Аэрационное оборудование для очистных сооружений. Эрлифты для очистных сооружений

Эрлифт для скважины - что это такое

Гидравлическая схема процесса в эрлифте

Эрлифт – это не маленький эльф из сказки, а устройство, применяемое для подачи жидкости с помощью сжатого воздуха на высоту. Сказать только об одной функции этого изобретения на фото вверху, значит не сказать ничего.Эрлифт для скважины используется в первичных отстойниках для удаления из них сырых осадков, во вторичных отстойниках – избыточный ил, для циркуляции активного ила, перекачки стоков и воды, агрессивных жидкостей в реагентном хозяйстве.

Его особенности и применение

Люди с древних времен придумывали и совершенствовали способы доставки воды на поверхность из подземного источника. Обычная емкость или ведро, привязанное к цепи, веревке, тросу, разнообразные водяные насосы, шнековые, шланговые водоподъемники и не один десяток других конструкций.Особого внимания заслуживает конструкция В.Г.Шухова – эрлифт. В нём он использовал принцип гидравлического процесса, потом уже были отработаны оптимальные технические характеристики.Так же он выделил общие гидравлические элементы аппарата, реализующие процесс подъема не только воды, сжатым воздухом.Итак:

Под 1 на схеме представлено всасывающее устройство, обеспечивающее равномерную и дозированную подачу материала в трубу, подводящая смесь 2.
3 – смеситель, предназначающийся для перемешивания сжатого воздуха и жидкости.
4 – поднимающая труба для подачи двухфазной (трехфазной) смеси, состоящей из жидкости, твердого материала, воздуха от смесителя 3 к цифре 5 или воздухоотделителю.
Воздухоотделитель работает над делением гидросмеси на отдельные составляющие – воздух, пульпа. Воздух идет в атмосферу, пульпа направляется в трубопровод сливной 6.
7 – воздухоподающий трубопровод, подает сжатый воздух от компрессора 8 к смесителю 3.
Процессы движений газожидкостных смесей в трубе эрлифта имеют сложный характер для описания, которых используются параметры технических характеристик.
Оптимальной производительности, м³/час – 1…50/50…10.
Диаметра трубы илоподъемной, мм – 63/110/160.
Диаметра трубы воздухоподводящей, мм — 20…50/32…63.
Диаметра воздухосмесителя и водоотделителя, мм – 160/225/225.
Эрлифт отличается следующими особенностями. Устойчивостью к зарастанию отверстий воздухосмесителя (форсунки).
Разборной резьбовой конструкцией.
Удобством демонтажных и монтажных работ при реконструкции и строительстве сооружений, а также при выполнении профилактических работ.
Долговечностью.
Устойчивостью к химическим и агрессивным элементам и их соединениям.
Принцип работы эрлифта заключается в подаче воздуха под достаточным давлением, в нижний отдел трубы, погруженной в воду. Полученная в трубе смесь воды и пузырьков воздуха (воздушная эмульсия), благодаря разной удельной массе эмульсии в трубе и воды в скважине, поднимается наверх.

Внимание: Большое количество пузырьков делает эмульсию легче. Значение имеет режим течения газожидкостного потока или его структура.

Аэрлифт для скважины различной производительности нашел свое применение в канализационных очистных сооружениях, где нужен подъем сточной воды на небольшие высоты и используется подача циркуляционного активного ила.
Подача химических реагентов на водопроводном очистном сооружении.
Нефтедобывающая отрасль промышленности не обходится без применения эрлифтов.
Подъем воды из скважин.

Достоинства и недостатки конструкции

Используются три схемы расположения труб

Эрлифты отличаются многими достоинствами, наиболее заметными во время эксплуатации на очистных сооружениях:

Простое конструктивное устройство.
Производится в основном схема с расположением воздушных труб в центре. Она зарекомендовала себя, как более простая при демонтажно-монтажных работах.
Видео в этой статье показывает эрлифтов с их многообразием схемных и конструктивных видов, позволяющих использовать эти конструкции в разных областях и сферах производства.
В данных конструкциях отсутствуют движущиеся и трущиеся части.
Транспортируемая жидкость может содержать взвеси в неограниченных количествах.
Сжатый воздух является источником энергии и поступает он от воздуходувок.
Практика показала, что да есть и недостатки – маленький коэффициент полезного действия (КПД), невозможность работ по подъему жидкости с малых глубин, но эти недостатки растворяются в массе вышеперечисленных достоинств.

Как эрлифт работает в скважине на даче

Разыскав воду на даче методом бурения своими руками скважин разной глубины и в разных местах, к примеру, нашли качественную воду после двадцатиметровой отметки. У знакомых нужная вода нашлась на 23 метрах, всё хорошо, но как её оттуда добыть?Они решили не слушать советов бабушек-соседей, а проконсультировались со специалистами. Решили попробовать эрлифт, ценой проб и ошибок удалось достичь положительного результата, и вот уже восьмой год не имеют проблем с водой.Положительный опыт должен передаваться, может быть, он окажется полезным для кого-нибудь:

Водопроводная труба длиной в 22 м., если вода на 20 метровой глубине, и диаметром дюйм с четвертью, опускается в скважину.
В верхнюю часть трубы, примерно в 0,5 м от земли навинчивается тройник, в боковой резьбе которого вкручен для воды отвод.
Сверху вкручивается в тройник кусок метровой трубы, через которую внутрь трубы опускается шланг на глубину 20 м., имеющий внутренний диаметр около 10 мм. Такие шланги используются обычно для резки металла газом.
Нижний конец шланга утяжеляется метровым куском полудюймовой трубы.
Другой конец шланга присоединяется к напорному штуцеру двухцилиндрового компрессора, который имеется в гараже.
Эрлифты подразделяются на нагнетательные и всасывающие конструкции.
Нагнетательный эрлифт как раз работает от сжатого воздуха компрессора и труба в скважине опускается под уровень воды.
Образованная эмульсия поднимается на поверхность, собирается в баке, при этом воздух уходит в атмосферу, вода накапливается.
Всасывающий эрлифт содержит трубу, опускаемую немного ниже уровня воды.
Внизу воздух, по сути, всасывается в подъемную трубу и попадает туда из атмосферы из-за разрежения в трубе, которое создается вакуум-насосом.
Атмосферный воздух так же смешивается с жидкостью для получения эмульсии и подается на поверхность.

Внимание: Какую конструкцию эрлифта выбрать и рекомендовать не корректно, всё зависит от местных условий.

Эрлифт скважина диаметр труб совсем не будет подавать воду или вода будет подниматься с перерывами, если в скважине отсасывается или подается недостаточное количество воздуха

Аквапонная система и эрлифт для перемещения воды

Эрлифт в данной системе используется одновременно и как насос, и как аэратор воды. Первоначальная цена проекта снижается вместе с затратами энергии.Итак:

Эрлифт не применяется для больших коммерческих систем, из-за ограничений подъема воды.
Подачу воды на высокий уровень эффективнее и проще выполнять обычным водяным насосом.
Чем глубже находится основание эрлифта, тем лучше, чем выше необходимо поднять воду, тем меньше потребности в использовании эрлифта.
Инструкция предписывает применять систему эрлифта в небольших хозяйствах, дачах, огородах, то есть там, где достаточный подъем воды всего на несколько десятков сантиметров.
Эффективна эта система и для перемещения воды, находящейся на одном уровне.
В аквапонной системе аэрированная жидкость под действием пузырьков воздуха из емкости перемещается к лоткам с растениями. Затем стекает в аквариум с рыбками, потом обратно в емкость, пройдя систему фильтров.
Эрлифт здесь состоит из трубы, расположенной вертикально. Нижний конец трубы опущен в жидкость и в него вводится воздух под давлением.
Чем больше воздуха содержится в пузырях, тем больше воды перемещается.
Вода в трубе под воздействием пузырьков поднимается, пузырьки же вытесняют воду по трубе из бака.

Система лучше работает с меньшим диаметром трубы. Практикой установлен оптимальный диаметр трубы, и он составляет 3 дюйма.Рекомендуется не использовать соединений труб под углом. 130 литров воздуха, подаваемых в бак с жидкостью, перекачивает примерно 800 л/мин. и поднимает уровень на 15 см. Кроме транспортировки воды, выполняется насыщение её кислородом, что приносит пользу рыбам, бактериям.

moikolodets.ru

Аэрационное оборудование для очистных сооружений

Изготовление, поставка и монтаж аэрационного оборудования для очистных сооружений

ООО «Технобридж-М» имеет большой опыт по реализации комплексных проектов очистных сооружений, от проектирования до ввода в эксплуатацию, в том числе предлагает свои услуги по поставке и монтажу аэрационного оборудования, таких как аэромешалки, эрлифты.

Эрлифты - это оборудование, которое обычно изготовляется непосредственно при монтаже очистных сооружений.

Наши специалисты в короткие сроки осуществят разработку проекта эрлифта, включая привязку к объекту, а также поставят необходимые материалы и оборудование для его изготовления и осуществят монтаж.

Основываясь на богатом опыте, ООО «Технобридж-М» поможет подобрать аэромешалки проверенных изготовителей и обеспечит их поставку в короткие сроки.

Использование аэромешалок для перемешивания и насыщения воздухом иловой смеси в аэротенке

Для аэрирования и перемешивания иловой смеси в аэротенке используют аэромешалки (пневмомеханические аэраторы) различных конструкций, которые обеспечивают как перемешивание ила, так и насыщение воздухом иловой смеси.

Аэромешалки системы Faggiolati

ООО «Технобридж-М» в своих установках очистки сточных вод БИОКСИКА применяет пневмомеханические аэраторы «Airmixer» фирмы FLYGT.

Пневмомеханический аэратор «Airmixer» фирмы FLYGT

Воздух подается к аэромешалке воздуходувкой. Через воздухораспределительную систему он поступает в аэрационный дырчатый крупнопузырчатый модуль. Создаваемый при помощи мешалки мощный циркуляционный поток дробит крупные воздушные пузырьки и создает поток водовоздушной смеси с мелкими пузырьками, который перемещается по всему объему аэротенка.

Аэромешалки устанавливаются на дне емкости, гарантируя, что осадок на дне емкости будет перемешиваться и аэрироваться, тем самым предотвращая образование застойных зон.

Схема работы пневмомеханического аэратора «Airmixer» фирмы FLYGT

Использование эрлифтов для перемещения иловой смеси и ее аэрации

Для осуществления рециркуляции активного ила в очистных сооружениях применяют эрлифты.

Эрлифт - это устройство для перекачки жидкости при помощи сжатого воздуха, который работает как насос, одновременно осуществляя аэрацию воды, что снижает стоимость проекта и затраты на электроэнергию.

Схема работы эрлифта

Эрлифт

Эрлифт представляет собой опущенную в воду вертикальную трубу. В ее нижнюю часть подается воздух под давлением, образуя водо-воздушную эмульсию (смесь жидкости и воздушных пузырьков), которая поднимается вверх по трубе за счет разности удельных масс эмульсии и жидкости. Чем больше воздуха содержится в пузырьках, тем больше воды они перемещают.

Достоинства эрлифтов: простота конструкции, отсутствие движущихся частей, допустимость содержания взвесей в транспортируемой жидкости.

К недостаткам относится относительно малый коэффициент полезного действия, а также невозможность подъема жидкости с малых глубин.

Работа эрлифта на очистных сооружениях БИОКСИКА ООО «Технобридж-М»

bioxica.ru

как его сделать собственноручно, какие потребуются элменты

Эрлифт для скважины своими руками — это вполне реальное устройство, которое поможет обеспечить надежную работу собственного водного источника. История такой технологии насчитывает более 200 лет, и за этот период она доказала свою эффективность. Эрлифт становится незаменимым приспособлением, если на загородном участке сооружен не колодец, а скважина, но она не обеспечивает нужный объем воды. При правильном расчете проблему можно решить своими силами.

Сущность технологии

По своей сути, эрлифт (аэролифт) представляет собой разновидность глубинного насоса, который обеспечивает подъем воды за счет ее аэрации. В основу его работы заложен простой физический закон: удельный вес жидкости после насыщения воздухом существенно снижается, что облегчает ее продвижение в вертикальном направлении. Во время эксплуатации устройства поднимаемый поток увлекает с собой не только воду, но и взвеси и осадок.

Как создается эрлифт своими собственными усилиями

Работает такой насос следующим образом: в придонную часть скважины (забой) подается сжатый воздух по отдельной трубе. Вода с воздушными пузырьками поднимается вверх, при этом скорость ее подъема и объем будут зависеть от давления воздушной струи и количества поступающего воздуха — чем больше воздуха проникнет в жидкость, тем выше будут параметры водоотдачи.

В то же время, следует учитывать естественный гидравлический процесс: эффективность насоса возрастает по мере воздушного насыщения жидкости до определенного момента, когда достигается оптимальный баланс между жидкой и газовой компонентой среды. Этот баланс соответствует максимальному КПД устройства. Дальнейшее увеличение концентрации воздушной составляющей обеспечивается только повышением давления и не вызывает существенного положительного эффекта.

В чем заключаются преимущества эрлифтов для скважин? С учетом своих особенностей они могут выполнять функции очистки скважин от илистых и глиняных осадков, прокачки скважины эрлифтом с целью очищения воды от песчаных примесей, также возможна откачка воды по принципу колодца.

Данная система позволяет поднимать воду без использования глубинного насоса, что очень важно при малом диаметре скважины, когда размеры не позволяют его погружение. С помощью аэрации забоя можно повысить дебит скважины и реанимировать ее при прекращении поступления воды из-за недостаточного давления в водоносном пласте. Кроме того, насыщение воды кислородом способно повысить ее качество.

Нельзя не отметить и некоторые отрицательные стороны рассматриваемой технологии. К ним можно отнести такие недостатки: необходимость постоянного нагнетания воздуха, что требует энергозатрат на работу компрессора, повышенное давление в скважине оказывает негативное воздействие на ее стенки, что несколько снижает срок службы, вероятность подъема вместе с водой песка и ила при загрязнении забоя.

Конструктивные элементы

Любой эрлифт для подъема воды из скважины включает следующие элементы:

компрессор для подачи воздуха;
стальная труба для доставки воздуха к забою скважины;
металлическая труба для подъема аэрированной жидкости;
смеситель, обеспечивающий подключение воздуховода к основной трубе.

При желании иметь качественную воду на устье скважины может устанавливаться водоочиститель, который отделяет газовую составляющую и твердые примеси.

В принципе, эрлифт может иметь 3 разных конструктивных исполнения:

отдельная прокладка труб, когда обе трубы погружаются в скважину параллельно, а их соединение осуществляется через одно большое отверстие, где и устанавливается смеситель;
воздуховод находится внутри водоотливной трубы;
основная труба проходит внутри воздуховода, а насыщение воды воздухом осуществляется через перфорированный нижний участок.

Выбор конструкции эрлифта зависит от размеров скважины. Наиболее распространенным является первый вариант. Его разновидность может осуществляться без погружения водоотливной трубы — ее роль исполняет скважинная обсадная колонна. В этом случае рядом с основной скважиной производится бурение вспомогательного створа для опускания трубы, подающей воздух.

В целом, движение жидкости, насыщенной газом, представляет сложный гидродинамический процесс. Поэтому для выбора конструкции учитываются только основные технические параметры. Следует выделить такие характеристики стандартных эрлифтов для скважин:

производительность — обеспечивается с учетом потребности воды, причем оптимальные величины находятся в диапазоне 20-50 куб.м/ч;
диаметр трубы для подъема воды: 60, 110 и 160 мм;
диаметр воздуховода — 20-63 мм.

Правильный выбор компрессора во многом определяет работоспособность всей системы. Он должен создавать давление воздуха на забое, способное компенсировать давление водяного столба в скважине. Кроме того, для насыщения жидкости надо обеспечить еще и превышение на 0,2-0,4 атм.

Для того чтобы прокачивать скважинный ствол при очистке, давление нужно еще большей величины. Так, при комплектации эрлифта в питьевой скважине глубиной 50 м и естественным уровнем воды 30 м потребуется компрессор, развивающий давление порядка 2,5-2,6 атм.

Важность выбора правильного и подходящего компрессора

Принципы расчета системы

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

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.
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).

При каких условиях нужно делать самодельный эрлифт 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%).

Обустройство системы

Эрлифт своими руками монтируется с учетом приведенных параметров и размеров. Подбирается основная труба для подъема воды диаметром 40-130 мм. В нижней части на высоте 10-20 см от торца формируется отверстие, в которое вставляется конец трубы для подачи воздуха диаметром 12-50 мм. Стык тщательно герметизируется.

Обе трубы погружаются в скважину на нужную глубину (Н+h). Верхний конец воздуховода соединяется со штуцером компрессора. Трубы на устье скважины надежно крепятся хомутами. Достаточно часто подача воздуха обеспечивается по гибкому шлангу.

В таком случае он протягивается внутри металлической трубы воздуховода и вводится в основную трубу. При монтаже системы рекомендуется предусмотреть возможность более глубокого погружения труб в процессе эксплуатации, при естественном изменении статического уровня подземных вод.

При изготовлении эрлифта своими руками следует заранее приготовить такой инструмент и оборудование: сварочный аппарат, болгарка, инструмент для нарезания резьбы, приспособление для изгибания труб, плоскогубцы, молоток, отвертка, ножовка по металлу, набор гаечных ключей, напильники, кисть малярная, электродрель, рулетка, линейка металлическая.

Эрлифт является системой, способной обеспечить подъем воды из скважины без использования насоса. Его можно сделать своими руками, для чего необходимо правильно определить основные технические параметры.

kolodetsoved.ru

Принцип действия насоса эрлифт

Очень простой способ подъема воды придумали более 200 лет назад, но и по сей день мало кто о нем знает и о принципе его работы. Airlift (эрлифт) — воздушный водоподъемник. Это водяной насос, который состоит всего из двух трубок и компрессора. Одна трубка для воды, другая для сжатого воздуха. Если совместить их вместе под водой, то получим смесь из жидкости и пузырьков. Плотность смеси меньше плотности воды, поэтому она начинает двигаться вверх по трубе.

насос аэрлифт

Производительность воздушного лифта зависит не только от расхода воздуха, но и от глубины погружения подъемной трубы, а также ее диаметра. Для каждого диаметра существует оптимальное отношение высоты подъема и глубины погружения, при котором достигается максимальный КПД установки. Например, если высота подъема не сильно превышает глубину погружения, то КПД лежит в пределах 30%.

Используя тонкую трубку хорошо видно, как порция воды поднимается пробками. Подача воды получается прерывистой. Чем больше диаметр трубки, тем больше воды мы сможем поднять в единицу времени, тем больше воздуха потребуется. Все закономерно, наглядно и понятно.

Построить такой насос для своих нужд не составит большого труда. Airlift применяют для подачи воды из скважин а также в нефтедобывающей отрасли, что говорит о значительных возможностях подъема жидкости на высоту.

Преимущества и недостатки Airlift.

Главное достоинство — это простота устройства, отсутствие движущихся частей, возможность содержания взвесей в транспортируемой жидкости. Недостатком является не очень высокий КПД в сравнении с обычными насосами и необходимость переуглубления скважины для заданного погружения воздушной форсунки.

То же на тему плунжерного насоса.

izobreteniya.net

§ 62. Воздушные водоподъемники (эрлифты) и гидроэлеваторы

Для забора воды из скважин иногда применяют воздушные водоподъемники (эрлифты). Схема эрлифта, установленного в скважине, показана на рис. II.23. В водоподъемную трубу 1 через форсунку 2 от компрессора подается сжатый воздух. Водовоздушная смесь поднимается по водоподъемной трубе и изливается в приемный бачок. При работе эрлифта уровень воды в скважине понижается от положения аа (статический уровень) до положения 66 (динамический уровень).

Действие гидроэлеватора основано на принципе передачи кинетической энергии от одного потока жидкости другому, обладающему меньшей кинетической энергией.

В гидроэлеваторе (рис. II.24) вода под напором подается по трубе 1, проходит сужение 2 и поступает в смесительную камеру 3, в которой из-за большой скорости потока в сужении создается давление, меньшее атмосферного (вакуум). В результате вода из резервуара 4 под действием атмосферного давления на ее поверхность поднимается по трубе 5 в камеру 3, откуда направляется в диффузор, где скорость потока уменьшается и увеличивается статический напор его, благодаря чему вода перемещается по напорному трубопроводу 6.

Гидроэлеваторы применяют для откачки воды из колодцев, скважин, траншей и т. д., а также для транспортирования смеси твердых частиц с жидкостью (пульпы).

В зависимости от области применения гидроэлеваторы имеют различное конструктивное оформление.

Рис. 11.23. Схема воздушного водоподъемника (эрлифта)

Рис. 11.24. Схема водоструйного насоса (гидроэлеватора)

§ 63. Водопроводные насосные станции

В зданиях водопроводных насосных станций размещают насосы и двигатели к ним, трубопроводы, задвижки, контрольно-измерительные приборы, водомеры, электрооборудование и пр.

Здания насосных станций бывают круглыми или прямоугольными в плане.

Агрегаты (насос и двигатель) располагают перпендикулярно или параллельно продольной оси здания в один или два ряда, а также в два ряда в шахматном порядке.

Вблизи насосных станций с большой подачей на напорных трубопроводах устраивают камеру, в которой размещают задвижки, расходомеры, предохранительные и обратные клапаны. Это позволяет уменьшить размеры зданий самих станций.

По расположению в общей схеме водоснабжения насосные станции подразделяют на станции

I подъема, II подъема, повысительные и циркуляционные. Насосные станции I подъема подают воду из источника водоснабжения на очистные coop ужения или, если не требуется очистки воды, непосредственно в распределительную сеть, водонапорную башню и другие сооружения. Насосные станцииII подъема служат для подачи воды с очистных сооружений к потребителям, Повысительные насосные станции предназначаются для повышения напора в водопроводной сети. Циркуляционные насосные станции устраиваются в промышленных системах водоснабжения и служат для подачи отработавшей воды на охлаждающие устройства и возврата этой воды на предприятие.

По расположению оборудования насосные станции могут быть наземные, заглубленные и глубокие.

По характеру оборудования различают станции с горизонтальными центробежными насосами, с вертикальными центробежными насосами, с поршневыми насосами, с центробежными насосами и компрессорами для обслуживания воздушных водоподъемников.

По характеру управления насосные станции могут быть с ручным, автоматическим и дистанционным управлением.

Насосные станции 1 подъема, подающие воду на очистные сооружения, рассчитывают на средний часовой расход в дни наибольшего водопотребления.

При заборе воды из артезианских скважин обычно насосы станции I подъема подают воду в резервуары, откуда ее забирают и подают потребителям насосы станции II подъема. Режим работы насосов станции II подъема зависит от графика водопотребления. Подача воды в течение суток может быть равномерной и ступенчатой. При ступенчатой подаче уменьшаются необходимый объем бака водонапорной башни и полный рабочий напор насосов. При подборе насосов для ступенчатой подачи учитывают очередность развития станции. На насосной станции целесообразно устанавливать однотипные насосы с одинаковой подачей. Режим работы насосной станции выбирают на основе анализа графиков водопотребления и совместной работы насосов, водоводов и водопроводной сети.

Рис. II.25. Насосная станция I подъема с вертикальными насосами

Насосные станции I подъема, принимающие воду из открытого источника, обычно заглубляют для уменьшения высоты всасывания насосов. При заглублении насосных станций более чем на 4— 5 м на них чаще всего устанавливают вертикальные центробежные насосы.

На станциях I подъема должно быть предусмотрено не менее двух рабочих насосов и один или два резервных. Каждый насос, как правило, имеет отдельный всасывающий трубопровод.

Для учета работы отдельных агрегатов и всей станции устанавливают расходомеры. Наиболее распространены скоростные турбинные счетчики воды, сопла Вентури и трубы Вентури.

На рис. II.25 приведена конструкция насосной станции I подъема, совмещенной е водоприемником. Наземная часть станции выполнена из кирпича, а подземная — из железобетона. Здание разделено стенкой на машинный зал и водоприемную часть. В машинном зале установлены под заливом три вертикальных насоса марки 20НДсВ (два рабочих и один резервный) с подачей по 950 л/с каждый и напором 70 м. Водоприемная часть разделена на три самостоятельные секции. Для монтажа и демонтажа оборудования в насосной станции установлен мостовой кран грузоподъемностью 10 т. Верхнее перекрытие станции устроено из сборных железо бетонных балок и плит.

studfiles.net

Расчет потерь в эрлифтах

Потери в эрлифте на трение

Коэффициент полезного действия, как видно из табл. 14, изменяется при разной высоте подъема от 62 до 37%; при больших подъемах он падает еще ниже, т. е. в среднем только половина энергии сжатого воздуха расходуется на полезный подъем воды, другая же половина тратится на потери в эрлифте. Главные потери заключаются в трении воздушноводяной смеси в подъемной трубе или в прорывах пузырьков воздуха. Для определения высоты подъема смеси в статическом состоянии необходимо определить средний объем смеси.

На рис. 91 изображена диаграмма расширения воздуха от давления р2 до атмосферного давления р1 Работа сжатия или расширения (площадь abc на рис. 91) равна Расчет потерь в эрлифтах . Если P2/P1 = r, то выражение работы для сжатия или расширения примет вид p1V1lnr. Обозначим начальный объем при впуске воздуха в подъемную трубу через V2, а объем при выходе из трубы — через V1. Средний объем, отвечающий ординате еf, может быть выражен площадью nabcm, делимой на основание пт: alt . Для определения среднего удельного веса alt пренебрежем весом воздуха ввиду его незначительной величины по сравнению с весом воды: alt .

Для равновесия столбов воды и смеси воды и воздуха давления на основание 00 как со стороны воды, так и со стороны смеси должны быть равны: alt . Потеря на трение зависит от вязкости жидкости, т. е. в данном случае от вязкости смеси воды и воздуха. Абсолютная вязкость воды при 15°, выраженная в абсолютных единицах сантиметр-грамм-секунда, равна 0,0114, а воздуха при той же температуре— 0,000178, или в 63,8 раза меньше. Считая, что средний объем воздуха по отношению к объему воды не превосходит 3, можно принять за вязкость смеси вязкость одной воды и кинематическую вязкость, равную отношению абсолютной вязкости alt к плотности р, т. е. alt . Из уравнения движения жидкости alt обозначив alt через С, получим alt , откуда alt . Здесь i—единичная потеря напора; R — гидравлический радиус; g — ускорение силы тяжести v—кинематическая вязкость; alt

— число Рейнольдса. Зависимость между числом Рейнольдса и левой частью уравнения, обозначенная в формуле буквой f, устанавливается по диаграмме Рейнольдса — Стантона; по ней же находится С. Средняя скорость v определяется по среднему объему смеси, найденному выше. При расчете берется не квадрат средней скорости, а средний квадрат скорости, который находится путем интегрирования. Когда i найдено, тогда вся высота потери определяется по уравнению alt .

Потери на проскальзывание пузырьков

Вдуваемый в трубу воздух поднимается в ней в виде пузырьков. Диаметр пузырьков воздуха в меньшей мере зависит от величины отверстий для воздуха, чем от скорости или количества вдуваемого воздуха. При малом поступлении воздуха вместо непрерывного потока пузырьков образуются большие пузыри воздуха, вырывающиеся через некоторые интервалы времени. При диаметре отверстий 3—6 мм диаметр пузырьков — около 6 мм.

При подъеме вверх пузырьки несколько сплющиваются, поэтому относительная скорость их подъема меньше теоретической и может быть на основании опытов принята равной 0,3 м/сек. В более вязких жидкостях скорость подъема пузырьков воздуха меньше, поэтому и потери на прорывы пузырьков в них меньше. Относительная скорость движения пузырьков воздуха, скорость опережения пузырьками движения воды, как указывалось, равна 0,3 м/сек.

Время, в течение которого пузырек будет прорываться, выражается длиной пути, деленной на среднюю скорость vт воздушно-водяной смеси: alt . Высота напора, соответствующая потере на проскальзывание, равна скорости проскальзывания, умноженной на время движения смеси в подъемной трубе: alt .

Это выражение представляет собой длину пути, на которую воздух опережает воду. Потеря от прорыва пузырьков воздуха будет тем больше, чем дольше смесь воды и воздуха остается в подъемной трубе, т. е. потеря обратно пропорциональна скорости подъема воды. Чем больше скорость в подъемной трубе, тем меньше потеря на прорывы воздуха, но зато тем больше потеря на трение.

При выборе надлежащей скорости сумма потерь должна быть наименьшей, а отдача эрлифта — наибольшей. Скорость подъема зависит от диаметра трубы; поэтому диаметр трубы следует принимать с таким расчетом, чтобы он обеспечивал наиболее выгодную скорость подъема.

Второстепенные потери

Кроме указанных выше главных потерь, в эрлифте имеются еще три рода потерь:

1) на сжатие струи при входе воды в подъемную трубу; эта потеря может быть сведена до минимума путем колоколообразного расширения конца подъемной трубы;

2) потери ввиду невозможности использования энергии выливающейся воды: величина этой энергии зависит от скорости истечения (при alt ).

3) потери вследствие быстрого увеличения скорости поднимающейся воды во время вдувания в нее воздуха (увеличение скорости объясняется тем, что объем смеси сразу увеличивается в несколько раз).

Ускорение, необходимое для образования новой скорости тем больше, чем внезапнее происходит увеличение объема, т. е. вдувание воздуха. На эту потерю обратили внимание только в последние годы; для уменьшения ее впуск воздуха в подъемную трубу надо производить не сразу, а постепенно, т. е. не в одном месте трубы, как делали прежде, а на некоторой длине ее.

В настоящее время в соответствии с этим требованием форсунки для вдувания воздуха делают так. что воздух поступает через мелкие отверстия в трубу на значительной длине — примерно в 1 м. Последние три вида потерь не зависят от длины подъемной трубы, тогда как два предыдущих находятся в прямой зависимости от нее. Относительное значение этих трех видов потерь будет тем меньше, чем больше подъем.

Всасывающие эрлифты

Если опустить трубку в воду и высасывать из нее воздух, вода, как известно, станет подниматься в трубке и при полном вакууме достигнет высоты 10,33 м. Если выше уровня воды сделать в трубке небольшое отверстие, то наружный воздух под влиянием атмосферного давления, большего, чем давление в трубке на некоторой высоте от уровня воды, проникнет в трубку и станет подниматься вверх. Таким образом, в трубке образуется смесь воды и разреженного воздуха. Если объем воздуха в трубке будет, положим, в 3 раза больше объема воды, то удельный вес смеси станет в 4 раза легче воды и столб смеси воды и воздуха поднимется высоко.

Допустим, что вакуум в трубке доведен до 7 м вод. ст., тогда часть воды поднимется на 7 м, а в смеси с тройным объемом воздуха — до 28 м. Если ниже 28 м, например, на 25 м от основной трубки (рис. 92), сделаем ответвление и воздух будет отсасываться вакуумнасосом, то вода станет переливаться в ответвление, как в сифоне. На высоте 18 м от уровня воды установлен резервуар, куда опущен конец ответвления. При непрерывной работе вакуумнасоса вода будет непрерывно изливаться в резервуар. Таким образом, всасывающий эрлифт в нашем примере будет поднимать воду на 18 м. В опытах инж. А. И. Алексеева был установлен двухэтажный подъем из резервуара; вода снова поднималась вторым всасывающим эрлифтом, обслуживаемым тем же вакуумнасосом.

При применении всасывающего эрлифта в буровых скважинах возникает затруднение, ввиду того что статический уровень в скважине значительно выше динамического. Отверстие для засасывания воздуха должно быть проделано в подъемной трубе эрлифта немного выше динамического уровня. Чтобы вода в скважине опустилась до динамического уровня, необходимо отбирать из скважины определенный расход. Путем пуска одного вакуумнасоса этого достигнуть нельзя; необходимо одновременно впускать в трубу и воздух, что можно сделать только при помощи компрессора. Таким образом возникла идея напорно-вакуумного эрлифта, в котором сжатый воздух подается непрерывно, а не только во время пуска эрлифта. Такой напорно-вакуумный эрлифт требует гораздо меньшего заглубления скважины, чем напорный эрлифт, в чем и заключается его крупное преимущество.

Вакуумный эрлифт

Такое устройство эрлифта уже выполнено В. К. Ярцевым. В опытных установках инж. Ярцева иглофильтры погружались на 20 м в грунт гидравлическим способом. Сжатый воздух подавался в иглофильтры из общего напорного воздуховода. Смесь воздуха и воды в иглофильтре поднимается, как обычно, в напорном эрлифте, но этот подъем усиливается одновременным отсасыванием воздуха другим всасывающим воздуховодом.

Смесь отводится в воздухоотделитель, из которого вода откачивается насосом, а воздух отсасывается компрессором, сжимается и снова подается в иглофильтры. Напорно-всасывающие воздухоподъемники могут быть использованы и для водоснабжения. Необходимо только произвести опытные работы по освоению их.

Эжектор

На (рис. 93) показан разрез водоструйного насоса (эжектора). Водоструйный насос работает следующим образом: напорная вода подается в насадку водоструйного насоса; выходя из него с большой скоростью, она образует струю; струя путем трения захватывает находящиеся в камере всасывания жидкость или воздух.

Подсасываемая вода направляется сначала в камеру всасывания, а оттуда — в камеру смешивания, куда поступает из насадки и рабочая вода. В камере смешивания происходит смешивание двух потоков и постепенное выравнивание скоростей рабочей и подсасываемой воды. Далее вода переходит в диффузор, где происходит уменьшение скорости и преобразование ее в напор, и затем вода через водоподъемную трубу поступает наверх.

График изменения скоростей в проточной части водоструйного насоса по замерам канд. техн. наук В. М. Папина показан на) рис. 94). На (рис. 95) предоставлены характеристики водоструйного насоса. На графике приведены два типа линий: линия Qвc — h5, дающая зависимость подсказываемого расхода QBC от высоты подъема h5 водоструйного насоса при данном постоянном Н1 у насадки водоструйного насоса; линия QBC — ть дающая зависимость подсасываемого расхода alt водоструйного насоса.

Линия, выражающая зависимость Q вс — h5, состоит из двух участков: вертикального и наклонного. Наличие вертикального участка свидетельствует о том, что до некоторого предела увеличение высоты подъема h5 от минимального значения до величины h5, соответствующей максимальному к. п. д. водоструйного насоса, не влияет на величину подсасываемого расхода QBC.

Эжектор

При дальнейшем увеличении высоты подъема h5 вертикальная прямая переходит в наклонную и подсасываемый расход уменьшается. Чем больше рабочий напор h2, тем выше располагается наклонная прямая, т. е. тем больше значение максимальной высоты подъема h5, соответствующей максимальному к. п. д. водоструйного насоса. Линия, выражающая зависимость QBC — , представляет собой вертикальный участок прямой, переходящей в кривую, т. е. с уменьшением QBС И увеличением высоты подъема h5 при данном рабочем давлении Н к. п. д. водоструйного насоса уменьшается.

Выдавливание жидкости сжатым воздухом

Сжатый воздух уже давно применяется для передвижения жидкостей путем выдавливания. Аппарат для выдавливания жидкости (рис. 96) устроен следующим образом: сосуд 1 погружается в жидкость и под давлением последней наполняется через нижний клапан 2 в это время кран 3 открыт и воздух из сосуда выходит в атмосферу.

График изменения скорости

После наполнения сосуда 1 кран 3 закрывается, а кран 4 открывается и впускает в сосуд сжатый воздух, который и вытесняет жидкость по трубе 5, опущенной до дна сосуда 1. После вытеснения почти всей жидкости кран 4 закрывается, открывается кран 3, и процесс начинается сначала.

На рис. 97 изображена диаграмма сжатия, или что то же, расширения воздуха. Впуск воздуха в сосуд и производимая им работа выдавливания выражается площадью прямоугольника ALCK, работа же расширения — площадью КСВ. Работа расширения в этом приборе не используется, так как сжатый воздух выпускается в атмосферу.

На рис. 98 приведена схема подъемника усовершенствованной конструкции. Сжатый воздух не выпускается в атмосферу, как в описанном выше приборе, а направляется обратно в компрессор. Таким образом, сжатый воздух используется здесь повторно для работы на расширение. Двойная удлиненная камера помещается в колодце ниже самого низкого (рабочего) уровня воды. Каждое отделение камеры сообщается особой трубкой с распределительным аппаратом компрессора, который автоматически то вытягивает, то нагнетает воздух попеременно в каждое отделение камеры.

Когда отделение находится под разрежением, оно наполняется водой, следующий впуск в камеру сжатого воздуха вытесняет воду в напорную трубу, из которой вода выливается непрерывно. Работает один и тот же воздух. Потери в неплотностях соединений пополняются автоматически.

Характеристика эжектора

nasosnaya-stantsiya.ru