Воздушные подъемники (эрлифты)

Действие воздушного подъемника основано на принципе сообщающихся сосудов, заполненных несмешивающимися жидкостями с разным удельным весом.

Если в трубу 1, заполненную жидкостью (рис. 70), через трубу 2 меньшего диаметра ввести снизу под давлением воздух, то пузырьки его будут насыщать жидкость, последняя вследствие уменьшения удельного веса поднимается по трубе 1 и воздушно-жидкостная смесь станет сли­ваться через верхнее отверстие трубы. Для того чтобы обеспечить задан­ную высоту подъема жидкости, требуется некоторое избыточное давле­ние воздуха, соответствующее глубине погружения Н подъемной трубы 1.

Сжатый воздух подается обычно от компрес­сора по трубе 2 в подъемную трубу 1 через смеси­тель 3, который во избежание утечки сжатого воздуха вниз устанавливают на 1 -1,5 м выше нижнего края трубы 1.

1,2 – трубы; 3 – смеситель; 4 – сепаратор

Рисунок 70 – Схема воздушного подъемника

Из смеси с жидкостью воздух удаляется при по­мощи сепаратора 4 зонтичного типа.

Для работы воздушного подъемника необходимо соблюдение следующего условия:

(1.90)

Отношение глубины погружения H смесителя к общей высоте H+h, определяющее к.п.д. воздушного подъемника, устанавливается опытным путем и при высоте подъема воды 6-30 м может быть при­нято равным.

(1.91)

Количество воздуха, необходимое для подъема 1 м³ воды на высоту h, можно определить по эмпирической формуле

(1.92)

1 – всасывающая труба; 2 – подающая труба для смеси; 3 – смеситель

Рисунок 71 – Системы воздушных подъемников

Воздушные подъемники применяют для подъема самых разно­образных жидкостей, в том числе и кислот.

Основным достоинством воздушного подъемника по сравнению с насосами является простота устройства и отсутствие каких-либо меха­низмов и движущихся частей. Кроме того, воздушные подъемники рабо­тают в условиях повышенных температур, т. е. тогда, когда центробеж­ные насосы не могут всасывать жидкости.

Однако воздушные подъемники имеют сравнительно низкий к. п. д. (не более 25 - 35%) и малую производительность, требуют наличия компрессорной станции для сжатого воздуха и должны устанавливаться со значительным заглублением. Для того чтобы уменьшить заглубление, применяют многоступенчатые воздушные подъемники, но это связано с увеличением расхода воздуха.

Конструктивно воздушные подъемники выполняют по одному из трех вариантов, изображенных на рис. 60.

Сифоны

Простейшим устройством для перелива жидкости из резервуаров является сифон (рис. 72). Подъем или всасывание жидкости при помощи сифона производится за счет атмосферного давления.

Если в резервуар 1 погрузить один конец предварительно заполненной жидкостью трубы 2, то при открытии крана 3 на другом конце трубы, находящемся ниже уровня жидкости в резервуаре, жидкость из трубы под действием силы тяжести будет непрерывно вытекать, вследствие чего в сифонной трубе 2 образуется разреженное пространство. Так как жидкость в резервуаре находится под атмосферным давлением, то она будет непрерывно поступать из резервуара в сифон и вытекать из него через кран 3.

1 – резервуар; 2 – сифонная труба; 3, 4, 5 – каналы; 6 – смотровой фонарь

Рисунок 72 - Сифон

Для приведения сифона в действие необходимо предварительно заполнить его жидкостью. Сифон заливают либо вручную, либо (рис. 61) при помощи вакуум-насоса через кран 4, соединенный с вакуум-трубопроводом.

При закрытом кране 3 за счет разрежения, создаваемого вакуум-насосом, жидкость поднимается до смотрового фонаря 6 и заполняет как линию всасывания, так и линию спуска.

Как только жидкость достигнет смотрового фонаря, открывают кран 3 и закрывают кран 4, после чего жидкость будет непрерывно вытекать через кран 3 до тех пор, пока не опорожнится весь резервуар, или, вернее, до тех пор, пока разность высот Н₂—Н₁ не будет меньше суммы всех сопротивлений.

Прекращение действия сифона достигается путем сообщения его с окружающей атмосферой через отвод с краном 5.

Сжатие газов

Общие сведения

Для перемещения газов и проведения технологических процессов в газовой фазе при высоком давлении применяется сжатие (компрессия) газов. С этой целью используются гидравлические машины: вентиляторы, газодувки и компрессоры.

Основная задача гидравлических машин - увеличение энергии газа (потенциальной энергии).

Отношение конечного давления, создаваемого гидравлической машиной ( ), к начальному ( ), при котором происходит всасывание газа, называется степенью сжатия (С),

. (2.1)

По степени сжатия все гидравлические машины можно разделить на три группы

- вентиляторы ( ), предназначенные для перемещения больших количеств газа на небольшие расстояния;

- газодувки ( ), применяющиеся для транспортировки больших количеств газа на большие расстояния, при существенных гидравлических сопротивлениях системы, в которой перемещается газ;

- компрессоры ( ), позволяющие получить газ высокого давления.

По принципу действия все компрессоры можно разделить на объемные и динамические.

В объемных компрессорах сжатие происходит в результате периодического уменьшения объема, занимаемого газом. К ним относятся поршневые, мембранные и роторные компрессоры.

В динамических компрессорах сжатие происходит за счет действия на вращающийся газ центробежной силы инерции.

По величине создаваемого рабочего давления все компрессоры можно разделить на:

- вакуумные ( , забор газа производится из зоны с давлением меньше атмосферного);

- низкого давления (конечное давление до 1 МПа);

- высокого давления (конечное давление до 100 МПа);

- сверхвысокого (конечное давление больше 100 МПа).