«
Компрессоры

Эрлифт: описание, принцип действия и изготовление.

Эрлифт

Содержание

Для подъема и перемещения жидкостей применяются пневматические подъемники, в которых используется сжатый воздух или технический газ.

В промышленности применяется воздушный (газовый) подъемник для жидкостей, известный под названием эрлифт или газлифт. Подъемники этого типа применяют, например, для подачи нефти из буровых скважин.

Принцип работы эрлифта

Принцип работы эрлифта состоит в следующем

Принцип работы эрлифта

Расположим между уровнями А-В вертикальную трубу 1, имеющую на нижнем конце отверстия 2 и снабженную воздушной камерой 3, которая имеет плотное дно с патрубком для присоединения воздушной трубы 5. Верхнее основание камеры снабжено большим количеством мелких отверстий, через которые воздух, подаваемый по трубе, просеивается, образуя в трубе 1 пузырчатую смесь с жидкостью.

По условию равновесия жидкости в сообщающихся сосудах наружный столб жидкости с высотой, равной глубине погружения Нп, стремиться уравновеситься с более легким столбом смеси в трубе 1. При этом глубина погружения может быть подобрана такой, что она не только уравновесит, но и несколько несколько превысит необходимую высоту столба смеси Нп+Н.

Принцип работы эрлифта

Таким образом, при непрерывной подаче воздуха в камеру будет происходить подача смеси по трубе 1 на уровень В. Через верхний открытый конец этой трубы смесь будет выливаться, а заключенный в ней воздух выделяться в атмосферу.

Вода будет непрерывно подсасываться через отверстия 2 в стенке нижнего конца трубы.

Если для перемещения жидкости используется воздух, то подъемник такого типа называется эрлифт, а если используется какой-нибудь технический газ – то газлифт.

Обозначим плотности жидкости ρ, а плотность смеси жидкости с воздухом или газом ρсм . Условие равновесия жидкости, окружающей трубу 1, ниже уровня А и смеси в трубе записывается так:

ρ * Нп = ρсм * (Н + Нп)

тогда высота подачи жидкости эрлифтом будет:

Принцип работы эрлифта

Следовательно высота подачи эрлифтом жидкости заданного удельного веса пропорциональна глубине погружения и зависит от концентрации воздуха в смеси.

график работы эрлифта

Если рассматривать это уравнение графически при Нп = const, то приближение ρсм к нулю вызывает стремление подачи к бесконечности.

Этот факт, вытекающий из уравнения равновесия жидкости в сообщающихся сосудах, в действительности применительно к движущейся смеси не подтверждается.

При работе эрлифта энергия затрачивается не только на перемещение жидкости с нижнего уровня на верхний, но также и на преодоление сопротивлений при движении и сообщение жидкости кинетической энергии.

Если ρсм = ρ , то воздуха в смеси нет и Н=0. Повышение содержания воздуха в смеси уменьшает плотность её и вызывает некоторую высоту подъема Н > 0.

Если при этом смесь из верхнего конца трубы выливается, то в трубе происходит непрерывное движение со скоростью, тем большей, чем меньше ρсм.

Если уменьшить плотность смеси до некоторого критического значения (ρсм)кр , то дальнейшее снижение его будет вызывать понижение высоты подъема вследствие быстрого роста гидравлических сопротивлений, а также по причине прорыва воздушных масс через толщу смеси на поверхность. Поэтому действительная зависимость высоты подъема от плотности смеси представлена на графике пунктирной линией и начиная с (ρсм)кр резко отклоняется от расчетной.

Глубину погружения принято выражать в процентах полной высоты трубы эрлифта

Принцип работы эрлифта

Отсюда абсолютная глубина погружения будет

Принцип работы эрлифта

Глубину погружения, необходимую для подачи жидкости на заданную высоту Н, можно рассчитать на основании теоретических соображений, которые корректируются практическими опытами.

Работа и расчет эрлифта

Если эрлифт подает жидкость с плотностью ρ (кг/м3) на высоту Н (м) в количестве Q (м3/с), то полезная мощность, развиваемая им равна Дж/с:

Nп = ρ * Q*g* H

Коэффициент полезного действия эрлифта зависит от погружения и в среднем равен 0,5.

график работы эрлифта

Работу эрлифта можно представить в виде диаграммы V-Q. При нагнетании в камеры эрлифта малых количеств воздуха подачи нет вследствие низкого значения ρсм.

При увеличении подачи воздуха до V1 столб смеси достигает верхнего выходного конца трубы и при дальнейшем повышении V эрлифта производит подачу. Здесь наблюдается постоянное увеличение подачи до тех пор, пока количество подаваемого воздуха сделается равным V2. При этом Q = Qмакс .

Дальнейшее увеличение V приводит к понижению подачи эрлифта. Это объясняется повышением гидравлического сопротивления трубы эрлифта и увеличением содержания воздуха в смеси.

Коэффициент полезного действия эрлифта η в процессе изменения V изменяется и достигает максимального значения ранее, чем достигается наивысшее значение Q.

Устройство эрлифта.

Устройство эрлифта очень простое, а детали их доступны для изготовления даже в небольших механических мастерских.

Наиболее часто встречаются эрлифты с подводом воздуха по центральной трубе.

Устройство эрлифта

В нижний конец подъемной трубы 1 на трубе 2, ведущей от компрессора, подвешена воздухораспределительная труба 3. Последняя снабжена отверстиями диаметром 3-6 мм равномерного выбрасывания пузырьков воздуха в жидкость и образования смеси.

Лопасти 4 служат для центрирования трубы 3 в трубе 1. Воздухораспределительная труба 3 изготавливается из бронзы или серого чугуна.

Устройство эрлифта

В некоторых конструкциях труба 3 закрепляется в подъемной трубе 1, а воздушная труба 2 пропускается снаружи последней и крепится в ней металлическими скобами.

На верхнем конце подъемной трубы располагается устройство для улавливания смеси и предотвращения разбрасывания её по сторонам. Здесь же происходит выделение воздуха из смеси.

Отбойный конус 3 жестко закрепляется на верхнем конце трубы 1 при помощи тяг 4 из полосового металла. Воздушная труба 2 подвешивается к конусу 3 на фланце 5. Смесь жидкости и воздуха, выбрасываемая из подъемной трубы, отклоняется конусом 3 и сбрасывается на верхний уровень.

При больших диаметрах подъемных труб и значительных высотах подачи эрлифта крепление отбойного конуса должно быть очень прочным, так как удары смеси при изменениях направления её движения достигают большой силы.

Детали эрлифта, соприкасающиеся со смесью, желательно изготовлять из материалов, хорошо противостоящих коррозии, или в крайнем случае покрывать слоем защитной краски или лака.

Эрлифт для скважины

Работы эрлифта(теория)

Эрлифт для скважины

В обсадную трубу 1 опущена водоподъемная труба 2. Воздух из компрессора К по воздухопроводной трубке (изображена пунктиром) поступает в самую нижнюю часть водоподъемной трубы.

Здесь пройдя через рассеивающий фильтр, воздух смешивается с водой, образуя в водоподъемной трубе водовоздушную смесь. Удельный вес этой смеси меньше, чем удельный вес воды в кольцевом цилиндрическом пространстве между стенками обсадной и подъемной труб.

По закону сообщающихся сосудов между столбами тяжелой жидкости в обсадной трубе и легкой смеси в подъемной трубе стремиться установиться равновесие.

Глубина погружения подъемной трубы под уровень жидкости может быть выбрана такой, чтобы высота столба смеси в подъемной трубе будет достигать верхнего конца этой трубы или даже несколько превышать его.

Столб тяжелой, чистой воды в обсадной трубе будет выдавливать вверх столб смеси по подъемной трубе. При ударе об отбойный конус 4 смесь выделяет воздух, а вода, освобожденная от воздуха, собирается в резервуаре 3.

Эрлифт для скважины своими руками

При внимательном изучении теории Вы убедитесь, что изготовить эрлифт для скважины возможно своими руками. Но перед тем как приступить к изготовлению воспользуйтесь справочными данными приведенными в этой статье.

Диаметр подъемной трубы в мм Диаметр воздушной трубки в мм Подача воды л/с Наименьший диаметр обсадной трубы в мм
40 12 1-2 100
50 12-20 2-3 100
63 20-25 3-4.5 150
75 25-30 6-9 150
88 25-30 9-12 200
100 30-38 12-18 200
113 30-38 18-21 200
125 38-50 21-30 250
150 50-63 30-45 300
175 50-63 45-65 350
200 63-75 60-75 350
Эрлифт для скважины

Давайте рассмотрим изготовление эрлифта для скважины на конкретном примере – для скважины глубиной 25 метров. Для этого потребуется:

1. Вам необходима труба длиной не менее 25 метров, диаметр такой трубы согласно таблице выше в нашем примере составляет 100 мм.

2. Опускаем эту трубу на требуемую глубину, при этом ее верхняя часть трубы остается над поверхностью земли.

3. На расстоянии 0,5 - 1 метра от поверхности земли в трубе выполняют отверстие, в которое монтируется труба по которой из скважины будет подаваться жидкость.

4. На расстоянии 0,5 - 1 метра от поверхности земли в трубе выполняют отверстие, в которое монтируется труба по которой из скважины будет подаваться жидкость. Диаметр подъемной трубы согласно таблице 40 мм

5. Делается второе отверстие, в которое вкручивают трубу( длиной около 1 метра). Через эту трубу на глубину 25 метров в скважину опускают шланг, по которому будет подаваться сжатый воздух. Диаметр внутреннего отверстия шланга, опускаемого в скважину, должен составлять примерно 12 мм.

6. Свободный конец воздушного шланга подсоединяют к выходному штуцеру компрессора.

Преимущества и недостатки

Исключительная простота и надежность действия эрлифта обуславливают его широкое применение.

Эрлифты применяются для подъема воды из буровых скважин любых диаметров и глубин. В этом случае эрлифт является самым простым и надежным типом водоподъемника. Однако по экономичности эрлифт уступает штанговым поршневым и глубинным центробежным насосам.

При централизованном водоснабжении промышленных предприятий буровые скважины с эрлифтами применяются в качестве резервного источника снабжения водой. Невысокая экономичность эксплуатации эрлифта здесь не имеет существенного значения.

В некоторых случаях водоснабжение промышленных предприятий и населенных мест из буровых скважин является по местным условиям единственно возможным. В таких случаях эрлифты применяют наряду с насосами как основное устройство для водоподъема.

Особое значение имеет эрлифт для подъема воды из буровых скважин малого диаметра, где невозможно употребление поршневых и центробежных насосов. Применение эрлифтов целесообразно в случае подачи агрессивных жидкостей на небольшую высоту. Такие случаи встречаются в химической и пищевой отраслях промышленности.

Эрлифт можно применять для подъема загрязненных жидкостей с песком, золой и торфом.

Недостатки эрлифта:
указатель   низкий КПД и вследствие этого невысокая экономичность,
указатель   большая глубина погружения,
указатель   невозможность подачи жидкости в горизонтальном и слабонаклонном трубопроводах.
указатель   загрязнение подаваемой эрлифтом жидкости компрессорным маслом
указатель   существенное повышение содержания кислорода в подаваемой жидкости.

Видеоматериалы

Эрлифта это самые простые варианты насосов вытеснения. Изготовление и монтаж эрлифта своими руками под силу любому, даже начинающему мастеру.

В настоящее время конструкции на основе принципа эрлифта находят все большее применение даже в бытовой сфере.

Их используют для оснащения аквапонных систем. В этих случаях данное устройство работает одновременно и как насос, и как аэратор воды, насыщающий ее кислородом из окружающего воздуха.

В дополнение к статье "Эрлифт: описание, принцип действия и изготовление." Вам может быть интересно: