В верхней части подъемной трубы находится устройство, которое захватывает смесь и предотвращает ее выброс в сторону. Здесь же из смеси удаляется воздух.
Что такое эрлифт для скважины, и каковы особенности его
Если вам нужно поднимать воду с большой глубины, то не обязательно покупать дорогой буровой насос. Мы предлагаем информацию о том, как своими руками создать недорогой и эффективный способ подъема воды из скважины на поверхность. Сначала немного теории. Согласно законам физики, пузырьки воздуха в жидкости стремятся подняться вверх.
Если ограничить путь их движения сбоку (например, загнать их в вертикальную трубу), то при определенных условиях поток пузырьков превращается в своеобразный газовый шар или поршень и толкает воду вверх. А поскольку воздух, естественно, способен подниматься с любой глубины, наш насос может быть очень эффективным. И неважно, что такой «поршень» выносит на поверхность сравнительно немного воды — общее количество пузырьков огромно.
Что понадобится для изготовления эрлифта
Чтобы построить воздушный водоподъемник (Эрлифт), нам потребуется:
- воздушный компрессор
- два шланга большой длины и разного диаметра
- загнутая металлическая трубка
- крепеж (проволока, хомуты, стяжки, изолента)
Труба меньшего диаметра будет подавать воздух от компрессора в скважину. Более широкая труба будет доставлять водовоздушную смесь на поверхность.
Один из вариантов аэролифта
Принцип работы эрлифта
Принцип работы аэролифта заключается в следующем
Между уровнями А-В прокладывается вертикальная труба 1, которая на своем нижнем конце снабжена отверстиями 2 и имеет воздушную камеру 3 с толстым дном и патрубок для присоединения воздушной трубы 5. Верхнее дно камеры снабжено большим количеством мелких отверстий, через которые подаваемый по трубе воздух просеивается и образует шипучую смесь с жидкостью в трубе 1.
Согласно условию равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах, внешний столб жидкости высотой, равной глубине погружения Hn, стремится прийти в равновесие с более легким столбом смеси в трубе 1. Глубина погружения может быть выбрана так, чтобы она не только уравновешивала, но и немного превышала необходимую высоту столба смеси Hn+H.
При непрерывной подаче воздуха в камеру смесь подается через трубку 1 на уровень В. Смесь выпускается через верхний открытый конец этой трубки. Через верхний открытый конец этой трубки смесь выгружается, а захваченный воздух выходит в атмосферу.
Вода непрерывно поступает через отверстия 2 в стенке нижнего конца трубки.
Если жидкость перемещается с воздухом, мы говорим о воздушной плавучести; если используется промышленный газ, мы говорим о газовой плавучести.
Обозначим плотность жидкости через ρ, а плотность смеси жидкости и воздуха или газа через ρсм. Состояние равновесия жидкости, окружающей трубку 1 ниже уровня A, и смеси в трубке записывается следующим образом:
p — Hn = pcm — (H + Hn)
тогда высота потока жидкости из эрлифта:
Таким образом, напор жидкости из эрлифта данного удельного веса пропорционален глубине погружения и зависит от концентрации воздуха в смеси.
Если посмотреть на это уравнение графически при Ín = const, то приближение ρcm к нулю приводит к тому, что скорость потока стремится к бесконечности.
Этот факт, вытекающий из уравнения равновесия жидкостей в сообщающихся сосудах, не подтверждается в реальности применительно к движущейся смеси.
При работе лифта энергия затрачивается не только на перемещение жидкости с нижнего уровня на верхний, но и на преодоление сопротивления движению и передачу кинетической энергии жидкости.
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.
Когда смесь выливается из верхнего конца трубы, происходит непрерывное движение в трубе со скоростью, которая тем выше, чем меньше значение pcm.
Если плотность смеси снижается до определенного критического значения (ρcm) kr, то дальнейшее снижение приводит к уменьшению напора из-за быстрого увеличения гидравлического сопротивления, а также из-за прорыва газовых масс через толщу смеси к поверхности. Поэтому фактическая зависимость напора от плотности смеси показана на графике пунктирной линией и значительно отличается от расчетной по (ρсм)кр.
Работа и расчет эрлифта
Если подъемник подает жидкость плотностью ρ (кг/м3 ) на высоту H (м) в количестве Q (м3/с), то эффективная мощность равна Дж/с:
Np = ρ — Q — g — H
Коэффициент мощности подъемника зависит от уклона и в среднем составляет 0,5.
Работу подъемника можно представить в виде диаграммы V-Q. Когда в кабины закачивается небольшое количество воздуха, его не поступает из-за низкого значения pcm.
При увеличении подачи воздуха до V1 столб смеси достигает верхнего выходного конца трубки, а при дальнейшем увеличении V подъемник генерирует подачу. Здесь происходит непрерывное увеличение подачи до тех пор, пока количество подаваемого воздуха не станет равным V
В этот момент Q = Qmax .
Дальнейшее увеличение V приводит к уменьшению подачи воздуха в аэролифт. Это связано с увеличением гидравлического сопротивления подъемной трубы и увеличением содержания воздуха в смеси.
Эффективность воздушного моста изменяется с изменением V и достигает своего максимального значения перед достижением наибольшего значения Q.
Преимущества и недостатки скважинного эрлифта
Воздушный мост имеет много преимуществ:
- конструкция проста и надежна, в ней отсутствуют трущиеся и движущиеся детали;
- конструкцию легко устанавливать и делать ее демонтаж, так как между собой элементы соединяются резьбой;
- трубы не подвергаются засорению;
- устройство не способно портиться от химического и биологического воздействия;
- широкая сфера применения насоса;
- долговечность конструкции;
- насос без труда можно сделать самостоятельно;
- устройство может работать с помощью автономного генератора без электричества.
К недостаткам конструкции относятся:
- низкое значение коэффициента полезного действия;
- неспособность оборудования подавать жидкость из неглубоких скважин;
- отсутствие контроля над подачей песка и ила из гидросооружения.
Как рассчитать параметры эрлифта
Для повышения эффективности специалисты рекомендуют правильно рассчитать параметры воздушного моста. Если расчеты выполнены неверно, сложно определить особенности движения смеси воздуха и воды по системе.
Основные параметры, необходимые для расчета:
- средняя скорость и плотность смеси;
- соотношение внутренних объемов труб, которые подают воду и воздух;
- скорость рабочих фаз;
- режим подачи смеси.
Для правильной работы насоса необходимо рассчитать геометрию погружения (H) смесителя внутри агрегата с учетом высоты водовоздушной смеси (h) и коэффициента погружения в динамической плоскости (k).
Для расчетов необходимо использовать следующую формулу: H = k × h.
Где используют эрлифты
Поскольку водные ресурсы необходимы не только в хозяйственном секторе, но и в промышленности, требуется система водоподготовки и водоснабжения:
- на станциях, очищающих воду;
- на нефтедобывающих предприятиях, где эрлифты выкачивают из-под земли нефть;
- это оборудование постепенно вытесняет насосы, подающие воду из скважин, расположенных на дачных участках;
- эрлифты используют компании, занимающиеся очисткой септиков.
Достоинства, сделавшие эрлифты популярным оборудованием
Потребители, использующие оборудование для очистки воды, отмечают, что оборудование имеет простую конструкцию, не имеет движущихся частей, а все компоненты надежно соединены резьбовыми соединениями.
Если устройство повреждено, его легко отремонтировать. Легко выбрать подъемник в соответствии с параметрами шахты. Необходимо учитывать качество воды, уровень грунтовых вод и глубину водозабора. По этим параметрам определяется мощность компрессора и необходимая толщина трубы.
Специалисты компании «Приток» помогут вам обустроить колодец.
Эрлифт (аэролифт) для скважины: особенности конструкции, расчет, изготовление своими руками
Для организации автономного водоснабжения в загородных домах или коттеджах часто используется скважина. В этом случае воду добывают с помощью погружного насосного оборудования. Поскольку диаметр трубопровода небольшой, лучшим вариантом является подъемная установка для колодца. Это вертикальная конструкция, которая с помощью воздушного компрессора откачивает воду из водного сооружения.
Собираем эрлифт
Выполняйте действия по порядку. Вставьте изогнутую металлическую трубу в трубу меньшего диаметра. Закрепите трубу хомутом. Вставьте другой конец изогнутой трубки в трубу большего диаметра сбоку. Нижний конец шланга большего диаметра оставляют открытым — именно через него будет поступать вода. Шланги должны быть закреплены друг относительно друга. Для этого можно использовать металлическую проволоку, пластиковые кабельные стяжки или изоляционную ленту. Подсоедините верхний конец тонкой трубки к компрессору и закрепите его хомутом. Чтобы проверить работу собранного устройства, опустите его на максимальную рабочую глубину. Четырехканальный подъемник Воздух, поступающий из узкой трубы в широкую, течет вверх, периодически заполняя весь объем трубы газовым «поршнем». Часть воды остается в верхней части «поршня» и поднимается на поверхность. Такая тенденция газа подниматься в жидкость объясняется большой разницей в плотности. Различные газы и жидкости имеют разную плотность. Например, плотность воды в 800 раз больше плотности воздуха. Вы можете рассчитать, насколько сильной будет тяга.
Когда воздух подается в тонкий шланг, он заметно выталкивается на поверхность. Чтобы предотвратить это, всячески закрепляйте шланги вокруг оголовка скважины. Собранные нами аэробные водяные насосы или аэролифты не только чрезвычайно эффективны, но и абсолютно экологичны. Они закачивают в скважину только воздух. У аэрлифта нет движущихся частей, в нем нечему ломаться, и нет масла для смазки движущихся поверхностей. промышленный аэрлифт
