Воздушные водоподъемники (эрлифты) относятся к насосам-аппаратам, так как не имеют движущихся частей. Ранее, до внедрения скважинных электронасосов, эти водоподъемники были широко распространены в системах водоснабжения. В настоящее время они применяются сравнительно редко, например в случае необходимости одновременно с подъемом воды осуществлять от-дувку газов. Кроме того, эрлифты применяют иногда для перекачивания ила из канализационных отстойников и для подъема сточной жидкости.
Схема воздушного водоподъемника, которым оборудована скважина 1, показана на рис. 6.3. По трубе 4 воздух через форсунку 2 подается в водоподъемную трубу,?, где он смешивается с водой. Поскольку плотность водо-воздушной смеси меньше плотности воды, смесь начинает двигаться по водоподъемной трубе.
В приемном бачке (сепараторе) 5 с помощью отражателя 6 или иного устройства вода отделяется от воздуха и по трубе 7 отводится в сборный резервуар, а воздух через патрубок 8 выходит в атмосферу. Таким образом - эрлифты поднимают воду на относительно небольшую высоту над поверхностью земли.
| Высота подъема, м | 15 | 15-30 | 30-60 | 60-90 | 90-120 |
| k | 3-2,5 | 2,5 | 2,2-2 | 2—1,75 | 1,75—1,65 |
| ηэ | 0,59—0,57 | 0,57—0,54 | 0,54—0,5 | 0,5-0,41 | 0,41—0,4 |
Расчет воздушного водоподъемника сводится к определению глубины погружения форсунки, необходимого расхода воздуха для обеспечения расчетного расхода воды, подачи, давления и мощности компрессора.
Глубину погружения форсунки определяют по коэффициенту погружения форсунки k, т. е. отношению глубины погружения форсунки Н к высоте подъема воды h. Значения коэффициентов погружения приведены в табл. 6.1,
Необходимый расход воздуха находят по так называемому удельному расходу, т. е. объему воздуха, требуемого для подъема 1 м3 воды при заданном ti3 и атмосферном давлении. Удельный расход воздуха, м3 на 1 м3 воды, определяют по формуле
полученной из анализа работы, затрачиваемой на сжатие газа при изотермическом процессе. Значение г\э находят по табл. 6.1. Общий расход воздуха W, м3/мин,
W = WQ/60, (6.2)
где Q — расход (подача) воды, м3/ч.
Формула (6.2) точна только' в том случае, когда компрессор забирает воздух при нормальном атмосферном давлении и температуре 15 °С. При иных значениях температуры и давления засасываемого воздуха в эту формулу вводят поправочные коэффициенты, после чего она записывается в следующем виде:
WK = a1a2W, (6.3)
где a1— коэффициент, учитывающий изменение подачи компрессора в зависимости от температуры воздуха; а2 — коэффициент, учитывающий расположение компрессора над уровнем моря.
Для средней полосы России произведение коэффициентов a1 и a2 принимают равным 1,2. Тогда
WK=l,2W. (6.4)
Пусковое давление компрессора рп определяют по формуле
где h0 — глубина статического горизонта воды в скважине.
Рабочее давление компрессора
рп = 0,1 (H — h + ∑hп)кгс/см2≈0,01 (H — h + ∑hп) МПа, (6.6)
где ∑hп сумма потерь напора в воздуховоде от компрессора до форсунки.
Требуемая мощность на валу компрессора
N = NWKpa, (6.7)
где No — удельная мощность на валу компрессора, т. е. мощность, затрачиваемая на сжатие 1 м3 воздуха за 1 мин, кВт; WK — подача компрессора, м3/мнн; рп рабочее давление компрессора, кгс/см2.
Значение N в зависимости от рабочего давления и типа компрессора колеблется в пределах 0,75— 1,3. Мощность электродвигателя к компрессору принимается с коэффициентом запаса 1,1 — 1,3 по отношению к значению N, определенному по формуле (6.7).
Для смягчения пульсации расхода воздуха, поступающего из компрессора, а также для сепарации из воздуха паров воды и масла на напорной воздушной линии устанавливают специальный резервуар — ресивер.