Воздушные водоподъёмники (эрлифты).

По принципу работы эрлифты относятся к насосам трения, иногда их называют насосом-аппаратом, так как они не имеют движущихся частей. Схема воздушного водоподъёмника показана на рисунке 63. По трубе 4 воздух через форсунку 2 подаётся в водоподъёмную трубу 3, где он смешивается с водой. Поскольку плотность водовоздушной смеси меньше плотности воды, смесь начинает двигаться по водоподъёмной трубе. В приёмном бачке (сепараторе) 5 с помощью отражателя 6 или иного устройства вода отделяется от воздуха и по трубе 7 отводится в сборный резервуар, а воздух через патрубок 8 выходит в атмосферу. Таким образом, эрлифты поднимают воду на относительно небольшую высоту над поверхностью земли. Расчёт воздушного водоподъёмника сводится к определению глубины погружения форсунки, расхода воздуха, необходимого для обеспечения расчётного расхода воды, подачи, давления и мощности компрессора.

Рис. 64 Схема эрлифта

Основные расчетные параметры эрлифта.

Напор эрлифта (без учета потерь в трубе):

H=Hп (ρ – ρсм)/ρсм, (77)

где Нп - глубина погружения форсунки ниже уровня жидкости в скважине;

ρ – плотность воды;

ρ см – плотность воздуховоздушной смеси

Коэффициент погружения форсунки:

К=Hп/(Нп + Н), (78)

где: Нп - глубина погружения форсунки ниже уровня жидкости в скважине;

H - напор эрлифта (без учета потерь в трубе)

Удельный расход воздуха:

Wo=H/(23*ηэ*lg((H*(k-1)+10)/10)), (79)

Общий расход воздуха:

W=Wo*Q/60, (80)

где: Wo- удельный расход воздуха; Q – расход воды, м³/ч

(Формула точна при нормальном атмосферном давлении и t=15°С. При иных параметрах вводят поправочный коэффициент α.)

Wк= 1,2W (81)

Пусковое давление компрессора:

Рп=0,01(Н-hо+2),МПа (82)

где: Н – глубина погружения форсунки; hо - глубина статического горизонта воды в скважине

Рабочее давление компрессора:

Рр=0,01(Н-h+∑hп),МПа (83)

где: ∑hп – потери напора в воздуховоде от компрессора до форсунки.

Требуемая мощность на валу компрессора:

N=No*Wk*Pp (84)

где: No – удельная мощность на валу компрессора (мощность на сжатие 1 м³ воздуха за 1 мин), кВт; Wк – подача компрессора, м³/мин; Рр – рабочее давление компрессора, кгс/см².

Диаметр водоподъемной трубы определяем по скорости движения смеси непосредственно над форсункой: 2,5-3 м/с и по скорости излива: 6-8 м/с.

Диаметр воздушной трубы принимаем по скорости движения воздуха:

5-10 м/с.

Ранее, до внедрения скважинных электронасосов, эти водоподъёмники были широко распространены в системах водоснабжения. В настоящее время они применяются сравнительно редко, например, при необходимости одновременно с подъёмом воды осуществлять отдувку газов. Кроме того, эрлифты иногда применяют для перекачивания ила из канализационных отстойников и для подъёма сточной жидкости.

Достоинство эрлифтов:

• простота оборудования скважины;

• возможность откачки жидкости с большим содержанием твердой фазы;

• отсутствие движущихся частей;

• возможность использования в искривленных и направленных скважинах.

Недостатки эрлифтов:

• низкий КПД, который не превышает 20-22%;

• большая металлоемкость;

• сложное компрессорное хозяйство;

• необходимость в большом погружении смесителя под динамический уровень жидкости в скважине;

• резкое возрастание потребляемого расхода воздуха, мощности компрессора и снижение к.п.д. при увеличении глубины уровня откачиваемой жидкости;