Эрлифт принцип действия

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.

Гидравлическая схема эрлифта

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.

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.
Читайте также  Как покрасить металл под старую бронзу?

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 ↑

Сантехник .

Телефон Сантехника 8 (495) 235-25-21, 8 (963) 626-40-67

воскресенье, 10 февраля 2019 г.

Эрлифт для скважины — конструкция, достоинства и недостатки, изготовление своими руками

  • 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.
  • 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.

  • 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.

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

  • 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.
  • Недостаточно высокий коэффициент полезного действия (КПД);
  • Невозможность использования для подъема жидкостей из скважин, отличающихся небольшой глубиной.
  • Глубина, на которую в скважину необходимо опустить смеситель, – H;
  • Диаметры труб, используемых для подачи в скважину воздуха и откачки из нее жидкости.

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
  • 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.

  • Устройства, работающие по нагнетательному принципу;
  • Аэролифты всасывающего типа.
В эрлифтах используются три схемы расположения воздушных и водоподъёмных труб

  • 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.

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

  • Конструкция и принцип работы эрлифта
  • Преимущества и недостатки скважинного эрлифта
  • Как рассчитать параметры эрлифта
  • Инструкция по самостоятельному изготовлению эрлифта
  • Технология изготовления устройства

Чтобы организовать систему автономного водоснабжения в загородных домах или на дачах, часто используют скважину. В этом случае забор воды производится насосным оборудованием погружного типа. Так как диаметр обсадной колонны небольшой, оптимальным вариантом является эрлифт для скважины. Это вертикальная конструкция, обеспечивающая подачу воды из гидросооружения с помощью воздушного компрессора.

Конструкция и принцип работы эрлифта

Эрлифт — это система, с помощью которой можно поднимать воду из гидросооружений без использования дополнительного насосного оборудования. Такая система может иметь и другое название — воздушный насос. Устройство является высокоэффективным и экологически безопасным, так как во время его работы закачивается в скважину исключительно воздушная смесь.

Эрлифт выполнен из простых элементов, при этом нет в нем движущихся частей, которые постоянно приходится ремонтировать или менять. Эксплуатировать такое оборудование можно даже в экстремальных условиях.

Функциональные элементы воздушного насоса:

  • устройство, которое всасывает воздушную смесь;
  • смеситель — сжимает воздух и промывает жидкость от примесей;
  • труба, с помощью которой подается воздушно-водяная смесь;
  • воздухоотделитель — разделяет рабочую смесь на составляющие;
  • трубопровод, с помощью которого сжатый воздух подается в смеситель через компрессор;
  • сливной шланг — подает питьевую воду из гидросооружения;
  • компрессорная установка.

При выборе устройства нужно ознакомиться с его основными техническими характеристиками:

  • производительность при суточном потреблении воды составляет 22-48 куб. м в час;
  • диаметр подымающей шланги — 6, 11 и 16 см, а воздухоподающей — 2,1-6,3 см;
  • мощность компрессора.

Чтобы начать эксплуатировать эрлифт, необходимо:

  1. В скважину установить трубопровод для подъема воды на поверхность.
  2. Соединить шланг, предназначенный для подачи воздуха под давлением, и нижний конец металлической магистрали.

После того как произойдет взаимодействие сжатого воздуха с водой, образуется рабочая смесь, которая будет обладать небольшой плотностью. Смесь поднимется на поверхность гидросооружения.

Затем воздушная эмульсия в верхней части скважины разделится на воздух, который поступит обратно, примеси твердой консистенции, оседающие на дне накопителя, и воду, которая будет подана потребителю.

Насосы для скважин можно также использовать в следующих целях:

  • чтобы подавать химические реагенты в очистные сооружения;
  • чтобы откачивать нефтепродукты из земли;
  • для прокачки скважин, если они долгое время простаивали;
  • чтобы очищать канализационные колодца и септики от стоков;
  • для чистки скважин от глины, песка, ила.

Преимущества и недостатки скважинного эрлифта

Аэролифт имеет большое количество достоинств:

  • 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 можно отнести:

  • низкое значение коэффициента полезного действия;
  • неспособность оборудования подавать жидкость из неглубоких скважин;
  • отсутствие контроля над подачей песка и ила из гидросооружения.
Читайте также  Каким прибором измеряется избыточное давление?

Как рассчитать параметры эрлифта

Для повышения коэффициента полезного действия специалистами рекомендуется соблюдать правильность при расчетах параметров эрлифта. Если неправильно сделать расчеты, то трудно определить специфику перемещения 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 (Н) смесителя во внутреннюю часть устройства с учетом высоты подачи смеси воздуха и воды (h), коэффициента погружения к динамическому уровню (k).

Чтобы сделать расчеты, нужно воспользоваться следующей формулой: H = k × h.

Инструкция по самостоятельному изготовлению эрлифта

Для качественного изготовления аэролифта своими руками необходимо сначала сделать расчеты глубины спуска смесителя и определить диаметр воздухоподающих труб.

Собрать собственноручно воздушный насос не получится без:

  • компрессорной установки;
  • шланга диаметром 10 мм;
  • труб металлических длинной 24 м и 1 м;
  • электродрели;
  • сварочного аппарата;
  • плоскогубцев;
  • молотка.

Технология изготовления устройства

Нужно изучить особенности и параметры устройства, соблюдать принципы расчетов системы и правильную последовательность действий при монтаже. В качестве примера будет рассмотрена технология изготовления эрлифта для скважины, глубина залегания воды в которой 22 м.

Работы нужно проводить в следующем порядке:

  1. Сделать подающую трубу из металла. Ее длина должна быть 24 м. Монтировать ее следует в скважину на нужную глубину, при этом над грунтом должен возвышаться другой конец изделия.
  2. Проделать отверстия для монтажа тройника на расстоянии 60 см от земли. Тройник должен быть оснащен внутренней резьбой. Присоединить короткий водопроток к нижнему подводу, метровый — к верхнему. Через него нужно опустить шланг, который предназначен для подачи воздуха. Чтобы воздух, поступающий извне, быстро проходил через шланг, его диаметр должен составлять 10 мм.
  3. Присоединить шланг другим концом к штуцеру воздушного компрессора и зафиксировать хомутом.

Когда конструкция будет собрана, следует выполнить ее проверку. Для этого необходимо включить компрессорную установку, предназначенную для подачи сжатого воздуха в ствол скважины и подъема воды. Соблюдая последовательность действий по сбору эрлифта для скважин, можно соорудить насос для чистки канализационных колодцев.

Эрлифт для скважины на даче

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.

Эрлифты в качестве насоса

Эрлифт представляет собой трубу с открытыми концами, в которую нагнетается воздух; часть трубы опущена в воду, т. е. находится ниже уровня открытой поверхности воды (рис. 11.40). Степень погружения трубы может быть различной и зависит от области применения насоса. Принцип действия насоса основан на разности между удельным весом воды, окружающей трубу снаружи, и удельным весом водовоздушной смеси, наполняющей трубу. Пока в трубе нет воздуха, давление окружающей жидкости заставляет воду в трубе подниматься на высоту hs (см. рис. 11.40). При нагнетании воздуха удельный вес образовавшейся в трубе водовоздушной смеси становится меньше удельного веса чистой жидкости. На основании законов гидростатики можно записать

где hm — высота столба водовоздушной смеси в трубе; γm — удельный вес водовоздушной смеси; hs — глубина погружения устройства для впуска воздуха в трубу эрлифта; γ1 — удельный вес жидкости, окружающей трубу снаружи.

Поскольку плотность воздуха меньше плотности такой жидкости, как вода, удельный вес водовоздушной смеси будет меньше удельного веса жидкости (т. е. γm 3 /с; Мs — относительное погружение hs/hm; A — площадь поперечного сечения трубки воздухоподающего эрлифта, см 2 ; g — ускорение силы тяжести, см/с 2 ; d — диаметр трубы эрлифта, см.

Читайте также  Мультиметр какой лучше выбрать?

Уравнение (11.22) получено опытным путем, при этом регистрировалась скорость подъема пузырьков воздуха в вертикальной трубе, заполненной неподвижной водой. Экспериментальные данные, полученные для труб диаметром от 25 до 100 мм, длиной от 4 до 42 м при относительном погружении от 0,4 до 0,8, хорошо соответствуют уравнению (11.22) (Todoroki et al., 1973).

Размер пузырьков воздуха оказывает влияние на характеристики эрлифта. Теоретически установлено, что скорость пузырьков относительно жидкости, или разность абсолютных скоростей пузырьков и жидкости (т. е. скольжение), связана линейной зависимостью с размером пузырьков (Ivens, 1914): чем меньше размер пузырьков, тем меньше скольжение. Поскольку со скольжением связана основная доля энергетических потерь в эрлифте, уменьшение скольжения до минимума, позволяет повысить эффективность насоса. Можно считать, что скольжение почти тождественно скорости подъема пузырьков в спокойной воде (Andeen, 1974). Кривые на рис. 11.41 показывают скорость подъема пузырьков различного диаметра в столбе неподвижной воды. Когда пузырьки воздуха становятся настолько большими, что заполняют все сечение трубы, они превращаются в воздушные скопления и начинают двигаться. В трубах небольшого диаметра скорость этого движения зависит от вязкости жидкости, в то время как в эрлифтах с трубами больших диаметров скорость подъема воздушных скоплений определяется главным образом силами инерции. Из анализа кривых на рис. 11.41 видно, что скольжение уменьшается, когда по трубе поднимаются не пузырьки, а воздушные скопления. Однако это не совсем так, поскольку, если воздушное скопление разбить на более мелкие пузырьки, они будут подниматься медленнее, чем воздушные скопления. Скорость подъема пузырьков зависит также от качества поверхности внутренней стенки трубы.

В идеале пузырьки воздуха в трубе эрлифта должны быть как можно меньше. Однако для практического осуществления этого принципа существует ряд трудностей. Подъем пузырьков в столбе жидкости начинается с того момента, когда в нем наберется достаточное количество воздуха, по крайней мере, 10% объема (или несколько меньше) (Andeen, 1974). Объединение пузырьков в скопления происходит при более высоком содержании воздуха в воде. Поскольку воздух, поднимаясь в столбе жидкости, расширяется (давление в трубе снижается), в нижнем конце трубы содержание воздуха в воде может составлять менее 10%. При соблюдении такого соотношения между воздухом и водой максимальный напор, развиваемый эрлифтом, будет равен примерно 0,1hs. Это является серьезным препятствием для промышленного применения эрлифтов. Чтобы уменьшить глубину погружения, приходится увеличивать подачу) воздуха, тогда содержание воздуха в воде будет превышать 10%, однако это отразится на КПД насоса.

Есть и другие препятствия для формирования очень мелких пузырьков воздуха. Для образования мелких пузырьков обычно применяют выходные отверстия небольшого размера. Размер пузырька, исходящего из отверстия, может быть определен по следующей формуле при условии введения экспериментально полученного поправочного коэффициента, равного 0,875 (Andeen, 1974):

где Rb — радиус пузырьков, см; St — коэффициент поверхностного натяжения, г·см/с 2 ; R — диаметр отверстия, см; g — ускорение силы тяжести, см/с 2 ; ρe — плотность жидкости, г/см 3 ; ρg — плотность газа, г/см3.

Так, для воды комнатной температуры пузырек радиусом 1 см можно получить из отверстия радиусом 1 см. Для получения пузырька радиусом 0,01 см потребуется отверстие радиусом приблизительно 10 -6 см. Если даже удастся создать такое отверстие, резкое падение давления при прохождении через него повлечет за собой снижение эффективности всей системы. Другой способ образования мелких пузырьков основан на действии сил сдвига, однако в этом случае потребуется очень большая энергия, которая значительно снижает КПД всей системы при размере пузырьков 10 -2 см или менее (Andeen, 1974).

В конструкции эрлифтов большое значение придается также высоте заглубления. Как видно из уравнения (11.20), чем больше глубина погружения, тем больше напор, развиваемый эрлифтом. Однако чем больше высота заглубления, тем длиннее должна быть труба эрлифта. Между величиной потерь на трение о стенки трубы и ее длиной существует линейная зависимость. Величина потерь на трение связана со скоростью движения потока квадратичной зависимостью. Для компенсации этих потерь необходимо увеличивать напор.

Соотношение между объемами воздуха и воды в эрлифте (помимо того, что оно определяет условия начала движения потока водовоздушной смеси) значительно влияет на величину подачи. Такие свойства жидкости, как вязкость и температура, также отражаются на характеристиках эрлифта.

КПД эрлифта складывается из гидравлического КПД eh, КПД системы распределения воздуха еа и КПД компрессора. КПД воздушного компрессора обусловлен его конструкцией и зависит от давления и объема на выходе из компрессора, а также от некоторых других факторов. В системах по разведению водных организмов, в частности работающих по замкнутому циклу, очень важно не допустить попадания масла в сжатый воздух. Это осуществляется с помощью уплотнительных колец из графита или тефлона (так называемый маслонепроницаемый компрессор). Потери в системе распределения воздуха зависят от массового расхода и ее конструктивных особенностей. Эти потери могут быть до. некоторой степени уменьшены увеличением размера воздушной трубы и (или) регулированием устройства подачи воздуха.

Гидравлический КПД эрлифта определяется как отношение полезной работы, выполненной жидкостью, к изотермической энергии расширения воздуха (Pickert, 1932):

где γl — удельный вес жидкости, Н/м 3 ; Ql — массовый расход жидкости, м 3 /с; hl — напор (расстояние между уровнем открытой поверхности воды и выходным отверстием эжектора), м; Ра — абсолютное атмосферное давление, Па; Qg — массовый расход газа, м 3 /с; Pl — атмосферное давление плюс hsγl (т. е. абсолютное давление у нижнего конца эрлифта), Па.

Гидравлический КПД эрлифта зависит от массового расхода, размера трубы, соотношения объемов воды и воздуха в водовоздушной смеси и высоты заглубления. График на рис. 11.42 показывает, как изменение диаметра трубы эрлифта длиной 18,25 м, заглубленной на 70% своей длины, влияет на гидравлический КПД. Изменение массового расхода осуществлялось дросселированием воздушного потока. Как видно из рисунка, при переходе к трубам большего диаметра гидравлический КПД увеличивается. Этого следовало ожидать, так как потери на трение, приходящиеся на единицу объема воды, снижаются при подаче воды по трубе большего диаметра. Интересно также отметить, что чем меньше диаметр трубы, тем уже диапазон подач, соответствующих режиму максимального КПД.

Работа того же эрлифта в тех же условиях, но при другой высоте заглубления (50% длины трубы) описывается кривыми, изображенными на рис. 11.43. При уменьшении высоты заглубления с 70 до 50% длины трубы КПД снижается при всех диаметрах, за исключением диаметра 2,5 см. Более узкие трубы работают с хорошим КПД при заглублении на 45—50% их длины. Однако для обеспечения более высокого массового расхода на режиме максимального КПД следует увеличивать высоту заглубления. Чтобы продемонстрировать роль отношения объема подаваемого воздуха к объему перекачиваемой жидкости, построен график (рис. 11.44), по одной оси которого отложены значения массового расхода жидкости Q1, а по другой — значения массового расхода газа Qg для нескольких значений заглубления Ms. Из рисунка видно, что при постоянной подаче воздуха с увеличением заглубления массовый расход жидкости также возрастает. Кривая зависимости Q1 от Qg при заданном заглублении сначала круто поднимается, достигает максимума, затем принимает более пологую форму и; заканчивается почти горизонтальным участком. С увеличением подачи воздуха удельный вес водовоздушной смеси в трубе воздушного эрлифта уменьшается. Это приводит к возрастанию подачи.) Потери на трение, прямо пропорциональные скорости движения водовоздушной смеси, с увеличением подачи насоса также возрастают. Таким образом, слева от максимума расхода жидкости (см. рис. 11.44) преобладающую роль играет возросший рабочий напор. Справа от максимума сильнее сказывается влияние потерь на трение; уменьшение подачи частично обусловлено и увеличением количества воздуха в насосе.

Кривая зависимости гидравлического КПД эрлифта от относительного заглубления приведена на рис. 11.45. Для эрлифтов других конструкций эта базовая кривая КПД смещается вправо или влево, но характер ее остается неизмерим. Таким образом, для каждого эрлифта существует только о^но значение относительного заглубления, при котором он работает в режиме максимального кпд.

Несмотря на значительный объем накопленных знаний, аналитические формулы для расчета и проектирования эрлифтов до сих пор не выведены. Приходится пользоваться эмпирическими уравнениями, в частности выражение для подсчета объема свободного воздуха (в м 3 ), необходимого для подъема 1 л воды (Henderson and Perry, 1955), имеет следующий вид

где Q — объем свободного воздуха, необходимый для подъема 1 л воды, м 3 ; h1 — высота подъема воды, м; С — константа (см. табл. 11.1); hs — глубина погружения, м.

Уравнение (11.25) справедливо для ряда значений высоты подъема воды (от 3 до 230 м). В лабораторных условиях часто возникает необходимость закачивать воду на высоту менее 3 м. К сожалению, в этом случае формула (11.25) непригодна. График зависимости глубины погружения от массового расхода воды в минуту и расхода свободного воздуха в минуту приводится в книге «Подземные воды и источники» (Ground Water and Wells, 1966). Этот график хорошо соответствует уравнению (11.25) в пределах значений высоты подъема воды от 6 до 122 м и глубины погружения от 15 до 90%.

КПД 60% или выше для эрлифта — редкое явление. Это обстоятельство ограничивает его применение в качестве водяного насоса, так как суммарный КПД, равный произведению гидравлического КПД эрлифта, КПД системы распределения воздуха и КПД воздушного) компрессора, будет гораздо ниже 50%. КПД других типов насосов выше, чем у эрлифта, поэтому они более экономичны. Однако в двух случаях применение эрлифтов весьма целесообразно. Они обычно применяются для перекачивания коррозионно-активных жидкостей или жидкостей, содержащих значительное количество механических примесей. Другая особенность насоса, обусловливающая возможность его применения на предприятиях по разведению водных организмов, связана с принципом работы, предусматривающим введение кислорода в перекачиваемую жидкость. На этих предприятиях часто возникает необходимость аэрировать перекачиваемую воду. Для этого в систему вводят либо эрлифты, либо насосы и аэраторы, либо установку, состоящую из насоса и аэратора. Иногда оказывается более выгодным перекачивать воду эрлифтом, полностью исключив из системы аэраторы. При выборе устройства для насыщения воды кислородом рекомендуется провести сравнительный анализ экономической эффективности двух систем. Если выбор сделан в пользу эрлифта, а не обычной установки из насоса (насосов) и аэраторов, следует обратить внимание на способность эрлифта обеспечивать систему достаточным количеством кислорода.

Эрлифты редко работают при заглублении менее 50%. На практике максимальный КПД эрлифта, как правило, обеспечивается при заглублениях от 65 до 75%. По-видимому, максимальный КПД эрлифтов с трубами небольшого диаметра (менее 2,5 см) достигается при меньшем заглублении.