Рисунок 1.1 – Гидравлическая схема натурной экспериментальной эрлифтной установки.
Автор: Волобуев А.Г.
Источник: Эрлифтные установки: Учебное пособие / В. Г. Гейер, Л. Н. Козыряцкий, В. С. Пащенко, Я. К. Антонов – Донецк: ДПИ, 1982. -64 с.
Одним из направлений технического прогресса в транспорте является развитие трубопроводного транспорта. Наиболее перспективный — гидравлический транспорт, при котором потоки воды или смеси несут с собой по трубах сыпучие материалы или переносятся с помощью нагнетателя в гомогенную среду. Благодаря известным достоинствам эти виды транспорта находят применение при перемещении: полезных ископаемых (угля, песка, гравия, нефти, растворимых солей, и много чего другого) от места добывания до потребителя; отходов обогатительных фабрик; золы и шлаков тепловых электростанций в отвалы; пустой породы к месту складирования и др. Во многих схемах гидротранспортах есть вертикальные и наклонённые участи, например, подъем твердого материала из подземных выработок или со дна разных водоёмов при добыче полезных ископаемых; подъем капельной жидкости (воды, нефти и др.) на дневную поверхность. Как показали теоретические и экспериментальные исследования ДонНТУ и других научных центров, так же опыты эксплуатации созданных ими гидросистем, иногда достаточно целиком использовать эрлифтные установки.
Процессы, которые протекают в подъемной трубе эрлифты представляют совокупность связанных между собой процессов гидродинамики, теплообмена и физико-химического взаимодействия воздуха с примесями. Каждый процесс является сложных, что усложняет его описание. Ещё не создана теория, которая описывает хотя бы приблизительно процессы движения двухфазных потоков, поэтому изучение этих процессов и их закономерностей идет по пути нагромождения экспериментального материала. Для теоретического описания процесса движения водовоздушной смеси в трубах необходимо знать структуру потока при разных режимах работы эрлифтной установки.
Для подачи воды из глубинных скважин нашли применение пневматическим подъемникам или эрлифты; они так же удобны для подачи кислот и других химических жидкостей и смесей с твердыми частицами (пульпы). Принцип работы состоит в том, что в водоподъёмную трубу, вложенную в обсадной трубе, через форсунку подается сжатый воздух от компрессора по трубе. При этом создается смесь воздуха и воды. Движение водовоздушной смеси вверх происходит вследствии подъемного действия пузырьков воздуха, которые опережают движение воды, проскальзывая через поток, что движется, захватывая с собой воду.
Процесс движения газожидкостной смеси в поднимающей трубе эрлифта имеет сложный характер, для описания которого используют параметры: средняя скорость потока, его плотность, соотношение объемов заполненных жидкостью и газом, скорость фаз и другие. Существенную роль отыгрывает так же режим течения или структура газожидкостного потока. Для нормальной работы эрлифта необходимо некоторое геометрическое погружение h смесителя (расстояние от уровня воды в зумпфе до места входа сжатого воздуха в смеситель), величина которого зависит от высоты подъема H (расстояние от уровня воды в зумпфе до места слива пульпы с воздухозаборника) гидросмеси и колебается от нескольких метров до десятков и сотен метров.
На рисунке 1.1. приведена гидравлическая схема натурной экспериментальной эрлифтной установки. Она содержит смеситель 1, подведение сжатого воздуха, которое осуществляется по воздухопроводу 2, подъемная труба 3 Ø 0,15 м и длиной 15,21 м. Погружение эрлифтной установки осуществлялось с помощью металлического бака 8. С помощью четырех сливных задвижек 17, поддерживалась необходимая глубина погружения 0,76; 1,21; 1,52; и 2,23 м, соответствует относительным погружениях 0,05; 0,08; 0,1; 0,15. Во время эксперимента вода без остановки подавалась в бак насосом 15, подача которого регулировалась задвижкой 16. Остаток воды из бака сливался через одну из задвижек 17 в зумпф 19, чем обеспечивалось постоянство геометрического погружения смесителя эрлифта во время эксперимента. Измерение подачи эрлифта проводилось объемно-весовым способом, для чего служил мерный бак 5 с показателем уровня, с единицами объема, грузовой динамометр ГД 7 и секундомер З 6 для отсчета времени наполнения мерного бака. Объем мерного бака W=0,358 м3. Выбран с условием, чтобы время его наполнения на всех режимах работы установки было бы не меньше 1-2 мин. Источником сжатого воздуха была турбогазодувка ТГ-50-1,9, на схеме 14, трата сжатого воздуха в эрлифтной установке регулировалась задвижкой 12, установленной на воздухопроводе 2 O 0,15 м и задвижкой 13, которая имеет выход через глушитель шума в атмосферу.
Рисунок 1.1 – Гидравлическая схема натурной экспериментальной эрлифтной установки.
Измерение затраты сжатого воздуха проводился с помощью нормальной диафрагмы 8, диаметром 90 мм. Измерение перепада давления на диафрагме и давления перед диафрагмой проводилось, по аналогии с лабораторной установкой, с помощью U-образных монометров 10.
Гидравлическая схема лабораторной эрлифтной установки изображена на рис. 1.2. С целью получения большей информации про процессы, которые происходят в эрлифте при работе с малыми абсолютными и относительными погружениями, все основные его элементы (подводящая и подъемной трубы, смеситель) были выполнены прозрачными (с оргстекла). Диаметр подъемной трубы 3 эрлифты равен 0,14 м, длина – 4,67 м. Для создания погружения эрлифта использовался металлический бак 6. Вода в бак подавалась по трубопроводу O 0,0105 м с помощью насоса 7. Контроль погружения смесителя эрлифта осуществлялся с помощью водомерного стекла 17, установленного на баке.
В качестве источника сжатого воздуха была использована турбогазодувка 9 ТГ-50-1,9 с максимальным излишним давлением 9*10-3 МПа. Регулирование траты сжатого воздуха, который поступает в эрлифт по воздухопроводу (поз. 2) Ø 0,105 м, осуществлялось с помощью задвижки 15, установленной на воздухопроводе, и задвижки 10 для выбрасывания излишка воздуха в атмосферу. Для измерения затраты сжатого воздуха в эрлифте использовалась нормальная диафрагма 12, Ø 67,2 мм с кольцевыми камерами. Измерение перепада давления на диафрагме и давления перед диафрагмой проводилось с помощью U-образных монометров 13, заполненных соответственно водой и ртутью.
Гидравлическая схема лабораторной эрлифтной установки замкнута: вода, которая поднимается эрлифтом, после воздухоохладителя 4 направляется в треугольный водослив 5, а потом сбрасывается в бак.
Рисунок 1.2 – Гидравлическая схема лабораторной эрлифтной установки
Обслужиевание эрлифтной установки
1. Эрлифтные установки: Учебное пособие / В. Г. Гейер, Л. Н. Козыряцкий, В. С. Пащенко, Я. К. Антонов – Донецк: ДПИ, 1982. -64 с.
2. Энциклопедия эрлифтов / Ф. А. Папаяни, Л. Н. Козыряцкий, В. С. Пащенко, А. П. Кононенко – М.: Информсвязьиздат, 1995. – 592 с.
3. Данилов Е. И. Исследование и разработка эрлифта для гидромеханизированной очистки водоотливных емкостей: Дисс, …канд. Техн. Наук: 05.05.06 – Донецк: ДПИ, 1979. -298 с.