Изучение характеристик и параметров специального оборудования, а также соблюдение принципов расчета системы и правильной последовательности выполнений процедур установки имеют огромное значение. В качестве примера будет рассмотрена технология строительства аэролифта для скважины, в которой глубина воды составляет 22 метра.
Насос Эрлифт: характеристики, принцип работы, особенности
Airlift, или аэролифт для септиков, представляет собой специальный тип насоса, который известен человечеству уже более двух столетий. Этот насос появился в начале XIX века, а его активное развитие началось позже, во второй половине XIX века. Это привело к множеству разрозненных попыток его применения в различных областях промышленности. Лишь с начала 90-х годов XX века людям стала доступна возможность самостоятельного создания таких насосов, но для этого необходимо было обладать достаточными знаниями о принципах работы данной техники. Тем не менее, реальная практика создания собственных аэролифтов оканчивалась чаще всего производством простых насосов, а не полноценными промышленными конструкциями для эффективной подачи жидкостей со взвешенными частицами на поверхность.
Насос Эрлифт, используемый в септиках, представляет собой уникальный струйный насос, который можно собрать самостоятельно, используя всего две трубы и воздушный компрессор. Когда все насосные компоненты, включая баллоны и насос, устанавливаются в скважину, возникает смесь жидкости и воздуха (или другого газа). Происходит это благодаря тому, что жидкость, насыщаясь кислородом, начинает подниматься по трубе за счет уменьшенной плотности по сравнению с воздушной смесью. Одновременно с этим жидкость также очищается от взвешенных материалов, если таковые имеются.
Благодаря своим уникальным характеристикам струйный насос, созданный для септиков, способен эффективно откачивать жидкости или масла из колодцев. Основное назначение насоса типа Эрлифт заключается в промывке и откачке воды, насыщенной песком, а также в удалении значительных объемов жидкости из колодцев с небольшими размерами. Данные насосы находят широкое применение в системах очистки сточных вод.
- Упрощенная структура устройства, что делает возможным его изготовление даже без специализированных знаний.
- Отсутствие подвижных элементов, что сводит к минимуму вероятность поломок.
- Долговечность и надежность самого оборудования.
- Легкость в ремонте, так как большинство процедур можно выполнить самостоятельно.
- Возможность перекачки жидкостей с взвешенными частицами и их обработка.
- Использование сжатого воздуха в качестве источника энергии, что позволяет снизить эксплуатационные расходы.
Несмотря на существующие преимущества, стоит отметить и некоторые недостатки струйного насоса, предназначенного для очистных сооружений и промышленных предприятий:
- Низкий коэффициент полезного действия (КПД) по сравнению с традиционными насосами.
- Необходимость углубления скважины для достижения необходимого уровня погружения воздушной форсунки.
Тем не менее, несмотря на некоторые незначительные недостатки, струйный подъемник для очистных и промышленных установок имеет множество других преимуществ. Технологические возможности таких устройств продолжают развиваться и усовершенствоваться.
2 Из чего состоит эрлифт?
Контур воздушного лифта включает в себя несколько ключевых гидравлических компонентов:
- Всасывающее устройство — отвечает за равномерное и дозированное поступление жидкости из скважины в трубу, что идеально подходит для откачки жидкостей из водоемов.
- Смеситель — комбинирует жидкость, поступающую из скважины, и сжатый воздух, обеспечивая промывку воды от взвесей и загрязнений.
- Подымающая труба — по ней движется двухфазная (или даже трехфазная) смесь от смесителя до воздухоотделителя.
- Воздухоотделитель — в этом компоненте происходит разделение смеси и извлечение кислорода.
- Воздухоподающий трубопровод — по нему сжатый воздух поступает от компрессора к смесителю, обеспечивая процесс смешивания жидкостей.
Конструкция насоса Эрлифт
Расчет плавучести во время перекачки жидкостей и суспензий подразумевает описание эволюции движения воздушно-жидкостной смеси в восходящей трубопроводной системе и предполагает использование следующих важных параметров:
- средняя скорость потока;
- плотность потока;
- соотношение объемов труб, заполненных жидкостью и воздухом;
- скорость различных фаз;
- температура и состав жидкостей;
- режим течения, включая структуру потока газа и жидкости.
Для обеспечения эффективного функционирования эрлифта в первую очередь важно рассчитать геометрический подъем (H) смесителя, величина которого зависит от высоты подъема шлама (h) и может варьироваться от нескольких метров до сотен километров. Также следует определить коэффициент погружения смесителя эрлифта ниже динамического уровня (k).
Здесь ключевым является признание общепринятой формулы для расчета воздушного лифта:
2.1 Какие нюансы работы с эрлифтом?
Эффективность аэролифта, а также успешность выщелачивания взвешенных частиц из жидкости, как правило, зависит не столько от количества подаваемого воздуха, сколько от глубины погружения подъемной трубы и ее ширины (или диаметра). Каждый размер трубы имеет оптимальное соотношение между высотой подъема и глубиной её погружения, что позволяет достигать максимальной эффективности работы устройства.
Если используется труба небольшого диаметра, процесс подъема жидкости будет иметь свои особенности. Подача воды в устройство будет происходить с различными перерывами. Важно понимать, что чем больший диаметр трубы, тем больше объема воды она способна поднять, что также требует большего объема воздуха для работы. Это означает, что система должна быть спроектирована с учетом этих характеристик.
3 Принцип работы
Форма компонентов такого оборудования уже описана, как и принцип работы пневматического подъемника, который используется для перекачки и очистки жидкостей с помощью кислородной смеси. Ситуация выглядит следующим образом: когда одна трубка погружена в воду, а в другую — соединенную с первой — подается воздух, в первой трубке образуется смесь воды и воздушных пузырьков. Такая смесь имеет значительно меньшую плотность по сравнению с самой водой и затем поднимается через третью трубку, превышая уровень первых двух трубок.
Как работает насос Эрлифт
Чтобы проект, созданный вручную, работал так, как задумал создатель, необходимо обеспечить баланс давления, который будет действовать на основание трубки как изнутри, так и снаружи.
Когда первая труба обрезается на определенной высоте, давление внутри лифта падает, что позволяет газожидкостной смеси под действием повышенного давления на основании первой трубы вновь подняться вверх и вытечь через обрезанную точку. При поддержании непрерывного потока воздуха через вторую трубу можно гарантировать постоянный подъём жидкости с воздуха в первой трубке.
Методы увеличения объема поднимаемой жидкости можно разделить на два основных подхода:
- Первый способ — вдувать воздух (или любой газ) через крупное отверстие. В этом случае газ поднимается в виде пузырьков, способствуя выталкиванию жидкости вверх.
- Второй способ — вдувать воздух (или газ) через мелкие отверстия, что создает гораздо более мелкие пузырьки воздуха (газа), равномерно смешанные с жидкостью.
3.1 Как работает насос Эрлифт? (видео)
Конструкция и принцип работы эрлифта
Аэролифт представляет собой систему, которая может эффективно использоваться для подъема воды из гидротехнических сооружений без привлечения дополнительного насосного оборудования. Эту систему также можно охарактеризовать как воздушный насос, который работает с высокой эффективностью и экологической безопасностью, поскольку во время своего функционирования в скважину закачивается только воздушная смесь.
Воздушный лифт состоит из простых компонентов, в его конструкции имеются отсутствуют движущие части, нуждающиеся в постоянном ремонте или замене. Кроме того, данный насос способен функционировать в самых сложных условиях.
Функциональные компоненты воздушного насоса включают в себя:
- устройство, способствующее всасыванию воздушной смеси;
- смеситель — сжимающий воздух и осуществляющий промывку жидкости от примесей;
- подающая труба, через которую перемещается воздушно-водяная смесь;
- воздухоотделитель — задача которого заключается в разделении рабочей смеси на её составляющие;
- трубопровод, в котором сжатый воздух подается в смеситель от компрессора;
- сливной шланг, позволяющий подавать очищенную воду из гидросооружения;
- компрессорная установка, обеспечивающая всю систему необходимым давлением.
При выборе устройства следует обратить внимание на его основные технические характеристики:
- производительность насоса при суточном потреблении воды варьируется от 22 до 48 кубометров в час;
- диаметры подымающей шланги составляют 6, 11 и 16 см, а воздухоподающей — от 2.1 до 6.3 см;
- мощность компрессора, который обеспечивает эффективность всего процесса.
Для того чтобы ввести воздушный насос в эксплуатацию, требуется:
- Установить трубопровод для подъема воды из скважины на поверхность.
- Подключить шланг, предназначенный для подачи воздуха под давлением, к нижнему концу металлической магистрали.
При соединении сжатого воздуха с водой формируется рабочая смесь, обладающая низкой плотностью. Данная смесь затем поднимается на поверхность из гидротехнического сооружения.
На верхнем уровне скважины воздушная эмульсия разделяется на составляющие: воздух, который возвращается обратно, твердые загрязнения, усаживающиеся на дне резервуара, и очищенная вода, которая подается к потребителю.
Кроме того, насосы для отстойников можно использовать для различных других целей, таких как:
- подача химических реагентов в очистные сооружения;
- откачка нефтепродуктов из земли;
- прокачка скважин, которые долгое время находились в простоев;
- очистка канализационных колодцев и септиков от сточных вод;
- уборка скважин от глины, песка и ила.
Преимущества и недостатки скважинного эрлифта
Аэролифт обладает множеством положительных аспектов:
- Конструкция считается простой и надежной, поскольку в ней совершенно отсутствуют трущиеся и движущиеся части.
- Монтаж устройства не вызывает затруднений, а демонтаж также легок, поскольку соединения между элементами выполнены посредством резьбы.
- Трубы минимально подвержены засорению.
- Устройство не повреждается под воздействием химических и биологических факторов.
- Насос демонстрирует широкую область применения.
- Долговечность конструкции на высшем уровне.
- Конструкция без труда может быть изготовлена самостоятельно, что делает её доступной для пользования.
- Работа устройства возможна благодаря автономному генератору, что исключает зависимость от электрической сети.
Среди недостатков конструкции можно выделить:
- Низкое значение коэффициента полезного действия, что делает его менее эффективным по сравнению с другими типами насосов.
- Неспособность этого оборудования справляться с подачей жидкостей из скважин небольшой глубины.
- Отсутствие контроля над подачей песка и ила из гидросооружения, что может влиять на качество очищаемой жидкости.
Как рассчитать параметры эрлифта
Для повышения общей эффективности работы насоса специалисты рекомендуют производить тщательные расчеты всех параметров подъемника. В противном случае может возникнуть множество сложностей, касающихся определения особенностей транспортировки воздуховодной смеси через систему.
Основные параметры, необходимые для выполнения расчетов:
- средняя скорость потока и плотность смеси;
- соотношение внутренних объемов труб, принимающих на себя функцию подачи воды и воздуха;
- скорости отдельных рабочих фаз;
- режим подачи смеси.
Кроме того, для правильной работы насосной системы немаловажно провести расчет геометрии погружения (H) смесителя внутри устройства, учитывая высоту водовоздушной смеси (h) и коэффициент погружения в динамической плоскости (k).
Формула, используемая для расчетов, выглядит следующим образом: H = k × h.
