4. Гидроэлеваторные и эрлифтные насосные установки для перекачивания сточных вод и осадков.

4.1. Гидроэлеваторные установки.

Гидроэлеваторы (эжекторы) применяют на канализационных очистных станциях для удаления осадка, главным образом песка из песколовок (рис. 8).

Их устанавливают непосредственно в осадочной части сооружений. Для работы гидроэлеватора нужна рабочая жидкость в качестве которой используется очищенная сточная вода, подаваемая к гидроэлеватору насосом При откачке осадка из песколовок пульпа, засасываемая гидроэлеватором, по пульпопроводу обычно подается на песковые площадки или в бункеры.

Для определения параметров работы установки необходимо найти рабочую точку гидроэлеватора. Расчет выполняется в следующей последовательности:

1.Выбирают требуемый гидроэлеватор с диаметрами сопла d_с и камеры смешения d_г из числа выпускаемых промышленностью, и определяют коэффициент

, (50)

где F_г и F_с – площади поперечного сечения камеры смешения и

выходного отверстия сопла, м².

Для откачки пульпы из канализационных песколовок диаметр d_г камеры смешения из-за опасности засорения должен быть не менее 70 мм.

2.Выбирают насос для подачи рабочей жидкости и на его характеристике строят кривую Q_р - H_с свободного напора H_с у сопла, в зависимости от подаваемого насосом расхода Q_р, по зависимости, м,

, (51)

где	Qр	 расход рабочей жидкости, м3/с;
	φс	 коэффициент скорости для сопла, φс = 0,95;
	Fс	 площадь поперечного сечения камеры смешения, м2;
	2g	 ускорение силы тяжести, 2g = 19,62, м/с2.

Значения Q_р задаются в пределах характеристики выбранного насоса.

3.Строится приведенная характеристика насоса: на графике насоса строится кривая QH трубопровода рабочей жидкости и из кривой характеристики насоса графически вычитаются потери напора в трубопроводе рабочей жидкости при соответствующих расходах. Точка пересечения приведенной характеристики насоса с кривой Q_рH_с является рабочей точкой, по которой определяется характеристика сопла гидроэлеватора, т.е. действительные свободный напор H_с и расход рабочей жидкости Q_р.

4.Характеристика гидроэлеватора с известными F_с и F_г строится следующим образом: по ряду возможных значений Q_р и H_с , взятых из характеристики сопла строится характеристика Q–H гидроэлеватора. При этом определяются подача и полный напор гидроэлеватора.

Подача гидроэлеватора, м³/с ,

Q = Q_р + Q_вс = Q_р(1+). (52)

где Q_вс – расход подсасываемой пульпы, м³/с;

 – коэффициент подсоса.

Так как пульпа в отличие от рабочей жидкости имеет плотность (ρ_п > 1), то в уравнение вводится поправка на увеличенную плотность пульпы

Q = Q_р ,

где ρ_п – объемный вес пульпы; ρ_п = 1,03  1,05.

Полный напор гидроэлеватора, м,

H = φ_с²βH_c = 0,9 βH_c , (53)

где соотношение напоров находится в диапазоне β = 0,1 ÷ 0,4.

Задаваясь последовательно несколькими значениями β (например 0,4; 0,3; 0,2; 0,1) для каждого Q_р и H_с определяют коэффициент подсоса

, (54)

Коэффициент полезного действия гидроэлеватора для каждой точки характеристики определяется по зависимости

η = αβ. (55)

Выполнив расчет всех точек характеристики гидроэлеватора (расчет целесообразно вести в табличной форме), необходимо построить характеристику гидроэлеватора в выбранном диапазоне расходов Q_р.

Таблица 10 Таблица определения точек характеристики гидроэлеватора

β	α		η = αβ
				Q	H	Q	H	Q	H

5. На характеристику гидроэлеватора накладывается характеристика пульпопровода QH_п (рис.9). Точка пересечения ее с характеристикой гидроэлеватора, соответствующей полученному значению истинного расхода Q_р, дает общий расход гидроэлеватора, коэффициенты полезного действия и подсоса.

На основании полученного графика можно рассматривать оптимизацию работы всей установки, а также определять расчетные параметры работы установки гидроэлеватора для подачи рабочей жидкости с другими насосами, имеющими отличающиеся рабочие характеристики QH.

Если для подачи рабочей жидкости в гидроэлеваторной установке используется какой-либо определенный насос, то характеристика гидроэлеватора строится только для истинного расхода Q_р, соответствующего этому насосу и характеристике сопла (см. рис. 9).

Однако, наличие полной графической характеристики гидроэлеватора чрезвычайно облегчает многократное применение однажды рассчитанного гидроэлеватора.

При проектировании и расчете пульпопровода потери на трение и местное сопротивление в пульпопроводах необходимо определять с учетом характера подаваемой жидкости. Песчаная пульпа имеет слабую концентрацию (разбавляется 1 : 20 и более по весу). При таком разбавлении объемный вес песчаной пульпы составляет ρ_п ~ 1,03. Расчет потерь напора по длине трубопровода при скорости, близкой к критической (самоочищающей) рекомендуется производить по критическому уклону

i_кр = i_о ρ_п β_кр , (56)

где	iкр	 удельные потери напора (гидравлический уклон) в пульпопроводе при критической скорости;
	iо	 удельные потери напора (гидравлический уклон) для чистой воды;
	ρп	 объемный вес пульпы, т/м3;
	βкр	 коэффициент, зависящий от концентрации пульпы, крупности песка и диаметра пульпопровода.

Для песка, обычно откачиваемого из песколовок очистных станций, при концентрации 1 : 20 и диаметре трубопровода d = 150  200мм коэффициент β_кр может быть принят 1,25  1,30. С увеличением диаметра пульпопровода, крупности песка и концентрации пульпы β_кр увеличивается. Местные потери учитываются введением коэффициента 1,1 к потерям по длине. Характеристика пульпопровода Q  H_п строится так же, как обычного трубопровода. Геометрическая высота подачи пульпы и длина пульпопровода определяются местными условиями.