А.П. Кононенко (д-р техн. наук, проф).
М.Ю. Карпушин (аспирант)
Донецкий национальный технический университет×

ПОДАЧА  ЭРЛИФТНЫХ  УСТАНОВОК
С ИСТОЧНИКАМИ  ПНЕВМОЭНЕРГИИ  НЕИЗМЕННОЙ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ

Обоснованы энергетически допустимо-возможные зоны эксплуатации эрлифтов с источниками пневмоэнергии неизменной производительности и степень увеличения подачи газожидкостных подъемников традиционной конструкции и конструкции с обеспечением постоянства давления в смесителе. 

Ключевые слова: эрлифт, степень увеличения подачи, пневмонагнетатель, энергетически допустимо-возможные зоны, производительность, переменный приток жидкости (гидросмеси) 

Проблема и ее связь с научными и практическими задачами. Одно из важнейших преимуществ эрлифтов – свойство самовыравнивания, заключающееся в согласовании подачи с переменными (в определенном диапазоне) притоками жидкости (гидросмеси) за счет изменения геометрического погружения смесителя, в наиболее полной мере реализовывается при обеспечении неизменного расхода воздуха независимо от давления в смесителе газожидкостного подъемника [повышение интенсивности подачи эрлифта при увеличении геометрического погружения смесителя также и увеличением расхода воздуха в данной работе не рассматривается, как требующее автоматического регулирования данного процесса]. Обеспечить близкий к постоянному расход воздуха при переменных притоках гидросмеси возможно при пневмоснабжении эрлифта либо от поршневого или струйного (на предельных режимах работы) компрессоров, либо от пневмосети с давлением, существенно превышающем давление в смесителе и дросселированием воздушного потока.

Однако увеличение притоков и, соответственно, подачи эрлифта приводит к увеличению потерь напора в подающей трубе, уменьшению давления в смесителе и снижению возможной интенсивности увеличения подачи с ростом геометрического погружения смесителя. Соответственно снижается абсолютное значение максимально возможной подачи эрлифта.

Так как условия эксплуатации эрлифтов с переменными притоками жидкостей (гидросмесей) являются широко распространенными, то установление возможного диапазона подач газожидкостных подъемников и показателей энергетической эффективности работы достаточно востребованных эрлифтных установок с источниками пневмоэнергии неизменной производительности является актуальной научной задачей, имеющей широкое практическое приложение.

Анализ исследований и публикаций. Анализ особенностей работы эрлифтных установок и установление возможных высот подъема, диапазонов изменения подачи и энергетической эффективности работы установок при этом в [1-3] приведен для условий блочного воздухоснабжения эрлифтов центробежными нагнетателями, серийно производимыми ОАО «Дальневосточный завод энергетического оборудования».

Возможные режимы работы эрлифтов, в том числе с источниками пневмоэнергии неизменной производительности, при изменении величин геометрических погружений смесителей из-за изменения значений притоков транспортируемых жидкостей (гидросмесей) рассмотрены в [4-5] преимущественно с качественной стороны без надлежащей количественной оценки значений гидродинамических параметров, характеризующих рабочие процессы газожидкостных подъемников с переменными, в данном случае, давлениями в смесителях из-за переменных потерь давления (напора) в подающих трубах.

Для принятия обоснованных решений при проектировании эрлифтных установок, работающих в условиях переменных притоков жидкостей (гидросмесей), необходимо иметь достоверные данные о технически и энергетически рациональных зонах применения установок с источниками пневмоэнергии неизменной производительности. До настоящего времени возможные зоны рационального использования эрлифтных установок с источниками пневмоэнергии неизменной производительности не установлены.

Постановка задачи. Обосновать диапазоны возможных подач, а также энергетическую эффективность работы  эрлифтов с источниками пневмоэнергии неизменной производительности.

Изложение материала и результаты. Решение задачи обоснования диапазонов возможных подач Qэ, а также энергетической эффективности работы эрлифтов с источниками пневмоэнергии неизменной производительности в общем виде из-за сложности рассматриваемых процессов в настоящее время не представляется возможным. Поэтому для данных условий целесообразно использовать численный метод анализа работы эрлифтных установок.

Особенности рабочего процесса газожидкостного подъемника в условиях переменных притоков воды (гидросмеси) Qпр и обеспечения неизменного расхода воздуха Qв в смеситель независимо от давления в нем рассмотрим на примере эрлифта с подъемной трубой длиной H+h = 50 м (H – высота подъема эрлифта, h – геометрическое погружение смесителя), диаметром D = 200 мм и диаметрами подающих труб d = 100, 125 и 150 мм. Газожидкостные подъемники с такими, и близкими к ним, геометрическими параметрами находят применение в разных отраслях промышленности (энергетике, угольной промышленности и др.) [4, 6].

Целесообразность анализа работы эрлифта с одним заданным диаметром подъемной трубы (в данном случае D = 200 мм) и несколькими значениями диаметров подающих труб (d = 100, 125 и 150 мм) обосновывается необходимостью обеспечения разных транспортных скоростей в подающей трубе (табл. 1) энергоэффективного газожидкостного подъемника для выбранных условий его применения – водоотливная установка или гидроподъемная установка для транспортирования твердых материалов с отличающимися физическими свойствами [4].

Таблица 1 – Величины минимально допустимых подач эрлифта Qэ кр, обеспечивающих потребные транспортные скорости в подающей трубе wп.т при принятых значениях ее диаметра d

Транспортная скорость в подающей трубе wп.т, м/с

Минимально допустимая подача Qэ кр, м3/ч, при диаметре подающей трубы:

d = 100 мм

d = 125 мм

d = 150 мм

1,0

28,3

44,2

63,6

1,5

42,4

66,2

95,4

2,0

56,5

88,3

127,2

2,5

70,7

110,4

159,0

3,0

84,8

132,5

190,8

3,5

98,9

154,5

222,5

4,0

113,0

176,6

254,3

Численный анализ работы газожидкостного подъемника выполнен с использованием математической модели рабочего процесса эрлифта со снарядной структурой водовоздушной смеси, в основу которой положены уравнения неразрывности движения и количества движения двухфазного потока, позволившие получить уравнение стационарного восходящего вертикального движения двухкомпонентного водовоздушного снарядного течения в подъемной трубе [7]:

                         (1)

где рсм – избыточное давление в смесителе; z - расстояние от смесителя до рассматриваемого сечения подъемной трубы;  - касательное напряжение на стенке подъемной трубы; G – массовая скорость водовоздушной смеси; x – массовое расходное газосодержание; ,  - истинные скорости соответственно воды и воздуха; g – ускорение свободного падения;  - истинное газосодержание водовоздушной смеси;  - плотность воздуха в сечении z;  - плотность транспортируемой жидкости (гидросмеси).

Решение уравнения (1) численным методом на ПЭВМ при помощи разработанной программы позволяет определять значения текущих гидродинамических параметров водовоздушной смеси в заданных сечениях подъемной трубы и при заданном расходе воздуха Qв [8].

В рассматриваемом случае для эрлифта с подъемной трубой длиной H+h = 50 м,  диаметром D = 200 мм и трех значений диаметров подающих труб d = 100, 125 и 150 мм получены расходные характеристики газожидкостного подъемника (рис. 1 – пример характеристик эрлифта с H+h = 50 м, D = 200 мм при значении d = 100 мм) в виде Qэ = f(Qв, α) – кривые 1-5, а также зависимости изменения избыточного давления в смесителе рсм = f(Qв, α) – кривые 1¢-5¢, и гидростатического давления геометрического погружения смесителя рп.с = f(Qв, α) – кривые 1¢¢-5¢¢, при постоянных геометрических погружениях h1 = 20,0 м; h2 = 25,0 м; h3 = 30,0 м; h4 = 35,0 м; h5 = 40,0 м, что обеспечивает значения относительных геометрических погружений α1 = 0,40 м; α2 = 0,50 м; α3 = 0,60 м; α4 = 0,70 м; α5 = 0,80. Принятый для анализа работы рассматриваемого эрлифта диапазон относительных погружений α  обосновывается тем, что, как доказано в [9], наиболее энергоэффективная снарядная структура водовоздушной смеси имеет место в подъемной трубе при значениях α ≥ 0,40, а в соответствии с [10] энергорациональные диапазоны работы эрлифтов с параметрами, аналогичными принятым к рассмотрению в данном случае, ограничиваются значениями α ≤ 0,80÷0,85.

Рис. 1 – Расчетные характеристики эрлифта с подъемной трубой длиной H+h = 50 м, диаметром D = 200 мм и подающей трубой диаметром d = 100 мм: 1÷5 - Qэ = f(Qв); 1'÷5' - рсм = f(Qв); 1"÷5" - рп.с = f(Qв) [α1 = 0,40 м; α2 = 0,50 м; α3 = 0,60 м; α4 = 0,70 м; α5 = 0,80]

 

Максимальным значением КПД ηэр опт макс = 0,597 в анализируемом диапазоне параметров характеризуется работа эрлифта H+h = 50 м, D = 200 мм, d = 150 мм в оптимальном режиме при относительном погружении смесителя α = 0,80 (рис. 2 – пример энергетической характеристики эрлифта с H+h = 50 м, D = 200 мм при значении d = 150 мм).

При построении энергетических характеристик газожидкостных подъемников (пример – рис. 2) значения КПД эрлифтов ηэр вычислены при действительных давлениях в смесителе, то есть с учетом потерь напора в подающей трубе [11].

Рис. 2 - Характеристики КПД ηэр = f(Qв) эрлифта  H+h = 50 м, D = 200 мм, d = 150 мм [α1 = 0,40 м; α2 = 0,50 м; α3 = 0,60 м; α4 = 0,70 м; α5 = 0,80]

 

Приняв, что энергетически допустимыми режимами работы эрлифта являются режимы со значением минимально допустимого КПД ηэр доп мин = 0,8∙ηэр опт макс = 0,8∙0,597 = 0,478, определив параметры работы эрлифта при принятых значениях КПД ηэр доп мин = 0,478 (табл. 2) и нанеся значения этих параметров на графики расходных характеристик эрлифтов (кривые 6 и 8, рис. 3), получена энергетически допустимая зона эксплуатации газожидкостного подъемника (рис. 3 – пример построения зоны энергетически допустимых режимов работы эрлифта H+h = 50 м, D = 200 мм, d = 100 мм). На эти же графики нанесены кривая 7, соответствующая параметрам работы эрлифта в оптимальном режиме при ηэр = ηэр опт, и прямые 9, 10 и 11 минимально допустимых подач эрлифта Qэ кр = const, обеспечивающих потребные транспортные скорости в подающей трубе wп.т (в соответствии с данными табл. 1).

Таким образом, режимы энергетически допустимо-возможной эксплуатации эрлифта определяются зоной (рис. 3), ограниченной: в нижней части – прямой (прямые 9, 10 или 11) Qэ кр = const (значение Qэ кр определяется потребной величиной транспортной скорости в подающей трубе wп.т) или графической зависимостью (кривая 6) Qэ восх = f(Qв восх) при значении ηэр доп мин = 0,478 на восходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв) - если эта зависимость располагается на графике выше прямой Qэ кр = const; с левой стороны – расходной характеристикой эрлифта (кривая 5) Qэ = f(Qв) при максимально целесообразном (возможном) относительном погружении α5 = 0,80; с правой стороны - расходной характеристикой эрлифта (кривая 1) Qэ = f(Qв) при минимально допустимом (целесообразном) относительном погружении α1 = 0,40; в верхней части – графической зависимостью (кривая 8) Qэ нисх = f(Qв нисх) при значении ηэр доп мин = 0,478 на нисходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв).

Таблица 2 – Параметры работы эрлифта H+h = 50 м, D = 200 мм со значением минимально допустимого КПД ηэр доп мин = 0,478

Относительное погружение смесителя α

Диаметр подающей трубы d, мм

Параметры работы эрлифта при значении ηэр доп мин = 0,478:

на восходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв):

на нисходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв):

расход воздуха
Qв восх, м3/мин

подача
Qэ восх, м3

расход воздуха Qв нисх, м3/мин

подача
Qэ нисх, м3

0,400

100

7,96

81,3

11,25

112,9

0,500

100

4,90

69,3

11,44

154,4

0,600

100

3,30

64,8

9,33

173,9

0,700

100

2,19

62,5

6,47

176,1

0,800

100

1,31

60,2

3,56

158,2

0,400

125

7,19

74,7

13,90

142,0

0,500

125

4,70

67,0

13,63

188,8

0,600

125

3,23

63,8

11,52

220,0

0,700

125

2,15

61,5

8,50

235,2

0,800

125

1,24

57,2

5,07

226,7

0,400

150

7,03

73,5

14,90

154,1

0,500

150

4,66

66,7

14,64

206,2

0,600

150

3,24

64,3

12,59

244,6

0,700

150

2,17

62,1

9,58

269,1

0,800

150

1,25

57,7

5,96

269,4

 

Учитывая, что для подавляющего большинства конструктивных и технологических вариантов применяемых в промышленности эрлифтов, количественный анализ работы которых выполнен, нижней границей зоны допустимо-возможной эксплуатации является прямая Qэ кр = const, соответствующая минимально-допустимой транспортной скорости в подающей трубе (табл. 1), распространим это положение в дальнейших исследованиях для всех установок, заведомо завышая в некоторых случаях возможный диапазон подач газожидкостных подъемников традиционной конструкции.

Рис. 3 – Энергетически допустимо-возможная зона эксплуатации эрлифта с подъемной трубой длиной H+h = 50 м, диаметром D = 200 мм и подающей трубой диаметром d = 100 мм: 1÷5 - Qэ = f(Qв); 1'÷5' - рсм = f(Qв); 1"÷5" - рп.с = f(Qв); 6 – Qэ восх = f(Qв восх) при значении ηэр доп мин = 0,478 на восходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв); 7 - Qэ опт = f(Qв опт) при значении ηэр = ηэр опт; 8 – Qэ нисх = f(Qв нисх) при значении ηэр доп мин = 0,478 на нисходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв); 9 - Qэ = Qэ кр = 56,5 м3/ч (wп.т = 2,0 м/с); 10 - Qэ = Qэ кр = 84,8 м3/ч (wп.т = 3,0 м/с); 11 - Qэ = Qэ кр = 113,0 м3/ч (wп.т = 4,0 м/с); [α1 = 0,40 м; α2 = 0,50 м; α3 = 0,60 м; α4 = 0,70 м; α5 = 0,80]

 

Тогда возможная степень увеличения подачи эрлифта kQ с рассматриваемой схемой воздухоснабжения при заданном расходе воздуха определяется как отношение максимально возможной подачи эрлифта  в пределах границ зоны допустимо-возможной эксплуатации подъемника к подаче Qэ кр, обеспечивающей минимально допустимую транспортную скорость в подающей трубе wп.т

                                                     .                                                (2)

Вычисленная в соответствии с (2) степень увеличения подачи рассматриваемого эрлифта с подъемной трубой длиной H+h = 50 м и диаметром D = 200 мм при работе в энергорациональной зоне эксплуатации в зависимости от потребных транспортных скоростей в подающей трубе wп.т изменяется в диапазонах: при значении диаметра подающей трубы d = 100 мм - kQ = 1,59÷3,18 (при расходе воздуха Qв = 8 м3/мин); при значении диаметра подающей трубы d = 125 мм - kQ = 1,32÷2,64 (при расходе воздуха Qв = 8 м3/мин); при значении диаметра подающей трубы d = 150 мм - kQ = 1,06÷2,12 (при расходе воздуха Qв = 6 м3/мин) (табл. 3). Таким образом, уменьшение диаметра подающей трубы при прочих равных условиях увеличивает степень увеличения подачи эрлифта kQ, однако абсолютные значения подач при этом существенно уменьшаются, например от  = 269,2 м3/ч при значении диаметра подающей трубы d = 150 мм до  = 179,4 м3/ч при значении диаметра подающей трубы d = 100 мм, то есть в ≈ 1,5 раза, что далеко не всегда приемлемо.

Существенно увеличить абсолютное значение максимально возможной подачи эрлифта  и повысить значение степени увеличения подачи kQ при прочих равных условиях возможно в эрлифте с подводом дополнительного притока в промежуточное сечение подъемной трубы [12]. Такой эрлифт позволяет при увеличении притоков жидкости (гидросмеси) и, следовательно, требуемой подачи, сохранить значение давления в смесителе рсм на уровне значения давления, имеющего место при базовом притоке.

Рассмотрим решение этой задачи на примере эрлифта с подъемной трубой длиной H+h = 50 м, диаметром D = 200 мм и подающей трубой диаметром d = 100 мм при условии необходимости обеспечения в последней транспортной скорости wп.т  = 4,0 м/с.

Базовым притоком для эрлифта с геометрическими параметрами H+h = 50 м, D = 200 мм, d = 100 мм при значении транспортной скорости в подающей трубе wп.т = 4,0 м/с является величина Qпр. б = 113,0 м3/ч (табл. 1). Примем, что в эрлифте с подводом дополнительного притока в промежуточное сечение подъемной трубы при увеличении притока жидкости (гидросмеси) Qпр > Qпр. б давление в смесителе рсм не изменится и будет равно давлению в смесителе, имеющем место при подаче эрлифта Qэ = Qпр. б = 113,0 м3/ч. Значения давлений в смесителе при подаче эрлифта Qэ = 113,0 м3/ч и каждом из рассматриваемых величин относительных погружений α = 0,40÷0,80 возможно определить (табл. 4), используя полученные зависимости рсм = f(Qв) (рис. 3).

Таблица 3 – Степень увеличения подачи kQ эрлифта с подъемной трубой длиной H+h = 50 м, диаметром D = 200 мм и подающими трубами d = 100, 125 и 150 мм с воздухоснабжением от источника пневмоэнергии неизменной производительности

Расход воздуха Qв, м3/мин

Максимально возможная подача

, м3

Минимально допустимая подача Qэ кр и степень увеличения подачи kQ эрлифта при значениях транспортных скоростей в подающей трубе wп.т:

wп.т  = 2,0 м/с

wп.т  = 3,0 м/с

wп.т  = 4,0 м/с

Qэ кр, м3

kQ

Qэ кр, м3

kQ

Qэ кр, м3

kQ

D = 200 мм, d = 100 мм

2,0

99,6

56,5

1,76

84,8

1,17

-

-

4,0

160,8

56,5

2,85

84,8

1,90

113,0

1,42

6,0

172,8

56,5

3,06

84,8

2,04

113,0

1,53

8,0

179,4

56,5

3,18

84,8

2,12

113,0

1,59

10,0

171,6

56,5

3,04

84,8

2,02

113,0

1,52

12,0

138,6

56,5

2,45

84,8

1,63

118,6

1,17

14,0

-

-

-

-

-

-

-

D = 200 мм, d = 125 мм

2,0

108,8

88,3

1,23

-

-

-

-

4,0

195,7

88,3

2,22

132,5

1,48

176,6

1,11

6,0

227,5

88,3

2,58

132,5

1,72

176,6

1,29

8,0

233,2

88,3

2,64

132,5

1,76

176,6

1,32

10,0

233,6

108,4

2,16

132,5

1,76

176,6

1,32

12,0

217,3

127,2

1,71

132,5

1,64

176,6

1,23

14,0

172,5

142,7

1,21

142,7

1,21

-

-

D = 200 мм, d = 150 мм

2,0

-

-

-

-

-

-

-

4,0

210,3

127,2

1,65

190,8

1,10

-

-

6,0

269,2

127,2

2,12

190,8

1,41

254,3

1,06

8,0

268,0

127,2

2,11

190,8

1,40

254,3

1,05

10,0

268,0

127,2

2,11

190,8

1,40

254,3

1,05

12,0

255,7

131,0

1,95

190,8

1,34

254,3

1,01

14,0

218,8

147,6

1,48

190,8

1,15

-

-

 

Таблица 4 – Параметры работы эрлифта H+h = 50 м, D = 200 мм, d = 100 мм при значении транспортной скорости в подающей трубе wп.т = 4,0 м/с и подаче Qэ = 113,0 м3

Относительное погружение смесителя α

Расход воздуха Qв, м3/мин

Избыточное давление в смесителе рсм, кгс/см2

КПД

ηэр

0,400

11,27

1,855

0,478

0,500

7,59

2,344

0,514

0,600

5,29

2,833

0,530

0,700

3,62

3,333

0,532

0,800

2,29

3,843

0,521

 

Применив ту же, что и ранее, математическую модель рабочего процесса эрлифта со снарядной структурой водовоздушной смеси (1) и решив ее при условии рсм = const (в отличие от решения h = const при построении приведенных на рис. 1 расчетных характеристик), построим характеристики газожидкостного подъемника с постоянным давлением в смесителе и нанесем их (рис. 4) на выше полученные характеристики (рис. 3) с постоянным геометрическим погружением смесителя и выделенной допустимо-возможной зоной эксплуатации подъемника. Кривые 11-15 (рис. 4) являются графическим отображением расходных характеристик эрлифта Qэ = f(Qв, α) при условии рсм = const. Используя выше изложенную методику, на эти же характеристики нанесем графическую зависимость (кривая 16) Qэ нисх = f(Qв нисх) при значении ηэр доп мин = 0,478 на нисходящих ветвях характеристик ηэр = f(Qв) эрлифта с рсм = const (табл. 5), что позволит установить, в том числе, энергетически допустимо-возможную зону эксплуатации данного газожидкостного подъемника.

Из сравнения значений параметров работы эрлифтов H+h = 50 м, D = 200 мм, d = 100 мм, wп.т  = 4,0 м/с с постоянным геометрическим погружением смесителя h = const и постоянным давлением в смесителе рсм = const (табл. 6) следует, что степень увеличения подачи и, что в данном случае одно и то же, увеличение значений абсолютных подач предлагаемого эрлифта с подводом дополнительного притока в промежуточное сечение подъемной трубы в условиях воздухоснабжения от источников пневмоэнергии неизменной производительности превышает аналогичные показатели эрлифта традиционной конструкции в 1,25÷1,72 раза.

Аналогичные результаты получены и для эрлифтов с другими геометрическими параметрами - H+h = 20, 30, 40 м, D = 200 мм, d = 100, 150, 200 мм.

Рис. 4 – Энергетически допустимо-возможные зоны эксплуатации эрлифтов с подъемной трубой длиной H+h = 50 м, диаметром D = 200 мм и подающей трубой диаметром d = 100 мм традиционной конструкции и конструкции с подводом дополнительного притока в промежуточное сечение подъемной трубы: 1÷5; 11-15 - Qэ = f(Qв); 1'÷5'; 11'-15' - рсм = f(Qв); 1"÷5"; 11"-15" - рп.с = f(Qв); 6 – Qэ восх = f(Qв восх) при значении ηэр доп мин = 0,478 на восходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв) эрлифта с h = const; 7 - Qэ опт = f(Qв опт) при значении ηэр = ηэр опт эрлифта с h = const; 8 – Qэ нисх = f(Qв нисх) при значении ηэр доп мин = 0,478 на нисходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв) эрлифта с h = const; 9 - Qэ = Qэ кр = 84,8 м3/ч (wп.т = 3,0 м/с); 10 - Qэ = Qэ кр = 113,0 м3/ч (wп.т = 4,0 м/с); 16 - Qэ нисх = f(Qв нисх) при значении ηэр доп мин = 0,478  на нисходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв) эрлифта с рсм = const [α1 = 0,40 м; α2 = 0,50 м; α3 = 0,60 м; α4 = 0,70 м; α5 = 0,80]

Таблица 5 – Параметры работы эрлифта H+h = 50 м, D = 200 мм d = 100 мм со значением минимально допустимого КПД ηэр доп мин = 0,478, на нисходящей ветви характеристики ηэр = f(Qв) газожидкостного подъемника с рсм = const

 

Относительное погружение смесителя α

Расход воздуха Qв нисх, м3/мин

Подача Qэ нисх, м3

0,400

11,50

115,2

0,500

13,95

193,2

0,600

12,25

236,1

0,700

9,48

265,8

0,800

6,01

272,0

 

Обеспечение постоянного давления в смесителе рсм = const при увеличении подачи эрлифта с источниками пневмоэнергии неизменной производительности, позволяет увеличить подачу в сравнении с эрлифтом с постоянным геометрическим погружением смесителя h = const, на примере эрлифта с H+h = 20, 30, 40 м, D = 200 мм, d = 100, 150, 200 мм,  до 2,22 раз (рис. 5).

Таблица 6 – Сравнение степеней увеличения подачи kQ эрлифтов H+h = 50 м, D = 200 мм, d = 100 мм, wп.т  = 4,0 м/с с постоянным геометрическим погружением смесителя h = const и постоянным давлением в смесителе рсм = const с воздухоснабжением от источников пневмоэнергии неизменной производительности

Расход воздуха Qв, м3/мин

Минимально допустимая подача Qэ кр, м3

Максимально возможная подача

 и степень увеличения подачи kQ эрлифта при:

Отношение степеней увеличения подач

kQp/ kQh

h = const

рсм = const

, м3

kQh

, м3

kQp

2,0

-

99,6

-

-

-

-

4,0

113,0

160,8

1,42

200,6

1,78

1,25

6,0

113,0

172,8

1,53

271,7

2,40

1,57

8,0

113,0

179,4

1,59

269,2

2,38

1,50

10,0

113,0

171,6

1,52

263,7

2,33

1,54

12,0

113,0

138,6

1,17

241,5

2,01

1,72

14,0

113,0

-

-

189,0

1,37

-

Рис. 5 - Зависимость  эрлифтной установки с источником пневмоэнергии неизменной производительности (D = 200 мм, ): 1 – при d = 200 мм; 2 - при d = 150 мм; при d = 100 мм (базисное значение высоты подъемной трубы H+h = 100 м)

 

Выводы и направления дальнейших исследований. В эрлифтных установках с источниками пневмоэнергии неизменной произодительности и подводом дополнительного притока в промежуточное сечение подъемной трубы степень увеличения подачи в условиях переменных притоков жидкости (гидросмеси) превышает аналогичный показатель эрлифта традиционной конструкции (в частности, для H+h = 20, 30, 40 м, D = 200 мм, d = 100, 150, 200 мм, ) до 2,22 раза при тех же показателях энергоэффективности работы установки. Увеличить значение степени увеличения подачи эрлифта предлагаемой конструкции возможно обоснованием энергетически оптимальной вертикальной координаты сечения подъемной трубы для подвода дополнительного притока жидкости (гидросмеси).

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. Кононенко А.П. О согласовании подачи эрлифта с притоком жидкости (гидросмеси) / А.П. Кононенко, М.Ю. Карпушин // Промислова гідравліка і пневматика. – 2009. - № 4 (26). - С. 32 - 38.

2. Кононенко А.П. Теоретические диапазоны возможных подач эрлифтов с блочным воздухоснабжением центробежными нагнетателями / А.П. Кононенко, В.В. Чернюк, М.Ю. Карпушин // Наукові праці ДонНТУ. Серія гірничо-електромеханічна. - 2011. – Вип. 22(195). – С. 116-134.

3.Кононенко А.П. Подача эрлифтов с блочным воздухоснабжением центробежными нагнетателями / А.П. Кононенко, В.В. Чернюк, М.Ю. Карпушин // Наукові праці ДонНТУ. Серія гірничо-електромеханічна. - 2012. – Вип. 23 (126). – С. 110-123.

4. Энциклопедия эрлифтов / Ф.А. Папаяни, Л.Н. Козыряцкий, В.С. Пащенко, А.П. Кононенко – М.: Информсвязьиздат, 1995. – 592 с.

5. Шевченко В.Ф. Исследование и разработка узла подвода пневматической энергии в эрлифте: дисс. … канд. техн. наук. – Донецк: ДПИ, 1974. – 183 с.

6. Кононенко А.П. Опыт применения эрлифтных установок в технологических системах ТЭС / А.П. Кононенко, В.И. Мизерный, Л.Л. Глухман // Енергетика та електрифікація. – 2006. - №11. - С. 8-12.

7. Кононенко А.П. Модель рабочего процесса эрлифта со снарядной структурой водовоздушного потока / А.П. Кононенко // Промислова гідравліка і пневматика. - 2006. - №1 (11). - С. 34-37.

8. Бойко Н.Г. Расчетные характеристики эрлифта со снарядной структурой водовоздушной смеси / Н.Г. Бойко, А.П. Кононенко // Наукові праці ДонНТУ. Серія: Гірничо-електромеханічна. - 2006. – Випуск 104. - С. 17-29.

9. Кононенко А.П. Структуры двухфазных потоков в подъемных трубах эрлифтов / А.П. Кононенко // Вісник Сумського державного університету. Серія: Технічні науки. - 2005. - №12. - С. 38-48.

10. Кононенко А.П. Оптимизация параметров газожидкостных подъемников / А.П. Кононенко, Т.А. Устименко // Промислова гідравліка і пневматика. – 2010. -3 (29). - С. 51-53.

11. Кононенко А.П. Энергетическая эффективность эрлифта / А.П. Кононенко // Научный журнал "Вестник Донецкого университета". Серия А. "Естественные науки". - 2006. - №1. – Ч. 1. - С. 205-212.

12. Кононенко А.П. Модель рабочего процесса эрлифта в условиях переменных притоков жидкости (гидросмеси) / А.П. Кононенко, М.Ю. Карпушин // Наукові праці ДонНТУ. Серія гірничо-електромеханічна. - 2008. - Вип. 16(142). - С. 149-158.

Стаття надійшла до редакції 18.09.2012

А.П. Кононенко, М.Ю. Карпушин. Донецький національний технічний університет

Подача ерліфтних установок з джерелами пневмоенергії незмінної продуктивності

Обґрунтовані енергетично допустимо-можливі зони експлуатації ерліфтів з джерелами пневмоенергії незмінної продуктивності та ступінь підвищення подачі газорідинних підйомників традиційної конструкції та конструкції із забезпеченням постійності тиску у змішувачі.

Ключові слова: ерліфт, ступінь підвищення подачі, пневмонагнітач, енергетично допустимо-можливі зони, змінний приплив рідини (гідросуміші)

A. Kononenko, M. Karpushin. Donetsk National Technical University

Supply of Airlift Units Having Pneumatic Energy Sources of Continued Performance.

The paper discusses the possible areas of using airlifts with pneumatic energy sources of continued performance. We consider the degree of increasing the supply of gas-liquid elevators, which have traditional construction or the construction providing constant pressure in the mixer.

Keywords: airlift, degree of supply increase, performance.

 



Ó       × Кононенко А.П., Карпушин М.Ю., 2012