3.8. Характеристика подъемника

Характеристикой подъемника называют графическую за­висимость дебита жидкости q в функции объемного расхода газа V,T.e.q =f(V).

Для постоянного диаметра подъемника (d=const) характе­ристика определяется постоянным значением полного гради­ента потерь давления .

На рис. 3.6 представлены характеристики подъемника постоянного диаметра для различных значений градиентов давлений . Анализ этих зависимостей показывает, что дебит жидкости для данного диаметра подъемника при постоянном расходе газа определяется только параметром ; к тому же при возрастании растет и дебит.

Влияние диаметра подъемника на его характеристику для постоянного значения проследим по рис. 3.7: по мере увеличе­ния диаметра подъемника область его работы (дебит жидкости и расход газа) также увеличивается.

Для реальных длинных подъемников форма характеристики подъемника не изменяется. Рассмотрим более подробно харак­теристику подъемника, представленную на рис. 3.8.

На ней можно отметить четыре характерные точки — 1,2,3 и 4.

Точка 1 называется точкой начала выброса. Количество газа V в данном случае является тем минимально необходимым объемным расходом, при котором уровень смеси поднимается

до устья (от точки 0 до точки 1 происходит процесс насыщения жидкости свободным газом).

Касательная из начала координат к характеристике подъ­емника дает точку 2. Точка 2 называется точкой оптимальной работы подъёмника (q_onm), т.е. в данной точке энергетические затраты на подъем единицы жидкости минимальны (КПД максимален), а режим работы подъемника в этой точке опти­мальный.

Для рассматриваемого подъемника (d, = const) условия подъема жидкости в любой точке характеристики одинаковы, однако энергетические затраты существенно различны.

Точка 3 — максимальная точка — указывает ту максималь­ную производительность q_макс, которую возможно получить на данном подъемнике.

Точка 4 называется конечной точкой; область между точка­ми 2 и 3 — рациональной областью работы подъемника.

Рассматривая работу газожидкостного подъемника, необ­ходимо отметить два принципиально различных режима его работы:

1. работа на режиме нулевой подачи (q = 0);

2. работа на режиме q > 0.

Работа на режиме нулевой подачи возможна в двух слу­чаях.

Во-первых, когда V < V_H (работа подъемника в интервале 0— 1). Потери давления в данном случае обусловлены потерями на преодоление гидростатического веса смеси (жидкости), по­терями на скольжение газа и пренебрежимо малыми потерями на трение, возникающими при подъеме смеси до устья по мере насыщения ее свободным газом. Физически явление представ­ляет собой барботаж газа через столб жидкости.

Во-вторых, когда V > V_H (работа подъемника за точкой 4). Физически этот случай работы подъемника отражает движение газа, причем вся энергия расходуется на преодоление сил трения (весом газа пренебрегают).

Работа на режиме q > 0 осуществляется между точками 1 и 4. Начиная от точки 1, рост объемного расхода газа У приводит к росту объемного расхода жидкости q, что связано со снижением плотности смеси р_см и незначительным увеличением потерь на трение. При этом градиент суммарных энергетических затрат , снижается. В данном случае снижение плотности смеси р_см при увеличении доказывается преобладающим по сравнению с ростом потерь на трение. Это явление наблюдается до точки 3, в которой суммарный градиент потерь невысок, а объемный расход жидкости максимален. Начиная от точки 3, увеличение объемного расхода газа V приводит к снижению объемного рас­хода жидкости q, что связано со значительным ростом потерь на скольжение и трение, причем незначительное снижение плот­ности смеси не компенсирует их роста. Суммарный градиент потерь возрастает, что ведет к снижению дебита жидкости.