Эрлифт

Эрлифт: описание, принцип действия и изготовление.

Содержание

Для подъема и перемещения жидкостей применяются пневматические подъемники, в которых используется сжатый воздух или технический газ.

В промышленности применяется воздушный (газовый) подъемник для жидкостей, известный под названием эрлифт или газлифт. Подъемники этого типа применяют, например, для подачи нефти из буровых скважин.

Принцип работы эрлифта

Принцип работы эрлифта состоит в следующем

Расположим между уровнями А-В вертикальную трубу 1, имеющую на нижнем конце отверстия 2 и снабженную воздушной камерой 3, которая имеет плотное дно с патрубком для присоединения воздушной трубы 5. Верхнее основание камеры снабжено большим количеством мелких отверстий, через которые воздух, подаваемый по трубе, просеивается, образуя в трубе 1 пузырчатую смесь с жидкостью.

По условию равновесия жидкости в сообщающихся сосудах наружный столб жидкости с высотой, равной глубине погружения Нп, стремиться уравновеситься с более легким столбом смеси в трубе 1. При этом глубина погружения может быть подобрана такой, что она не только уравновесит, но и несколько несколько превысит необходимую высоту столба смеси Нп+Н.

Таким образом, при непрерывной подаче воздуха в камеру будет происходить подача смеси по трубе 1 на уровень В. Через верхний открытый конец этой трубы смесь будет выливаться, а заключенный в ней воздух выделяться в атмосферу.

Вода будет непрерывно подсасываться через отверстия 2 в стенке нижнего конца трубы.

Если для перемещения жидкости используется воздух, то подъемник такого типа называется эрлифт, а если используется какой-нибудь технический газ – то газлифт.

Обозначим плотности жидкости ρ, а плотность смеси жидкости с воздухом или газом ρсм . Условие равновесия жидкости, окружающей трубу 1, ниже уровня А и смеси в трубе записывается так:

ρ * Нп = ρсм * (Н + Нп)

тогда высота подачи жидкости эрлифтом будет:

Следовательно высота подачи эрлифтом жидкости заданного удельного веса пропорциональна глубине погружения и зависит от концентрации воздуха в смеси.

Если рассматривать это уравнение графически при Нп = const, то приближение ρсм к нулю вызывает стремление подачи к бесконечности.

Этот факт, вытекающий из уравнения равновесия жидкости в сообщающихся сосудах, в действительности применительно к движущейся смеси не подтверждается.

При работе эрлифта энергия затрачивается не только на перемещение жидкости с нижнего уровня на верхний, но также и на преодоление сопротивлений при движении и сообщение жидкости кинетической энергии.

Если ρсм = ρ , то воздуха в смеси нет и Н=0. Повышение содержания воздуха в смеси уменьшает плотность её и вызывает некоторую высоту подъема Н > 0.

Если при этом смесь из верхнего конца трубы выливается, то в трубе происходит непрерывное движение со скоростью, тем большей, чем меньше ρсм.

Если уменьшить плотность смеси до некоторого критического значения (ρсм)кр , то дальнейшее снижение его будет вызывать понижение высоты подъема вследствие быстрого роста гидравлических сопротивлений, а также по причине прорыва воздушных масс через толщу смеси на поверхность. Поэтому действительная зависимость высоты подъема от плотности смеси представлена на графике пунктирной линией и начиная с (ρсм)кр резко отклоняется от расчетной.

Глубину погружения принято выражать в процентах полной высоты трубы эрлифта

Отсюда абсолютная глубина погружения будет

Глубину погружения, необходимую для подачи жидкости на заданную высоту Н, можно рассчитать на основании теоретических соображений, которые корректируются практическими опытами.

Работа и расчет эрлифта

Если эрлифт подает жидкость с плотностью ρ (кг/м3) на высоту Н (м) в количестве Q (м3/с), то полезная мощность, развиваемая им равна Дж/с:

Коэффициент полезного действия эрлифта зависит от погружения и в среднем равен 0,5.

Работу эрлифта можно представить в виде диаграммы V-Q. При нагнетании в камеры эрлифта малых количеств воздуха подачи нет вследствие низкого значения ρсм.

При увеличении подачи воздуха до V1 столб смеси достигает верхнего выходного конца трубы и при дальнейшем повышении V эрлифта производит подачу. Здесь наблюдается постоянное увеличение подачи до тех пор, пока количество подаваемого воздуха сделается равным V2. При этом Q = Qмакс .

Дальнейшее увеличение V приводит к понижению подачи эрлифта. Это объясняется повышением гидравлического сопротивления трубы эрлифта и увеличением содержания воздуха в смеси.

Коэффициент полезного действия эрлифта η в процессе изменения V изменяется и достигает максимального значения ранее, чем достигается наивысшее значение Q.

Устройство эрлифта.

Устройство эрлифта очень простое, а детали их доступны для изготовления даже в небольших механических мастерских.

Наиболее часто встречаются эрлифты с подводом воздуха по центральной трубе.

В нижний конец подъемной трубы 1 на трубе 2, ведущей от компрессора, подвешена воздухораспределительная труба 3. Последняя снабжена отверстиями диаметром 3-6 мм равномерного выбрасывания пузырьков воздуха в жидкость и образования смеси.

Лопасти 4 служат для центрирования трубы 3 в трубе 1. Воздухораспределительная труба 3 изготавливается из бронзы или серого чугуна.

В некоторых конструкциях труба 3 закрепляется в подъемной трубе 1, а воздушная труба 2 пропускается снаружи последней и крепится в ней металлическими скобами.

На верхнем конце подъемной трубы располагается устройство для улавливания смеси и предотвращения разбрасывания её по сторонам. Здесь же происходит выделение воздуха из смеси.

Отбойный конус 3 жестко закрепляется на верхнем конце трубы 1 при помощи тяг 4 из полосового металла. Воздушная труба 2 подвешивается к конусу 3 на фланце 5. Смесь жидкости и воздуха, выбрасываемая из подъемной трубы, отклоняется конусом 3 и сбрасывается на верхний уровень.

При больших диаметрах подъемных труб и значительных высотах подачи эрлифта крепление отбойного конуса должно быть очень прочным, так как удары смеси при изменениях направления её движения достигают большой силы.

Детали эрлифта, соприкасающиеся со смесью, желательно изготовлять из материалов, хорошо противостоящих коррозии, или в крайнем случае покрывать слоем защитной краски или лака.

Эрлифт для скважины

Работы эрлифта(теория)

В обсадную трубу 1 опущена водоподъемная труба 2. Воздух из компрессора К по воздухопроводной трубке (изображена пунктиром) поступает в самую нижнюю часть водоподъемной трубы.

Здесь пройдя через рассеивающий фильтр, воздух смешивается с водой, образуя в водоподъемной трубе водовоздушную смесь. Удельный вес этой смеси меньше, чем удельный вес воды в кольцевом цилиндрическом пространстве между стенками обсадной и подъемной труб.

По закону сообщающихся сосудов между столбами тяжелой жидкости в обсадной трубе и легкой смеси в подъемной трубе стремиться установиться равновесие.

Глубина погружения подъемной трубы под уровень жидкости может быть выбрана такой, чтобы высота столба смеси в подъемной трубе будет достигать верхнего конца этой трубы или даже несколько превышать его.

Столб тяжелой, чистой воды в обсадной трубе будет выдавливать вверх столб смеси по подъемной трубе. При ударе об отбойный конус 4 смесь выделяет воздух, а вода, освобожденная от воздуха, собирается в резервуаре 3.

Эрлифт для скважины своими руками

При внимательном изучении теории Вы убедитесь, что изготовить эрлифт для скважины возможно своими руками. Но перед тем как приступить к изготовлению воспользуйтесь справочными данными приведенными в этой статье.

Диаметр подъемной трубы в ммДиаметр воздушной трубки в ммПодача воды л/сНаименьший диаметр обсадной трубы в мм
40121-2100
5012-202-3100
6320-253-4.5150
7525-306-9150
8825-309-12200
10030-3812-18200
11330-3818-21200
12538-5021-30250
15050-6330-45300
17550-6345-65350
20063-7560-75350

Давайте рассмотрим изготовление эрлифта для скважины на конкретном примере – для скважины глубиной 25 метров. Для этого потребуется:

1. Вам необходима труба длиной не менее 25 метров, диаметр такой трубы согласно таблице выше в нашем примере составляет 100 мм.

2. Опускаем эту трубу на требуемую глубину, при этом ее верхняя часть трубы остается над поверхностью земли.

3. На расстоянии 0,5 – 1 метра от поверхности земли в трубе выполняют отверстие, в которое монтируется труба по которой из скважины будет подаваться жидкость.

4. На расстоянии 0,5 – 1 метра от поверхности земли в трубе выполняют отверстие, в которое монтируется труба по которой из скважины будет подаваться жидкость. Диаметр подъемной трубы согласно таблице 40 мм

5. Делается второе отверстие, в которое вкручивают трубу( длиной около 1 метра). Через эту трубу на глубину 25 метров в скважину опускают шланг, по которому будет подаваться сжатый воздух. Диаметр внутреннего отверстия шланга, опускаемого в скважину, должен составлять примерно 12 мм.

6. Свободный конец воздушного шланга подсоединяют к выходному штуцеру компрессора.

Преимущества и недостатки

Исключительная простота и надежность действия эрлифта обуславливают его широкое применение.

Эрлифты применяются для подъема воды из буровых скважин любых диаметров и глубин. В этом случае эрлифт является самым простым и надежным типом водоподъемника. Однако по экономичности эрлифт уступает штанговым поршневым и глубинным центробежным насосам.

При централизованном водоснабжении промышленных предприятий буровые скважины с эрлифтами применяются в качестве резервного источника снабжения водой. Невысокая экономичность эксплуатации эрлифта здесь не имеет существенного значения.

В некоторых случаях водоснабжение промышленных предприятий и населенных мест из буровых скважин является по местным условиям единственно возможным. В таких случаях эрлифты применяют наряду с насосами как основное устройство для водоподъема.

Особое значение имеет эрлифт для подъема воды из буровых скважин малого диаметра, где невозможно употребление поршневых и центробежных насосов. Применение эрлифтов целесообразно в случае подачи агрессивных жидкостей на небольшую высоту. Такие случаи встречаются в химической и пищевой отраслях промышленности.

Эрлифт можно применять для подъема загрязненных жидкостей с песком, золой и торфом.

Недостатки эрлифта:
низкий КПД и вследствие этого невысокая экономичность,
большая глубина погружения,
невозможность подачи жидкости в горизонтальном и слабонаклонном трубопроводах.
загрязнение подаваемой эрлифтом жидкости компрессорным маслом
существенное повышение содержания кислорода в подаваемой жидкости.

Эрлифта это самые простые варианты насосов вытеснения. Изготовление и монтаж эрлифта своими руками под силу любому, даже начинающему мастеру.

В настоящее время конструкции на основе принципа эрлифта находят все большее применение даже в бытовой сфере.

Их используют для оснащения аквапонных систем. В этих случаях данное устройство работает одновременно и как насос, и как аэратор воды, насыщающий ее кислородом из окружающего воздуха.

Эрлифт (аэролифт) для скважины: особенности конструкции, расчет, изготовление своими руками

Для организации эффективной системы водоснабжения на даче или в загородном доме понадобится обустроить скважину. Подобный процесс требует использования мощных погружных насосов, способных прокачивать большие объемы жидкости, ила и тяжелых примесей. Многие специалисты используют эрлифт для скважины, позволяющий выполнить ее глубокую промывку.

Конструктивные особенности и принцип действия

Эрлифт скважины — это специализированный воздушный насос, который предназначается для выкачивания воды из гидротехнического объекта без применения водяных насосов. Оборудование характеризуется повышенной производительностью и экологической безопасностью, поскольку в процессе его использования скважина заполняется только воздухом.

Первые прототипы таких систем были разработаны еще в XVIII в., но широкое распространение в промышленной отрасли они обрели только в 90-х гг. прошлого века. Конструктивные особенности эрлифтов предусматривают наличие следующих деталей:

  1. Всасывающий механизм, способствующий сбалансированной подаче воздушной смеси в систему трубопровода.
  2. Смеситель. Предназначается для соединения рабочей среды и сжатого воздуха.
  3. Труба, по которой перемещается рабочая смесь.
  4. Отделитель воздуха. Эта деталь используется для разделения гидросмеси из скважины на несколько составляющих.
  5. Трубопровод. По этой системе к смесителю доставляется сжатый воздушный поток от компрессора.

Принцип действия эрлифтов выглядит следующим образом:

  1. В гидротехническое сооружение, из которого будет откачиваться вода, погружается труба.
  2. К нижним элементам магистрали подключается еще 1 труба для перекачивания сжатого воздуха.
  3. Во время доставки сжатого воздушного потока формируется рабочая смесь из пузырьков воздуха и жидкости.
  4. В процессе поднятия смеси в верхнюю часть она разделяется на ряд компонентов.

Области применения эрлифта

Современные эрлифты применяются в самых различных отраслях человеческой деятельности. Среди них:

  1. Обустройство промышленных станций очистки воды, которые нуждаются в постоянной подаче химически активных веществ.
  2. Выкачивание залежей нефти из-под земли.
  3. Подъем воды из глубокой скважины на поверхность.
  4. Проведение работ по очистке септиков от ила и сточных вод.

Применение эрлифта для откачивания воды из колодца или скважины выполняется по 2 технологиям:

  1. Посредством подачи сжатого воздуха через толстую трубу.
  2. С помощью закачивания воздушной массы через трубу маленького диаметра. В таком случае происходит формирование большого количества мелких воздушных пузырьков.

Первый вариант подходит для нефтеперерабатывающей промышленности, а второй — для выкачивания жидкостей с невысокой плотностью.

Достоинства и недостатки

К главным преимуществам эрлифтов относят такие пункты:

  1. Простые конструктивные особенности и отсутствие трущихся или движущихся механизмов.
  2. Возможность хранения жидкости в неограниченном объеме.
  3. Легкость монтажа и демонтажа оборудования — рабочие детали системы соединяются с помощью резьбы.
  4. Надежность и устойчивость к зарастанию.
  5. Способность выдерживать воздействие химических реагентов и агрессивных сред. Подобное достоинство обусловлено применением особых сплавов при производстве труб для эрлифта.

Кроме плюсов у эрлифтов есть и негативные стороны. В их числе:

  1. Относительно низкий показатель КПД.
  2. Ряд сложностей при откачке жидкости из неглубоких скважин.

Еще установки не могут выкачивать воду в равномерных порциях, а подача песчано-илистых отложений остается неконтролируемой.

Производительность зависит не от интенсивности подачи сжатого воздушного потока в гидросооружение, а от толщины подающей трубы и глубины ее погружения. При расчете эрлифта эксперты определяют оптимальное соотношение таких параметров, чтобы получить самый высокий процент коэффициента полезного действия.

Как самостоятельно изготовить эрлифт

При желании каждый народный умелец может изготовить эрлифт своими руками, не обращаясь за помощью к специалистам. Но для получения качественной системы необходимо выполнить ряд математических расчетов и определить такие свойства:

  1. Глубина погружения смесителя в скважину.
  2. Толщина труб, подающих воздух в скважину и откачивающих воду из нее.

Высота подъема жидкости зависит от глубины бурения.

Чтобы рассчитать глубину погружения смесителя, нужно воспользоваться такой формулой: H = kh.

Для более быстрого и эффективного изготовления эрлифта своими руками следует придерживаться такой инструкции (она подходит для откачивания воды из скважины глубиной 20 м):

  1. Чтобы подавать воду, нужно взять 22-метровую трубу с толщиной 1,4 дюйма. Ее погружают на оптимальную глубину, оставляя верхнюю часть над землей.
  2. На расстоянии 0,5 м от земли в трубе нужно сделать отверстие, а потом закрепить тройник с внутренней резьбой. В него будет вкручиваться короткая трубка для подачи жидкости.
  3. В верхнем отводе тройника размещается труба длиной 1 м. По ней на глубину 20 м будет пропускаться шланг для подачи сжатого воздушного потока. Внутреннее отверстие шланга обладает диаметром в 10 мм.
  4. Оставшуюся часть шланга подключают к выходному штуцеру компрессора с 2 цилиндрами.
Читайте также:  Оригинальный уличный камин для зоны отдыха на дачу своими руками

После завершения сборки конструкции нужно запустить компрессор и подать в скважину сжатую воздушную массу, чтобы приступить к изъятию жидкости наверх.

По аналогичной технологии можно создать самодельный компрессор для септика, который будет откачивать сточные воды с илом и осадком. Сделать насос без предварительного расчета параметров нельзя.

Разновидности эрлифтов

По конструкции и принципу работы эрлифты бывают 2 типов:

  1. Оборудование, функционирующее по принципу нагнетания.
  2. Всасывающие системы.

Представители первой группы подразумевают применение сжатого воздуха от компрессора. В них подающая трубка опускается под уровень залегания воды.

Всасывающие системы тоже опускают трубку под воду, но она не выталкивается с помощью трубки подачи, а всасывается сверху. Для бесперебойного протекания этого процесса в трубу подают разреженный воздух с помощью вакуумного насоса.

Помимо функции откачивания жидкости из гидротехнических сооружений и септиков, эрлифты могут предназначаться для аквапонных систем. В таком случае они могут выполнять функции насоса и аэратора, насыщающего воду кислородом из окружающей среды. Принцип работы таких систем выглядит следующим образом:

  1. Под воздействием сжатого воздуха вода перемещается к лоткам с зеленными насаждениями.
  2. Из контейнеров с растениями вода подается в аквариумы с рыбой.
  3. Потом жидкость дополнительно фильтруется и отправляется в накопительный резервуар.

Подобные установки достаточно популярны, поскольку они подают обогащенную кислородом жидкость как к домашним растениям, так и в аквариумы с рыбкой.

Прокачка скважины эрлифтов — эффективный способ откачать жидкость, илистые или песчаные отложения с гидротехнического сооружения. Чтобы провести промывку скважины таким оборудованием, нужно хорошо разбираться в принципе его работы и знать о всех тонкостях эксплуатации.

Насос Эрлифт: характеристики, принцип работы, особенности

Насос особого типа — эрлифт (Airlift) для септика известен человечеству уже более 200 лет. Впервые идея этого оборудования зародилась в конце XVIII в., позже, во второй половине XIX в. началось более активное его освоение, которое подразумевало разрозненные попытки использования его в различных отраслях промышленностях, и лишь с 90-х годов XX в. началось обширное применение эрлифтов.

Теперь его возможно создать даже своими руками, если знать принцип технологии, а также ее действия, хотя эта возможность и носит, скорее теоретический характер. При попытке создать собственный эрлифт получается построить скорее простой насос, но никак не промышленное устройство для качественного подъема жидкости с весями на поверхности.

1 Плюсы и минусы технологии

Эрлифт — насос для септика, представляет собой особый струйный насос, который можно сделать своими руками из двух трубок и воздушного компрессора. Поместив все колбы вместе с насосом в скважины, получится смесь жидкости и пузырьков воздуха (или газа), при этом жидкость, прошедшая освоение кислорода, начинает двигаться вверх по трубке из-за ее меньшей плотности, нежели воздушной смеси. Одновременно осуществляется промывка жидкости, если в ней содержатся взвеси.

Благодаря индивидуальным особенностям, струйный насос для септика создают своими руками для эффективной подачи жидкости или нефти из скважин. Основное предназначение, которое выполняет насос для септика типа эрлифт – это промывка и откачка воды с песком, а также при необходимости получить большое количество жидкости при малых размерах скважин. Часто подобные насосы используются для очистных сооружений.

Струйный эрлифт, насос для септика обладает следующими достоинствами:

  1. Простота устройства, его можно сделать даже своими руками.
  2. Отсутствие подвижных элементов.
  3. Высокая долговечность оборудования.
  4. Простота в ремонте, его легко отремонтировать своими руками.
  5. Возможность перекачки жидкости вместе со взвесями, промывка таких жидкостей.
  6. Источник энергии – сжатый воздух, поступающий в воздуходувок.

При видимых достоинствах, струйный эрлифт для очистных, а также промышленных предприятий также обладает и недостатками:

  1. Маленький КПД, сравнительно с простыми насосами.
  2. Необходимость переуглубления скважины для нужного погружения воздушной форсунки.

Несмотря на незначительные недостатки, струйный эрлифт для очистных и промышленных сооружений обладает гораздо большим количеством достоинств, из-за чего не теряет своей актуальности на различных производствах и даже в нефтедобывающей промышленности. При этом сейчас происходит еще освоение возможностей представленного оборудования, и оно претерпевает совершенствования.

2 Из чего состоит эрлифт?

Схема эрлифт подразумевает следующие основные гидравлические элементы:

  1. Всасывающее устройство – обеспечивает равномерную и дозированную подачу жидкости из скважины в трубу, по которой проходит смесь, подходит для откачки жидкостей из водоема.
  2. Смеситель — смешивает жидкость из скважины и сжатый воздух, здесь же обеспечивается промывка жидкости от взвесей.
  3. Подымающая труба – по ней перемещается двухфазная (трехфазная) гидросмесь от смесителя к воздухоотделителю.
  4. Воздухоотделитель – здесь происходит освоение кислорода и разделение смеси на конкретные фазы.
  5. Воздухоподающий трубопровод – по нему подается сжатый воздух от компрессора к смесителю.

Конструкция насоса Эрлифт

Расчет эрлифта для откачки жидкостей и взвесей описывает освоение и движение смеси воздуха и жидкости в поднимающей трубе и подразумевает использование следующих параметров:

  • средняя скорость потока;
  • плотность потока;
  • соотношение объемов труб, заполненных жидкостью и воздухом;
  • скорость фаз;
  • режим течения либо структура потока газа и жидкости.

Чтобы эрлифт правильно выполнял свои функции, потребуется рассчитать геометрическое погружение (H) смесителя, величина которого зависит от высоты подъема (h) гидросмеси, и может колебаться от нескольких метров до сотен километров, а также коэффициента погружения смесителя эрлифта под динамический уровень (k)

Итак, общепринятой формулой расчета эрлифта признана:

2.1 Какие нюансы работы с эрлифтом?

Эффективность воздушного лифта, как и качественная промывка жидкости от взвесей, зависит не столько от расхода воздуха, сколько от глубины погружения подъемной трубки, а также ее ширины (диаметра). Для каждого размера трубки существует лучшее соотношение высоты подъема и глубины погружения трубки, при котором возникает наибольший КПД, который создаст устройство.

Если использовать трубку с малым диаметром, можно подробно рассмотреть процесс подъема воды воздушными пробками. Подачу воды устройство обеспечивает прерывисто. Учтите, что чем больше трубка, тем больше воды она может поднять и тем больше воздуха потребуется для этого.
к меню ↑

3 Принцип работы

Выше описывалась схема составляющих оборудования, а также как работает эрлифт для откачки и очищения жидкостей, а также происходит освоение жидкостью кислорода. Если опустить одну трубку в воду, а по другой трубке, присоединенной к первой, вдувать воздух, то в первой трубе образуется смесь воды и пузырьков воздуха. При этом представленная смесь будет намного легче самой воды, а потому поднимется по третьей трубке, выше уровня первых двух.

Принцип работы насоса Эрлифт

Чтобы эрлифт, построенный своими руками, работал так, как изначально задумывалось конструктором, важно создать равновесие давления, действующее на площадь основания трубы как изнутри, так и снаружи.

Если срезать первую трубу на определенной высоте, то давление внутри эрлифта станет меньше, и поэтому под влиянием большего давления на дно первой трубы со стороны окружающей ее воды смесь жидкости и газа начнет двигаться вверх и выливатся через сделанный разрез. Продолжая непрерывно вдувать воздух через вторую трубку, возможно получить постоянный подъем жидкости вместе с воздухом в первой трубе.

При этом существуют два метода подъема жидкости:

  1. Вдувать воздух (газ) сквозь большое отверстие. Воздух (газ) будет подниматься в виде пузырьков и выталкивать вверх жидкость.
  2. Вдувать воздух (газ) через небольшие отверстия, добиваясь более мелких пузырьков воздуха (газа), в равных степенях смешанных с жидкостью.

Второй способ подъема жидкости используется наиболее часто на промышленных предприятиях, в то время как первый – популярен в нефтяных компаниях.
к меню ↑

Преимущества обезжелезивания воды аэрацией

Принцип работы

Хотя устройство по факту не работает без подключения к электрической сети (электричеством запитаны компрессоры), подъём жидкости осуществляется только благодаря действию физического закона, регулирующего движение воды в сообщающихся сосудах.

Благодаря аэрации (насыщению жидкости пузырьками воздуха), вода на конце трубок становится более лёгкой и невесомой, газированной. Пузырьки воздуха устремляются вверх, увлекая за собой воду и частицы ила – так обеспечивается простой и надёжный транспорт содержимого канализации между рабочими отсеками септиков или станций биологической очистки.

Чтобы освободить воду от излишков газа, её пропускают через сепараторы – устройства зонтичного типа отводящие воздух.

Как выбрать

Основная задача эрлифтов, выполняемая в септиках, – это перемещение сточных вод из приёмного отсека в аэрационную камеру (аэротенк), населённую бактериями. В этой операции важнее всего скорость выполнения. Чем быстрее освободится приёмник, тем меньше вероятность брожения и появления неприятного запаха на участке вблизи канализации. В аэротенке запахи быстро уничтожаются благодаря слаженной работе аэробных бактерий – жидкость разлагается на безопасный для экологии ил и воду.

При выходе из строя этого узла, его можно заменить как универсальной моделью (подходящей для большинства септических устройств), так и сертифицированным устройством (изготовленным производителем для определённой марки септика).

Основные факторы, служащие ориентиром при покупке, – это:

  • производительность устройства (сверяется с производительностью самого септика, указанной в техническом паспорте – нельзя, чтобы этот показатель был ниже рекомендуемого!);
  • качество – необходимо покупать только сертифицированную продукцию у проверенного поставщика запасных частей и септиков.

Можно ли сделать эрлифт своими руками

Изготовление эрлифтов своими руками для дальнейшего применения этого самодельного устройства в септике с аэратором, обеспечивающим жизнедеятельность аэробных бактерий, носит скорее теоретический, чем практический характер.

В основном хозяева стараются использовать промышленные модели септических устройств и комплектующих к ним. Либо строят самодельные сооружения с отдельной камерой аэрации, в которой нет классического эрлифта. Вместо него устанавливается запаянная металлическая трубка с множественной перфорацией, обеспечивающая смешивание содержимого камеры и разложение его на осадок и очищенную (осветлённую) воду.

Самодельный эрлифт выглядит несколько иначе. Соединив две пластиковых трубы, в одну из которых компрессор нагнетает сжатый воздух, можно получить искомый простой насос для подъёма любой жидкости.

Однако весь секрет такой установки кроется в точном подборе диаметра рабочих труб и его соотношения к высоте (глубине погружения).

Для каждого диаметра существует оптимальное соотношение высоты подъёма и глубины погружения. Допустив ошибку в расчётах, можно в результате получить неработающий эрлифт. А задача инженера в этом случае кроется как раз в достижении максимального значения КПД!

Основная формула расчёта: глубину погружения следует поделить на сумму этой же глубины и высоты подъёма жидкости. При значении в 0,7 будет достигнуто максимально возможное КПД для данного объёма трубки, поднимающей жидкость или взвесь (транспортирующей её за пределы камеры приёмника септика).

Следует учесть, что:

  • Если глубина погружения не сильно превышает высоту подъёма, то КПД будет находиться в пределах 30%.
  • Чем больше диаметр, тем большее количество жидкости удастся поднять в единицу времени (подача будет идти порционно – вода в трубке чередуется с воздушными пробками). Но с увеличением диаметра требуется большая подача воздуха в систему, то есть, понадобится более мощный и менее экономный компрессор.

Принципы расчета системы

Самодельный эрлифт будет выполнять свои функции при условии проведения правильного расчета основных характеристик. Для обустройства системы необходимо знание следующих параметров:

  1. Уровень воды в скважине описывается 2 основными величинами: статический уровень (Н1) — глубина верхней границы воды до работы эрлифта, и динамический уровень (Н) — глубина до воды после запуска системы.
  2. Глубина погружения трубы для подачи воздуха. Она складывается из Н и глубины погружения в водяной столб (h), то есть Н+h.

Эти параметры обуславливают выбор давления, которое необходимо обеспечивать компрессором.

Помимо указанных параметров, определение производительности установки невозможно без уточнения некоторых размеров элементов конструкции

Важное значение имеют такие величины: диаметр обсадной колонны скважины Дс, диаметр водоподъемной трубы Дж и диаметр воздуховода Дв. Эти размеры взаимосвязаны и определяют объем поднимаемой воды (Vв)

Так, при Дс до 100 мм Vс в пределах 1-2 л/с обеспечивается при Дж — 40 мм и Дв — 12 мм, а Vс порядка 3 л/с при Дж — 50 мм и Дв — 13-20 мм. Увеличение производительности происходит при больших размерах скважины, что дает возможность применения труб большего диаметра. Например, Vс порядка 9-12 л/с при Дс — до 200 мм достигается при Дж — 85-90 мм и Дв — 14-30 мм, а 22-32 л/с при Дс — 250 мм, Дж — 120-126 мм, Дв — 40-50 мм.

Глубина погружения h связана напрямую с общей высотой подъема воды. Так, при высоте подъема до 15 м соотношение 100h/(h +Н) выбирается порядка 67-72%; в диапазоне 16-30 м — 60-65%; 30-60 м — 50-59%; 60-90 м — 44-49%.

Кроме того, отношение h/Н определяет КПД эрлифта. Максимальное значение коэффициента (порядка 37,8%) можно ожидать при h/Н — 2,2-2,25. При h/Н=8,7 к.п.д. минимален (в пределах 26,4-26,6%).

Давление при начале работы компрессора определяется по статическому уровню, то есть высоте водного столба, равного Н1, а при эксплуатации его можно снизить до величины, соответствующей динамическому уровню Н. При этом уровень Н всегда существенно ниже уровня Н1.

Еще один параметр, требующий определения при проектировании системы, — это необходимый объем воздуха (Vв). Его принято рассчитывать в виде: куб.м воздуха на каждый куб.м поднимаемой воды. Расчет проводится по формуле: Vв=Н/Сlg0,1(h+10), где С — табличный коэффициент, связанный с величиной погружения труб (имеет значение от 8,4 до 14,3 при изменении погружения от 35 до 75%).

Канализация для загородного дома своими руками


Современные экономические условия привели к тому, что владельцы загородных домов и дач предпочитая сэкономить, стараются сделать максимум работ в доме своими руками.

Конечно, не все работы доступны без специальных знаний и соответствующей подготовки, но смонтировать септик (канализацию) вполне можно самим. Нужна только физическая сила.
Сначала следует определить, какие именно канализационные комплектующие следует приобрести. Необходимо определиться, какая именно канализация будет хороша для вашего участка и вашего загородного дома.

Читайте также:  Простой душ на дачу своими руками

Основные типы канализации

  • Первый тип, самый простой и самый древний – это обычная выгребная яма. Ее знает каждый.
  • Второй вариант канализации – система, состоящая из переливных бетонных колодцев. Недостаток такой системы заключается в том, что для него придется перелопатить весь участок и периодически вызывать машину с ассенизаторами, что потребует соответствующих подъездных путей.
  • Третий вариант канализации для загородного дома – это септик, который может быть пластиковым или стеклопластиковым. При его монтаже предусмотрены фильтрационные поля, которые со временем заиливаются и начинают издавать неприятный запах. Помимо этого, для такой канализации также нужно временами вызывать илосос (ассенизационную машину со шлангом), а значит, тоже требуются подъездные пути.
  • Четвертым, и, пожалуй, наилучшим вариантом отдельной канализации частного дома является станция, производящая глубокую биологическую очистку. Специальная технология модернизированная под российские условия, где учтены особенности земель и климата. Помимо своих технологических достоинств, аэрационная станция чрезвычайно проста в монтаже.

Поэтому, если вы выбрали наилучший вариант, то есть аэрационную станцию, то можно начинать монтаж самим. В зависимости от того, насколько высоко расположены грунтовые воды и проницаем грунт, можно установить станцию с самотечным выходом сточных вод или станцию с принудительным выбросом очищенной воды.

Если грунтовые воды расположены низко, то оптимальным будет самотечный вариант, для которого можно использовать имеющийся на участке дренаж. При высоком уровне грунтовых вод очищенную воду выбрасывают насосом в прилегающую дренажную канаву.

Установка аэрационной станции

Первым этапом перед установкой станции очистки является рытье котлована, минимальные размеры которого составят 1,5 х 1,5 х 2,3 метра

В котловане следует установить станцию, обратив внимание на то, чтобы приемная камера выходила прямо на канализационную трубу.
Вторым этапом будет установка станции в котлован. Небольшие станции, рассчитанные на один-полтора кубометра в сутки, делаются из легкого полипропилена (вспененного пластика)

Поэтому для спуска станции в котлован понадобится три-четыре человека. Станция выставляется горизонтально, строго по уровню, а потом заливают водой до сделанных внутри отметок. Одновременно идет присыпка песком, который для плотности поливается водой. Однако засыпать следует не полностью, так как позже будут подведены стоки.
Третий этап установки станции включает в себя рытье траншей, в которых будут находиться подводящие (110мм) и отводящие (50 или 110 мм) трубы. Подводящие стоки должны быть уложены с уклоном 2% (2 см уклона на 1 м длины). Чтобы их соединить со станцией, нужно высверлить соответствующее отверстие и впаять трубу, используя промышленный фен. Для самотечной станции ничего сверлить не надо, имеется стационарный выход. Для станции с принудительным выбросом высверливается специальное отверстие для шланга диаметром в 32 мм.
Четвертый этап состоит из подводки электричества к станции. Необходимо использовать кабель марки ПВС 3*1,5, который нужно продеть в пластиковую трубу или гофру и уложить в траншею.

Как видно, монтаж канализации своими руками совсем не сложен.
Главное – выбрать канализацию и приобрести необходимые комплектующие.

1 Как работает аэрация

Процесс аэрации позволяет очистить воду от следующих вредных примесей:

Очистка воды от этих элементов происходит в результате реакции окисления молекул и их перехода из растворимой, в нерастворимую форму, которая, по сути, является обычными механическими частицами, оседающими на фильтрующих устройствах.

Сам процесс аэрации не может быть единственным этапом водоподготовке, но он является необходимым условием, без выполнения которого не может быть произведена качественная фильтрация воды.

Сегодня доступно большое количество методов окисления и подготовки воды к фильтрации, однако большинство из них имеют ряд существенных недостатков в виде себестоимости процесса, либо в его несоответствии экологическим нормам, в то время как аэрации полностью удовлетворяет все основные требования качественной промышленной обработки воды.

Пример применения способа аэрации для открытого водоема.

  • Безопасность: в воду не добавляются никакие сторонние химические вещества, которые могут принести вред человеческому организму;
  • Стоимость процесса аэрации, в сравнении с методами дающими идентичный результат, достаточно низкая: финансовые затраты требуются лишь на закупку оборудования, и на последующую оплату электроэнергии для работы машин;
  • обезжелезивание аэрацией может проводиться для больших объемов жидкости одновременно;
  • Улучшение вкусовых качеств воды вследствие обогащения её кислородом;
  • Возможность полной автоматизации работы;
  • Безопасность для экологии: поскольку аэрация не предусматривает использование каких-либо химических реагентов, по завершению процесса отсутствуют отходы из химикатов, которые нужно как-то утилизировать.

Единственным существенным недостатком аэрации является необходимость использования громоздкого оборудования, что несколько затрудняет её бытовое применение.

Однако существуют виды аэрации, при выполнении которой задействованы весьма компактные устройства, отлично подходящие для домашнего использования. Более того, при правильном подходе простейшая аэрация воды вполне может быть выполнена на оборудовании, произведенном своими руками.

Эрлифт (аэролифт) для скважины: особенности конструкции, расчет, изготовление своими руками

Эрлифт (от английского airlift) – это техническое устройство, при помощи которого, используя только поток сжатого воздуха, можно откачивать жидкие среды из скважин даже значительной глубины. Аэролифт (это еще одно название данного приспособления) отличается высокой универсальностью и может быть успешно использован для решения различных задач, к которым, в частности, относятся:

  • удаление из первичных и вторичных отстойников влажных осадков и избыточного ила;
  • обеспечение циркуляции активного ила;
  • перекачка сточных вод и других жидких сред, в том числе и химически агрессивных.

Эрлифт в очистных сооружениях

Конструктивные особенности и принцип действия

Первые устройства, работающие по такому же принципу, что и эрлифт, появились еще в конце XVIII в., но активно использоваться в различных отраслях промышленности стали лишь в 90-х гг. XX в. Особого внимания заслуживают эрлифты, разработанные Г.В. Шуховым. Конструкцию подобных устройств, отличающихся оптимальными техническими характеристиками, составляют:

  • всасывающее устройство, которое обеспечивает равномерную и дозированную подачу рабочей среды в трубопровод;
  • смеситель, в котором осуществляется смешивание сжатого воздуха и рабочей среды;
  • труба, по которой двух- или трехфазная рабочая смесь подается от смесителя к устройству, предназначенному для отделения из нее воздуха;
  • воздухоотделитель, назначение которого состоит в том, чтобы разделить гидросмесь, поступающую из скважины, на отдельные составляющие (воздух и пульпа);
  • трубопровод, по которому от компрессора к смесителю подается сжатый воздух.

Принцип, по которому работают эрлифты, заключается в следующем:

  • В скважину, из которой необходимо откачать жидкость, помещается труба.
  • К нижней части магистрали, по которой будет осуществляться выкачивание жидкости из скважины, подсоединяется еще одна труба, предназначенная для подачи сжатого воздуха.
  • При подаче сжатого воздуха в нижнюю часть отсасывающей трубы образуется смесь, состоящая из жидкости и пузырьков воздуха, которая из-за своей невысокой плотности начинает подниматься вверх по трубопроводу.
  • Поднимаясь в верхнюю часть скважины и попадая в специальное устройство, гидросмесь разделяется на отдельные составляющие: воздух, который отправляется обратно в атмосферу; твердые смеси, собираемые в специальной накопительной емкости; жидкая составляющая, которая используется по прямому назначению.

Принцип работы эрлифта

Работающие по вышеописанному принципу аэролифты успешно используются для:

  • оснащения очистных сооружений, в которые необходимо регулярно подавать химические реагенты;
  • откачивания нефти из подземных источников;
  • подъема воды из скважин различной глубины;
  • очистки септиков от сточных вод и образующегося в них ила.

Обратная промывка скважины с помощью эрлифта

Используя эрлифт для скважины, колодца или как насос для септика, можно поднимать из них жидкости двумя основными способами:

  1. Подавая в них сжатый воздух через трубу большого диаметра.
  2. Закачивая воздух в скважину или колодец через трубу небольшого диаметра (в этом случае в откачиваемой жидкости формируется множество мелких пузырьков, наполненных воздухом).

Первый способ используют преимущественно при добыче нефти из подземных источников, а второй – при откачивании жидкостей, отличающихся меньшей, чем нефть, плотностью.

Достоинства и недостатки

К наиболее значимым достоинствам, которыми обладает такое устройство, как эрлифт, можно отнести:

  • простоту конструкции, в которой отсутствуют движущиеся и трущиеся детали;
  • содержание в жидкости, подаваемой при помощи эрлифта, взвеси в неограниченных количествах;
  • возможность легко монтировать и демонтировать эрлифт, элементы которого соединяются между собой при помощи резьбы (такая процедура может потребоваться при реконструкции устройства, а также при выполнении его технического обслуживания);
  • устойчивость внутренней части труб, из которых состоит эрлифт, к зарастанию;
  • устойчивость к химически агрессивным средам, что обеспечивается использованием в эрлифте труб, изготовленных из соответствующих материалов;
  • длительный срок эксплуатации.

Естественно, есть у эрлифта и недостатки, наиболее значимыми из которых являются:

  • недостаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД);
  • невозможность использования для подъема жидкостей из скважин, отличающихся небольшой глубиной.

Следует отметить, что эффективность работы эрлифтов зависит по большей части не от интенсивности подачи в их внутреннюю часть сжатого воздуха, а от диаметра подающей трубы и глубины ее погружения в скважину или колодец.

Выполняя расчет эрлифта, специалисты выбирают лучшее соотношение данных параметров, тем самым добиваясь максимально возможного КПД для конкретного случая использования подобного устройства.

Как самостоятельно изготовить эрлифт

При желании такой насос для септика, скважины или колодца, как эрлифт, можно изготовить и своими руками, не прибегая к услугам сторонних специалистов. Если вы хотите изготовить эрлифт своими руками, имейте в виду, что такая процедура потребует проведения предварительных расчетов. К рассчитываемым параметрам, в частности, относятся:

  • глубина, на которую в скважину необходимо опустить смеситель, – H;
  • диаметры труб, используемых для подачи в скважину воздуха и откачки из нее жидкости.

Такой параметр, как высота, на которую будет осуществляться подъем жидкости (h), не рассчитывается, так как он напрямую зависит от глубины бурения скважины.

Расчетная схема эрлифта

Для расчета глубины погружения смесителя во внутреннюю часть эрлифта используют следующую формулу:

H = kh , где k – это коэффициент погружения смесителя эрлифта под динамический уровень.

Таблица 1. Влияние отношения глубины погружения к высоте подъема на КПД эрлифта

Таблица 2. Практические данные для расчета водоподъемной трубы (значения указаны для 70% погружения)

Таблица 3. Данные для определения процента погружения

Чтобы лучше понять, как сделать эрлифт для скважины своими руками, можно рассмотреть пример изготовления такого устройства для оснащения предварительно пробуренной скважины, вода в которой находится на глубине 20 метров. Итак, самостоятельное изготовление аэролифта в данном случае осуществляется следующим образом.

  • Для подачи воды из скважины берут трубу длиной 22 метра, диаметр которой составляет дюйм с четвертью. Такую трубу опускают на требуемую глубину, при этом ее верхняя часть остается над поверхностью земли.
  • Примерно на расстоянии 0,5 метра от поверхности земли в трубе выполняют отверстие, в которое монтируют тройник с внутренней резьбой. В нижний отвод такого тройника вкручивают короткую трубу, по которой из скважины будет подаваться жидкость.
  • В верхний отвод тройника также вкручивают трубу, длина которой должна составлять примерно 1 метр. Через эту трубу на глубину 20 метров в скважину опускают шланг, по которому будет подаваться сжатый воздух. Диаметр внутреннего отверстия шланга, опускаемого в скважину, должен составлять примерно 10 мм.
  • Свободный конец шланга подсоединяют к выходному штуцеру двухцилиндрового компрессора.

Схема самодельного воздушного подъемника жидкости (эрлифта)

После того как вышеописанная конструкция полностью собрана, достаточно включить компрессор, чтобы в скважину начал поступать сжатый воздух и поднимать жидкость с водоносного слоя.

По похожему принципу можно изготовить и компрессор для септика своими руками, который, нагнетая сжатый воздух в нижнюю часть подающей трубы, будет откачивать из септика сточные воды вместе с влажным осадком и илом. Естественно, что изготовить такой насос для септика без расчета всех параметров создаваемой конструкции невозможно.

Эрлифт в септике представляет собой длинную пластиковую трубу, в которую опущен шланг подачи воздуха

Разновидности эрлифтов

В зависимости от конструктивного исполнения и принципа действия аэролифты делятся на два основных типа:

  • устройства, работающие по нагнетательному принципу;
  • аэролифты всасывающего типа.

В нагнетательных эрлифтах, подающая труба которых опускается под уровень расположения воды, используется сжатый воздух, поступающий от компрессора. Таким образом, устройства данного типа работают по вышеописанному принципу.

В эрлифтах используются три схемы расположения воздушных и водоподъёмных труб

Подающая труба эрлифтов всасывающего типа также опускается под уровень расположения воды. Отличительной особенностью таких эрлифтов является то, что вода в них не выталкивается через подающую трубу, а всасывается в нее сверху. Чтобы обеспечить протекание такого процесса, в подающей трубе создают разрежение воздуха, для чего нужен специальный вакуум-насос.

Аэролифты, кроме откачивания жидкостей из скважин, колодцев и септиков, используются для оснащения аквапонных систем. В этих случаях данное устройство работает одновременно и как насос, и как аэратор воды, насыщающий ее кислородом из окружающего воздуха. Работает такая система, оснащенная эрлифтом, следующим образом:

  • Вода под действием сжатого воздуха, нагнетаемого в подающую трубу, из специальных емкостей поступает к лоткам с растениями.
  • Из лотков с растениями вода стекает в аквариумы, в которых содержатся рыбы.
  • После аквариумов, пройдя систему фильтров, вода возвращается обратно в накопительную емкость.

Использование таких систем, которые приобретают все большую популярность, позволяет подавать воду, насыщенную кислородом, одновременно к растениям и в аквариумы с рыбами.

Эрлифт

Наверное нет такой отрасли промышленности, где бы не применяли эрлифт. Известно его применение как в области строительства, так и в области добычи полезных ископаемых. Эрлифт занимает одно из центральных мест в шахтном водоотливе – и это не удивительно, простота поражает воображение, поэтому при изучении специальных средств и схем водоотлива было бы “кощунственным” пройти мимо.

4.1 История создания и развития эрлифта (Папаяни Ф. А., Козыряцкий Л. Н., Кононенко А. П., Пащенко В. С. Энциклопедия эрлифтов)

Открытие эрлифтного водоподъема относится к 1797 г. и принадлежит германскому горному инженеру Карлу Лошеру. Вследствие слабого развития компрессорной техники того периода эрлифтный способ гидроподъема развития не получил и был вытеснен насосным способом.

В 1846 г. впервые были использованы эрлифты, которые носили название маммут-насосов, в виде подъемных труб при перемешивании жидкости в сосудах и, в очень незначительной мере, для подъема воды из скважин небольших глубин. Практическое применение эрлифта для транспортировки жидкостей началось с 1882 г. К этому времени получила признание предложенная доктором Ю. Поле простейшая конструкция эрлифта. Начиная с этого периода в литературе появляется ряд работ , в которых освещается опыт применения эрлифтов, объясняются некоторые физические процессы, проходящие в эрлифте, делаются первые шаги для разработки системы расчета эрлифтов. Одно из первых известных в литературе исследований эрлифта, проведенное на типовой установке в 1898 г. профессором высшей технической школы в Берлине Иоссе. В результате этих исследований он установил некоторые особенности характеристики эрлифта и некоторые кинематические свойства движения водовоздушной смеси.

Читайте также:  «Шлагбаум» для злоумышленников. Защита дачи

Впервые широкое применение эрлифтов началось в нефтяной промышленности на Бакинском месторождении нефти с 1897 г. Этот способ добычи нефти был предложен русскими инженерами Шуховым и Бари, о чем писал еще в 1886 г. известный химик Д.И. Менделеев. Вначале в качестве рабочего агента в этих эрлифтах применяли сжатый воздух, а в 20-х годах текущего столетия наряду с воздухом на нефтяных промыслах нашел применение естественный или попутный газ, почему эрлифты получили название газлифты.

Первые попытки применения эрлифтов в США на промыслах в штатах Техас и Луизиана начались с 1901 г., а с 1909 г. этот метод начали применять и в Калифорнии.

С 1927 г. по газлифтному принципу стали добывать нефть в Оклахамском штате в Семиноле. Первоначальное представление о принципе работы эрлифта сводилось к тому, что подъем жидкости в подъемной трубе эрлифта происходит вследствие разности плотности жидкости внешнего напора и водовоздушной смеси непосредственно в подъемной трубе. Теория газлифта получила развитие после опубликования в 1909 г. работы Лоренца, в которой движение газожидкостной смеси в вертикальной трубе рассчитывалось на основании дифференциального уравнения Бернулли для гомогенной сжимаемой среды. В дальнейшем из представления о газожидкостной смеси как о гомогенной жидкости исходили в своих работах: Перени (1911 г.), Кербе (1912 г.), Гибсон (1930 г.), Лейбензон (1931 г.), В.Г. Гейер (1945 г.) и др. В 1929 году Верслуис разработал математический анализ двухфазного потока в качестве дополнения к теории о фонтанирующих скважинах. В 1930 г. в Калифорнийском университете проводятся исследования по подъему нефти на высоту 41,4 фута в трубе диаметром 2 дюйма. В 1936 г. Гослайн определил производительность (подачу) эрлифта путем использования воды и нефти, а также скорость потока в вертикальной трубе. В этом же году Крамер провел исследования, в которых была получена движущаяся смесь воды и воздуха по вертикальной трубе. Были установлены следующие четыре вида двухфазного (водовоздушного) потока: жидкость, распыляемая с газом (воздухом); газ, рассеиваемый с жидкостью; газовые поршни, взаиморассеиваемые с жидкими блоками; кольцеобразный поток капельной жидкости вдоль стенки трубы, окружающий газовое ядро , относительно свободное от капельной жидкости. Были также исследованы воздействия погружения эрлифта, соотношения воды и воздуха, температуры жидкостей на характеристики потока. В начале 30-х годов немецкая фирма “A. Borzig” изготовила серию эрлифтных снарядов для добычи гравия. Примерно в это же время во Франции был создан эрлифтный снаряд системы de М. Henry Jandin для речного дноуглубления.

В 1953 г. в Дорогском угольном тресте (Венгрия) были начаты работы по применению эрлифта для добычи песка из-под воды (эрлифтный снаряд системы F. Levardi.). В Венгрии были изготовлены эрлифтные снаряды типа HP различной модификации, системы “Гидроп” и “Гидроп зонд”, экспериментальный “Немзет”. Промысловое товарищество “Bohr und Bou” в г. Мерзебурге (ГДР) с 1962 г. выпускает три типа эрлифтных земснарядов системы НКА. Изготавливались и эксплуатировались эрлифтные снаряды в США: в 1949 г. Р.Т. Гофманом был запатентован эрлифтно-землесосный снаряд, снаряд “Сюбик Бэй”, снаряды фирмы “Ocean Scince and Engineering Inc.”, снаряд “Дипси Майне”, снаряды компании “Marin diamond corporation Ltd.” типа “Бадж”, “Эмерсон”, “Диаман-ткуо и др. Английская фирма “Alluvial Mining and Sehaft Sinking Co, Ltd.” сконструировала и серийно изготавливает снаряд типа “Амдрил”. С 1956 г. проводились опыты с эрлифтными снарядами системы Минморфлота СССР на Азовском море, а с 1962 г.- институтом “ВНИИНеруд” и с 1975 г.- ДПИ.

В 1936 году Тупицын П.М. предложил метод скважинной гидродобычи (СГД) для разработки рыхлых пород. В дальнейшем, как в СССР, так и за рубежом (США, Польша) появилось много предложений по способам и оборудованию СГД в том числе и с эрлифтным гидроподъемом. Начиная с 1964 года в Государственном научно-исследовательском институте горно-химического сырья (ГИГХС) ведутся исследовательские работы по разработке и внедрению технологии скважинной гидродобычи на Кингисепском месторождении фосфоритов. Ими накоплен опыт , охватывающий целый комплекс исследовательских работ по различным аспектам скважинной гидродобычи, в которые входили лабораторные и теоретические исследования, конструкторские проработки и промышленный эксперимент. Фирма “Маркона” (США) выпускает унифицированные узлы для СГД (гидромонитор, пульповыдачное устройство, всасывающий патрубок, устройство для дробления кусков твердого материала и др.). Оборудование (передвижная платформа с буровыми установками, насосом, сепаратором и подъемным механизмом) предназначено для гидродобычи урана, карналлита, нeфти, битуминозных песков, угля и других полезных ископаемых, которые не могут разрабатываться открытым или подземным способом. С 1943 г. в ДПИ начинаются работы по созданию и внедрению эрлифтов для откачки затопленных шахт Донбасса. Начиная с этого периода действует школа “эрлифтчиков” и разработчиков различных гидротанспортных систем под руководством Гейера В.Г. После второй мировой войны на территории отраслях промышленности: в угольной промышленности (для откачки воды из затопленных послевоенных шахт, что явилось единственным способом эффективного удаления воды из шахт и послужило толчком для внедрения эрлифтов в других отраслях: для очистки различных шахтных водоотливных емкостей, таких как зумпфы стволов, предварительные отстойники воды, колодцы и др.; для гидроподъема горной массы; для водоотлива при проходке стволов; для участкового и погоризонтного водоотлива), в строительном деле (для добычи и гидроподъема песка и гравия, скважинная добыча), на заводах и фабриках при перекачке агрессивных жидкостей и кислот, на обогатительных и горно-рудных комбинатах (подъем горной массы, водоотлив), на тепловых электростанциях для гидроподъема и дальнейшего самотечного гидротранспорта золы и шлака, в химических и металлургических производствах (обезжиривание сосудов и деталей, гидроподъем шлака и окалины и др.), подъем полезных ископаемых (конкреций) со дна водоемов, на сахарных заводах и т. д. Начиная с этого периода в отечественной и зарубежной литературе появляется большое количество работ , посвященных различным вопросам теории и практики эрлифтов. Этими вопросами занимались такие отечественные ученые, как Аргунов П.П., Арманд А.А., Архангельский В.А., Багдасаров B.F., Бакланов В.Д.,Герман А.П., Гейер В.Г., Газиев Н.Г., Герсеванов Н.М., Груба В.И.Достерин СИ ., Козлов Б.К., Кутателадзе С.С, Крылов А.П., Лутошкин Г.С., Логвинов Н.Г., Мамаев В Л., Меликов B.C., Муравьев И.М., Пирверзян A.M., Пороло Л.В, Репин Н.Н., Телетов Г.С., Шищенко Р.И. и многие другие.

Особое внимание следует уделить школе исследователей и разработчиков эрлифтов различного назначения Донецкого политехнического института, руководителем и создателем которой был Гейер В.Г., а после его смерти продолжателями этого направления стали Груба В.И., Логвинов Н.Г. и др. Практическим аспектам использования эрлифтов посвящены работы исследователей этого института (кроме авторов) Адамова Б.И., Антонова Я.К., Винды Б.В., Глухман Л.Л., Гого В.Б., Данилова Е.И., Деканенко В.Н., Каплюхина А.А., Костанды B.C., Костенко А.Г., Малеева В.Б., Малыгина С.С, Мизерного В.И., Миргородского Вал.Г., Миргородского Вл.Г., Скорынина Н.И., Стегниенко А.Л., Стифеева Ф.Ф., Триллера Е.А., Ускова Е.В., Чеченева А.И., Хубаева В.В., Шевченко В.Ф. и других. Из доступной авторам информации следует упомянуть вклад зарубежных ученых: М. Weber, M.E. Dedegil, G. Clauss (Германия); N.N. Clark, R.J Dabolt, I. Stankovich, K.Woolever, T.P. Meloy,R.L.C. Flemmer, J.N. Stone (США); К. Sekoguchi, K.Matsumura, T. Nunako (Япония); B.P.A. Grandjean,F. Ajersch, PJ. Carrean, I. Patterson (Канада); N. Apazidis (Швеция); F. Berleur, M. Giot (Бельгия); U. Sreedharan, S.B. Koganti, G.R. Balasubramanian (Индия). Все эти ученые в известной степени способствовали развитию теории и практического применения эрлифтов.

Исследованиями и разработками эрлифтов в той или иной степени, кроме ДПИ, занимались: ВНИИНеруд, ГИГХС, МГИ, МГРИ, ВНИИГидроуголь, ВНИПИИСтромсырье, ВНИИпрозолото, ДГУ, ДГИ, ЛГИ, НИИ оснований и фундаментов Минстроя СССР, ТатНИИ, ВНИИМоргео, ГИИ ВТ, ВНИИНефти, ЛснморНИИпроект и многие другие.

Основные трудности при изучении движения газожидкостной смеси заключаются в многообразии параметров, а также в сложности экспериментального исследования течения вследствие пульсации измеряемых величин (давления, скорости, относитель¬ного содержания компонентов и др.). Абсолютная величина этих пульсаций значительно больше пульсаций аналогичных параметров в турбулентном потоке однородной жидкости. В настоящее время накоплен большой опыт эффективного промышленного применения эрлифтных установок, собран значительный экспериментальный материал, развиты разносторонние представления о существенных сторонах протекания процесса. Двухфазные потоки имеют место не только в эрлифтах, применяемых в приведенных выше отраслях промышленности, но и в других сферах производства (например, течение паровоздушных смесей, а в будущем для магнитогидродинамического превращения тепла в электричество с помощью жидких металлов). Многообразие режимов движения, большое количество переменных, определяющих движение газожидкостной смеси, наличие сложной связи между заданными и отвечающими условиям движения параметрами ставит перед исследователями весьма трудные задачи. Поэтому каждый исследователь предлагает свою систему обработки, которая существенно отличается от других.

4.2 Конструкция и принцип работы эрлифта

Как упоминалось ранее эрлифт очень прост в конструктивном исполнение . На рис.4.1 изображена схема эрлифта.

Как видно из рис.4.1 эрлифт состоит из двух трубок. Труба 1 погружена на глубину Нп, именно она и служит для транспортирования пульпы, а по трубке 2 подается сжатый воздух выработанный компрессором. В результате попадания воздуха происходит “распушивание” массы и она увлекаемая потоком поднимается по трубе 2.

На рис.4.2 изобразим принципиальную схему эрлифта.

Несмотря на большое количество схемных и конструктивных решений эрлифтов, обусловленное их применением в различных отраслях производства, общими элементами эрлифта, реализующими процесс подъема жидкости, являются подъемная труба 1, воздухоподающая труба 2, смеситель 3, воздухо– или газоотделитель 4, источник сжатого воздуха 5. В эрлифтах, предназначенных для подъема гидросмеси с твердым материалом, нижняя часть подъемной трубы, соединенная со смесителем, стыкуется при помощи подводящего трубопровода 6 с всасывающим устройством 7. Работа эрлифта возможна при погружении подъемной трубы вместе со смесительным устройством в жидкость на величину h (геометрическое погружение смесителя).

Процесс движения газожидкостной смеси в подъемной трубе эрлифта имеет сложный и многосторонний характер, для описания которого используют обычно такие усредненные во времени и пространстве параметры, как средняя скорость потока, его плотность, соотношение объемов, заполненных жидкостью и газом, скорость фаз и целый ряд других факторов. Существенную роль играет также режим течения или структура газожидкостного потока.

В настоящее время принято считать, что все разнообразие структур газожидкостных смесей может быть сведено к четырем основным группам – пузырьковое течение пробковое (четочное) или снарядное течение АК, кольцевое (осевое) течение (стержневой режим) ВМ и дисперсное течение (режим тумана).

Отличие двухфазного течения типа воздух – жидкость от трехфазного течения типа твердые частицы – воздух – жидкость состоит в том, что в трехфазном потоке внутри жидкой фазы имеются твердые частицы, которые дрейфуют между жидкой и твердой фазой. В процессе движения потока при некоторых условиях может происходить переход из одного типа течения в другой. В некоторых случаях твердые частицы, вылетающие из жидкой фазы в воздушную среду, под действием силы собственного веса пронизывают воздушную фазу и вновь возвращаются в жидкую фазу.

Многообразие форм течения газожидкостной смеси в подъемной трубе эрлифта определило различные трактовки физической сущности процесса подъема жидкости.

Выполненный в ДПИ анализ работ по теории движения двухфазных (вода, воздух) смесей, начиная с момента появления первой работы Г. Лоренца, позволяет сделать вывод о существовании, по крайней мере, четырех точек зрения на физическую сущность движения аэрогидросмеси в подъемной трубе эрлифта:

  1. – подъем жидкости происходит за счет энергии расширения газа. Эта энергия через трение и лобовое давление передается жидкости и тем самым осуществляется ее конвекционный перенос;
  2. – первопричиной подъемного действия газа является относительная скорость жидкостной и газовой фаз гидросмеси;
  3. – комплекс газовых пузырей работает как негерметичный поршень, теряющий по пути часть поднимаемой жидкости;
  4. – вводимый в подъемник газ, смешиваясь с жидкостью, создает столб смеси, плотность которой меньше плотности жидкости. За счет снижения плотности смеси в подъемной трубе, при сохранении давления на входе в смеситель, возникает возможность подъема жидкости на большую высоту.

Как считает большинство исследователей наиболее достоверна четвертая точка зрения, заключающаяся в том, что вводимый в подъемную трубу эрлифта рабочий агент приводит к снижению плотности смеси в подъемной трубе и создает возможность подъема жидкости. Объемная модель более приемлема для объяснения физической сущности описываемого процесса.

В завершение лекции следует рассмотреть основные преимущества и недостатки.

К преимуществам следует отнести простоту конструкции, как следствие повышенная надежность . Также из-за своих небольших габаритов его можно использовать в скважинах (иногда малых размеров). Из-за того что он не имеет вращающихся частей он не боится взвешенных частиц материала в потоке жидкости. Основной вид энергии, который используется эрлифтом – это пневматическая поэтому источник энергии компрессор может располагаться в любом удобном месте.

К недостаткам следует отнести низкий КПД установки, невозможность, правильнее сказать дороговизну и нецелесообразность, транспортировки пульпы горизонтально и наклонно. Также не все частицы можно поднять только при помощи пневматической энергии, да и сама энергия одна из самых дорогих (если сравнивать с электрической или гидравлической).

Ключевые термины:

Эрлифт – вид насоса принцип действия которого основан на на физическом законе равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах. В трубу, погруженную на определенную глубину в воды, через особое устройство (башмак) подается по трубке воздух. В следствии этого в данной трубе образуется воздушно-водяная смесь, которая значительно легче воды, и поэтому эта смесь поднимается вверх по трубе и сливается на поверхности земли в специальный резервуар. Выходящую из подъемной трубы воздушно-водяную смесь освобождают от воздуха с помощью укрепленного на ней сепаратора зонтичного типа.

Компрессор — энергетическая машина для повышения давления и перемещения газа или жидкостей (масла, хладагента и т.п.).

Пульпа — смесь твёрдых частиц и жидкости, негустая неоднородная система.

Ссылка на основную публикацию