Насос, использующий разницу плотности из-за нагнетаемого воздуха в жидкость
Аэрлифтный насос, работающий на сжатом воздухе, поднимает жидкость, захватывая газ для снижения ее плотности. 1. подача воздуха 2. подача жидкости 3. впускное отверстие для воздуха 4. линия подачи воздуха 5. воздушное отверстие 6. выпускное отверстие для воздуха 7. впускное отверстие для жидкости 8. подъемная труба 9. воздушно-жидкостная смесь 10. выпускное отверстие насоса L: жидкость, обычно сточные воды LL: уровень жидкости V: сосуд G: гравий или твердые частицы.
Аэрлифтный насос — это насос с низким всасыванием и умеренным выбросом жидкости и захваченных твердых частиц. Насос нагнетает сжатый воздух в нижнюю часть выпускной трубы, которая погружена в жидкость. Сжатый воздух смешивается с жидкостью, в результате чего смесь воздуха и воды становится менее плотной, чем остальная часть жидкости вокруг нее, и поэтому вытесняется вверх через выпускную трубу окружающей жидкостью с более высокой плотностью. Твердые частицы могут быть захвачены потоком и, если они достаточно малы, чтобы пройти через трубу, будут выгружены с остальной частью потока на меньшей глубине или над поверхностью. Аэрлифтные 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 операции и сбор научных образцов .
Принцип
Единственная необходимая энергия обеспечивается сжатым воздухом. [1] Этот воздух обычно сжимается компрессором или нагнетателем . Воздух нагнетается в нижнюю часть трубы, которая транспортирует жидкость. Под действием плавучести воздух, имеющий меньшую плотность, чем жидкость, быстро поднимается. Под действием давления жидкости жидкость захватывается восходящим потоком воздуха и движется в том же направлении, что и воздух. Расчет объемного расхода жидкости возможен благодаря физике двухфазного потока .
Использовать
Воздушные насосы часто используются в глубоких грязных скважинах , где песок быстро истирает механические детали. (Компрессор находится на поверхности, и в скважине не нужны никакие механические детали). Однако воздушные скважины должны быть намного глубже уровня грунтовых вод , чтобы обеспечить погружение. Воздух обычно закачивается под воду как минимум на такую же глубину, на какую должна быть поднята вода. (Если уровень грунтовых вод ниже на 50 футов, воздух следует закачивать на глубину 100 футов). Иногда его также используют в части процесса на очистных сооружениях сточных вод, если требуется небольшой напор (обычно около 1 фута).
В кофеварке для циркуляции кофе используется принцип аэролифта.
Изобретатель
Считается, что первый воздушный насос был изобретен немецким инженером Карлом Эммануэлем Лёшером [de] в 1797 году.
Преимущества и недостатки
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. Поэтому ни насос не может быть истерт (что важно для скважин с песчаной водой ), ни содержимое трубы (что важно для археологических исследований в море).
Действует как аэратор воды и в некоторых конфигурациях может поднимать застоявшуюся воду со дна на поверхность (из резервуаров с водой).
Поскольку в насосе отсутствуют ограничивающие детали, возможна надежная перекачка твердых частиц размером до 70% от диаметра трубы.
Недостатки
Стоимость: хотя в некоторых конкретных случаях эксплуатационные расходы могут быть контролируемыми, в большинстве случаев количество сжатого воздуха, а следовательно, и требуемой энергии, велико по сравнению с производимым потоком жидкости. [3] [4]
Обычные воздушные насосы имеют очень ограниченную скорость потока. 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 очистной станции сточных вод, таких как аэратор. [5]
всасывание ограничено.
Эта насосная система подходит только в том случае, если напор относительно низкий. Если же требуется высокий напор, то следует выбрать обычную насосную систему.
из-за принципа, воздух (кислород) растворяется в жидкости. В некоторых случаях это может быть проблематично, как, например, на очистных сооружениях перед анаэробным бассейном.
Перемещение жидкости путем нагнетания сжатого воздуха для выращивания микроорганизмов в биореакторе CiYOU от Biorea
Улучшения дизайна
Гейзерный насос, усовершенствованный воздушный насос, работающий на сжатом воздухе, поднимает жидкость, заставляя поднимающиеся пузырьки вытеснять жидкость. 50. подача воздуха 52. впускное отверстие для воздуха 58. подача жидкости 60,62. линии подачи воздуха 64. верхний конец воздушного резервуара 86 66,82. воздушные отверстия 70. верхнее воздухозаборное отверстие U-образного колена 74 76 выпускное отверстие для воздуха 84. впускное отверстие для жидкости 65. стояк 88. вытесняемая жидкость 90. выпускное отверстие насоса L: жидкость, обычно сточные воды LL: уровень жидкости VVV: сосуд G: гравий или твердые частицы
Недавний (2007) вариант, называемый «насосом гейзера», может качать с большим всасыванием и меньшим количеством воздуха. Он также качает пропорционально потоку воздуха, что позволяет использовать его в процессах, требующих изменяющихся контролируемых потоков. Он позволяет накапливать воздух и выпускать его большими пузырьками, которые герметизируют подъемную трубу, поднимая порции жидкости. [6]
Аэрлифтный насос (слева) в сравнении с гейзерным насосом (справа)
Смотрите также
Эрлифт (землечерпательное устройство) – землечерпательное устройство, использующее нагнетаемый воздух для перемещения воды и вовлеченного груза вверх по трубе.
Газлифт — подъем жидкости путем введения пузырьков газа в выпускную трубку.
^ "Водоподогреватели". Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций (ФАО) . Получено 17 апреля 2021 г.
^ ab Cahoon, LB; Lindquist, DG; Clavijo, IE; Tronzo, CR (1992). "Отбор проб мелких беспозвоночных на границе раздела осадок-вода". В: Cahoon, LB. (Ред.) Труды Американской академии подводных наук Двенадцатый ежегодный научный симпозиум по подводному плаванию "Дайвинг для науки 1992". Состоялся 24–27 сентября 1992 года в Университете Северной Каролины в Уилмингтоне, Уилмингтон, Северная Каролина. Американская академия подводных наук . Архивировано из оригинала 5 июля 2013 года . Получено 2013-04-05 .{{cite journal}}: CS1 maint: unfit URL (link)
^ "Расчет количества воздуха" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2006-10-22.(1,86 МБ)
^ Базовый расчет воздушного транспорта Архивировано 2011-07-07 на Wayback Machine
^ Новая насосная технология может улучшить малые потоки, WVU NCSFC Clearinghouse Архивировано 2010-12-02 на Wayback Machine Доступно 2011-3-21
^ Номер патентной заявки: 11/654,448, 17 января 2007 г., Изобретатель: Масао Кондо
Источники
"Расчет авиаперевозок по Sanitaire (документ в формате PDF)" (PDF) . sanitaire.com . 2012-01-05. Архивировано из оригинала 2012-01-05 . Получено 2022-06-25 .{{cite web}}: CS1 maint: unfit URL (link)
Восстановленный airlift_basic_calculation.xls через Waybackmachine. Зеркало на filedropper dot com /airliftbasiccalculation.
