Автор: Cahoon, LB; Lindquist, DG; Clavijo, IE; Tronzo, CR (1992)
Автор перевода: Волобуев А. Г.
Источник: https://en.wikipedia.org/wiki/Airlift_pump
Воздушный насос – это насос с низким всасыванием и умеренным выбросом жидкости и захваченных твердых частиц. Насос впрыскивает сжатый воздух в нижней части выпускной трубы, которая погружена в жидкость. Сжатый воздух смешивается с жидкостью, в результате чего воздушно-водяная смесь становится менее плотной, чем остальная жидкость вокруг нее, и поэтому вытесняется вверх через выпускную трубу окружающей жидкостью более высокой плотности. Твердые частицы могут быть вовлечены в поток и, если они достаточно малы, чтобы проходить через трубу, будут сбрасываться с остальной частью потока на меньшей глубине или над поверхностью. Авиационные насосы широко используются в аквакультуре для перекачивания, циркуляции и аэрации воды в закрытых рециркуляционных системах и прудах. Другие области применения включают дноуглубительные работы, подводную археологию, спасательные работы и сбор научных образцов.
Единственная необходимая энергия обеспечивается сжатым воздухом. Этот воздух обычно сжимается компрессором или воздуходувкой. Воздух впрыскивается в нижнюю часть трубы, которая транспортирует жидкость. Благодаря плавучести воздух, плотность которого ниже плотности жидкости, быстро поднимается. Под давлением жидкости жидкость попадает в восходящий поток воздуха и движется в том же направлении, что и воздух. Расчет объемного расхода жидкости возможен благодаря физике двухфазного потока.
Эрлифты часто используются в глубоких грязных скважинах, где песок быстро истирает механические детали. (Компрессор находится на поверхности, и в скважине не требуются механические детали). Однако воздушные скважины должны быть намного глубже, чем уровень грунтовых вод, чтобы учесть погружение. Воздух, как правило, накачивается, по крайней мере, настолько глубоко под водой, насколько вода должна быть поднята. (Если уровень воды ниже 50 футов, воздух должен прокачиваться на глубине 100 футов). Он также иногда используется в части процесса на очистных сооружениях, если требуется небольшая головка (обычно около 1 фута).
Воздушные перевозки используются для сбора образцов фауны из отложений. В эрлифтах могут быть взяты пробы из зоопланктона и мейофауны, но у животных, у которых наблюдается побег. В аквариуме воздушный насос иногда используется для перекачки воды в фильтр. В кофеварке используется принцип эрлифта.
Преимущества:Насос очень надежный. Очень простой принцип - явное преимущество. Требуется только воздух с более высоким давлением, чем у жидкости. Жидкость не контактирует ни с какими механическими элементами. Следовательно, ни насос не может быть истерт (что важно для песчаных скважин), ни содержимое трубы (что важно для археологических исследований в море). Выступать в качестве аэратора воды и может в некоторых конфигурациях поднимать застойную донную воду на поверхность (резервуаров для воды). Поскольку нет ограничительных частей насоса, твердые частицы до 70% диаметра трубы могут быть надежно прокачаны.
Недостатки:Стоимость: хотя в некоторых конкретных случаях эксплуатационные расходы могут быть интересными, в большинстве случаев количество воздуха для сжатия велико по сравнению с требуемым расходом жидкости. Обычные воздушные насосы имеют очень ограниченный расход. Насос либо включен, либо выключен. Очень сложно получить широкий диапазон пропорционального управления потоком, изменяя объем сжатого воздуха. Это является существенным недостатком в некоторых частях небольшой станции очистки сточных вод, таких как аэратор. всасывание ограничено. эта насосная система подходит, только если напор относительно низок. Если кто-то хочет получить высокий напор, он должен выбрать обычную насосную систему. из-за принципа воздух (кислород) растворяется в жидкости. В некоторых случаях это может быть проблематично, как, например, на очистных сооружениях до анаэробного бассейна.
1. Model.Exponenta.Ru – учебно-методический сайт о моделировании и исследовании систем, объектов, технических процессов и физических явлений. http://model.exponenta.ru/
2. Хайрер Э., Ваннер Г. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений. Жесткие и дифференциально-алгебраические задачи. М.: Мир, 1999. 685 с.
3. Сайт разработчиков ПК «МВТУ». http://mvtu.power.bmstu.ru/
4. Shampine L. F., Reichelt M. W. The MATLAB ODE Suite // SIAM J. on Scientific Computing. Vol. 18. 1997. № 1. P. 1-22.
5. Bogacki P., Shampine L. F. A 3(2) pair of Runge-Kutta formulas // Applied Mathematics Letters. Vol. 2. 1989. № 4. P. 321-325.
6. Hosea M. E., Shampine L. F. Analysis and implementation of TRBDF2 // Applied Numerical Mathematics. Vol. 20. 1996. № 1-3. P. 21-37.
7. Скворцов Л. М. Адаптивные методы численного интегрирования в задачах моделирования динамических систем // Изв. РАН. Теория и системы управления. 1999. № 4. С. 72-78.