Специальные типы насосов (эрлифты, гидроэлеваторы, винтовые насосы)
Очень простой способ подъема воды придумали более 200 лет назад, но и по сей день мало кто о нем знает и о принципе его работы. Airlift (эрлифт) — воздушный водоподъемник. Это водяной насос, который состоит всего из двух трубок и компрессора. Одна трубка для воды, другая для сжатого воздуха. Если совместить их вместе под водой, то получим смесь из жидкости и пузырьков. Плотность смеси меньше плотности воды, поэтому она начинает двигаться вверх по трубе.
Главное достоинство — это простота устройства, отсутствие движущихся частей, возможность содержания взвесей в транспортируемой жидкости. Недостатком является не очень высокий КПД в сравнении с обычными насосами и необходимость переуглубления скважины для заданного погружения воздушной форсунки.
Гидроэлеватор - насос струйного типа для подъёма и перемещения жидкостей и гидросмесей; применяется для гидротранспортирования, подводного всасывания (грунта и т.п.), а также для повышения геодезической высоты всасывания землесосного снаряда. Гидроэлеватор изготавливают с центральным и кольцевым расположением насадки (рис.). При работе гидроэлеватора струя воды, вытекающая под большим давлением из насадки, создаёт в камере насоса разрежение. Этим обеспечивается подсос гидросмеси через всасывающий патрубок. Кинетическая энергия струи воды передаётся гидросмеси и в диффузоре переходит в потенциальную энергию потока.
Винтовой насос — насос, в котором создание напора нагнетаемой жидкости осуществляется за счёт вытеснения жидкости одним или несколькими винтовыми металлическими роторами, вращающимися внутри статора соответствующей формы.
Перекачивание жидкости происходит за счёт перемещения её вдоль оси винта в камере, образованной винтовыми канавками и поверхностью корпуса. Винты, входя винтовыми выступами в канавки смежного винта, создают замкнутое пространство, не позволяя жидкости перемещаться назад.
Проектирование насосных установок
Исходные данные для проектирования:
Нормальный часовой приток, Qнорм
Максимальный часовой приток, Qмакс
Продолжительность нормального Nн и максимального Nм притоков
Глубина водоотливного горизонта шахты
Схема вскрытия шахтного поля и околоствольного двора
Качество воды(кислотность)
Плотность воды
Определаяются:
Минимальная подача насоса,м3/ч
Qmin = 24Qнорм/20
Необходимый напор насоса,м
H’ = 1,1 Hг
Выбор типа насоса(зависимость напора от производительности)
Насос подбирается по характеристикам по условию Qн ≥ Qmin; H ≥ H’.
При необходимости предусматривается параллельная или последовательная работа насосов.
Для выбранного насоса определяются:
Подача насоса Q
Напор на одно колесо Нко
Напор на одно колесо при закрытой задвижке Нко
Число рабочих колес Z=H’/Hк
Напор колеса при закрытой задвижке Но = НкоZ
Устойчивость работы колеса Нг ≤ 0,95Но
Расчет диаметров трубопроводов
где Vн = 1,5 – 2,5 м/с
Принимается стандартный диаметр и определяется фактическая скорость воды, м/с
Аналогично рассчитывается всасывающий трубопровод
Vвс = 1,0 – 1,5 м/с
Расчет потерь напора в трубопроводе
Дзэта- к сопротивления итой части трубопровода
Лямда – к гидравл. Трения
Эль – длина участко трубопровода
Необходимый действительный напор насоса,м
Нм=Нг+ΔН
Расчет характеристик сети и определение фактического режима работы:
К сопротивления трубопровода: R = (Нм – Нг)/Qн^2
Строим характеристику H = f(Q) по уравнению Hг +RQ^2 и совмещаем с характеристикой насоса.
Расчет необходимой мощности и выбор привода:
ТЭ показатели
Действительное время работы насоса по откачке нормального водопритока,ч
Тн=24Qнорм/Qф, Тн≤20ч
Действительное время работы насоса по откачке максимального водопритока, ч
Тм=24Qмакс/Qф, Тм≤24ч
Если условия не соблюдаются, то предусматривают параллельную работу насосов
Годовой расход электроэнергии, кВт*ч
ke – коэффициент, учитывающий доп. расход энергии