạo dòng chảy INVENT CYBERFLOW® được hiển thị trong hình minh họa sau. 
 

 
Khái niệm cơ học chất lỏng tổng thể gồm có các tính năng đặc biệt sau: 
 
Hướng dòng chảy

Đối với các máy tạo dòng chảy thông thường, dòng chảy đầu dòng thường nằm ở phía động cơ (ngay trước động cơ). Kết quả là dòng chảy xoáy và cuộn va đập vào cánh dẫn đến hao hụt lớn hiệu suất đẩy dòng.

Máy khuấy tạo dòng hiệu năng cao INVENT CYBERFLOW® thường nhận được dòng chảy đầu dòng không bị xáo động, nhờ đó đạt được tốc độ dòng chảy cao với mức tiêu hao năng lượng ít hơn so với các máy khuấy tạo dòng thông thường khác do sự hao hụt hiệu suất gây ra bởi nhiễu động ở dòng chảy đầu dòng được loại bỏ hoàn toàn.
 
Dòng chảy xuôi dòng (hạ lưu) không tạo xoáy 

Cánh quạt quay không chỉ tạo ra vận tốc dọc trục, mà còn cả vận tốc hướng tâm và vận tốc tiếp tuyến. Tuy nhiên, chỉ có vận tốc dọc trục góp phần tạo ra dòng chảy chất lỏng theo hướng ngang. Các thành phần vận tốc còn lại tạo ra các xoáy không hiệu quả gây ra sự tiêu hao năng lượng, dẫn đến tổn thất hiệu quả nghiêm trọng. 
 
Thiết kế mang tính toàn diện về cơ học chất lỏng của cánh khuấy tạo dòng INVENT CYBERFLOW® cho phép tích hợp khung đỡ “chống xoáy” giúp hợp lý hóa dòng chảy và loại bỏ dòng xoáy tạo ra bởi chuyển động của cánh khuấy. Đặc điểm này có được nhờ tích hợp vây “chống xoáy” ở phía sau của động cơ, giúp phục hồi năng lượng bằng cách chuyển đổi các thành phần vận tốc hướng tâm và vận tốc tiếp tuyến thành dòng chảy dọc trục. 
 
Với thiết kế thông minh này, lần đầu tiên bộ cánh khuấy tạo dòng có thể phục hồi năng lượng vốn thường bị mất đi do sự tiêu tán năng lượng. Thiết kế này giúp tạo nên khác biệt đáng kể và đóng góp lớn vào hiệu suất của cả thiết bị.
 

 
Công nghệ tối ưu năng lượng sử dụng - INVENT Power Trim Technology® 
 
Ở các máy khuấy tạo dòng chảy theo chiều ngang thông thường, trục truyền động của cánh khuấy thường được đặt nằm ngang song song với sàn đáy của bể chứa và kết quả là các máy khuấy tạo dòng này thực sự đẩy dòng theo chiều ngang.
 
Ngược lại, INVENT phát hiện ra rằng sẽ hiệu quả hơn nếu đặt nghiêng trục truyền động 1 góc nhỏ so với sàn đáy bể, cho phép đẩy dòng lên cao 1 chút so với phương ngang. Giải pháp này giúp làm giảm đáng kể ma sát và do đó ngăn ngừa tổn thất năng lượng ở đáy bể.

Chúng tôi đặt tên phương pháp điều chỉnh dòng chảy này là INVENT Power Trim® và chỉ riêng giải pháp tối ưu hóa này đã có thể cải thiện hiệu suất lên đến 10%.
 
 
Khung đỡ được tối ưu hóa cơ học chất lỏng 
 
Tính kháng dòng chảy của các bộ phận cấu tạo của một máy tạo dòng có thể được tính đơn giản theo công thức dưới đây: 
 
Fw = cw ρ/2 A u² 
 
Trong công thức này, Fw là lực kéo, cw là hệ số kéo phụ thuộc hình dạng, ρ là khối lượng riêng (trong trường hợp này là nước), A là diện tích bề mặt tiếp xúc của bộ phận với dòng chảy và u là tốc độ dòng chảy.
 
Để giảm sức cản dòng chảy Fw, diện tích bề mặt tiếp xúc (A) với dòng chảy phải được giữ càng nhỏ càng tốt và hệ số kéo cw của phần diện tích bề mặt còn lại mà bị buộc phải tiếp xúc với dòng chảy cũng phải nhỏ, tức là cần phải tránh để bề mặt phẳng tiếp xúc với dòng chảy thẳng đứng. Các phần diện tích bề mặt còn lại cũng nên được tập trung ở nơi tốc độ dòng chảy u thấp nhất. 
Thiết kế của khung đỡ máy khuấy tạo dòng INVENT CYBERFLOW® loại bỏ việc sử dụng các ống chữ nhật tiêu chuẩn tạo ra các giá trị hệ số kéo (cw) cao. Chỉ những tấm kim loại có kết cấu cứng với diện tích mặt cắt ngang nhỏ giúp giảm thiểu diện tích bề mặt và hệ số kéo (cw) được sử dụng. Các thiết kế dùng ống neo và định vị tiêu chuẩn được loại bỏ giúp tạo ra các khung đỡ có hình dáng tối ưu thủy động học nhất trên thị trường. 

Thiết kế cánh chuyển động 

Thiết kế cánh chuyển động cho các máy tạo dòng thế hệ thứ nhất được lấy từ các máy tạo dòng ứng dụng trong nông nghiệp. Thiết kế phần lớn bỏ qua các yếu tố cơ học chất lỏng. Phần lớn các máy khuấy tạo dòng chảy ở thế hệ thứ 2 đều tuân theo hay sao chép cánh chân vịt của tàu thủy. Cho dù đây là 1 bước tiến theo 1 hướng đi đúng, bước đi này vẫn còn cách xa với việc ứng dụng vào bể xử lý nước thải sinh học. Chân vịt tàu thủy được thiết kế để tạo ra lực đẩy mạnh tối đa và không phải thực hiện việc cuộn các bông bùn lên cao hay làm sao cho tránh lắng cặn. Trong ứng dụng khuấy trộn và tạo dòng cho bể xử lý nước thải sinh học, việc tạo ra lực đẩy mạnh hoàn toàn không mang tính quyết định. Việc quan trọng nhất là tạo 1 dòng chảy theo phương đã xác định trong bể sinh học với tổn thất ít và tiêu hao ít năng lượng nhất. 

INVENT CYBERFLOW® mang đến thiết kế ở thế hệ thứ 3 của máy tạo dòng. Hình dáng riêng biệt của nó được phát triển và tối ưu trong phòng thí nghiệm thủy động của INVENT tại Đức ứng dụng các thiết bị nghiên cứu, công nghệ đo đạc và mô phỏng mới nhất dành riêng cho việc ứng dụng vào bể sinh học bùn hoạt tính. Kết quả là thiết kế cánh tạo dòng của INVENT vượt trội so với các máy tạo dòng thông thường khác, kể cả về số lượng cánh khuấy nếu đem so sánh. INVENT sử dụng thiết kế 2 cánh cân bằng hoàn hảo và hiệu quả hơn cả thiết kế 3 cánh. Thiết kế 3 cánh làm tăng lực ma sát do đó tiêu thụ năng lượng lớn hơn.

Download tài liệu

CYBERFLOWENGab-Catalog.pdf