Повышение эффективности работы эрлифта дискретной подачей сжатого воздуха

Abstract

Вирішена актуальна науково-технічна задача підвищення енергетичної ефективності роботи ерліфтів за рахунок перетворення снарядного водоповітряного потоку, що розвивається, в близький до розвиненого із збільшенням довжин рідинних пробок в підйомних трубах дискретною подачею стисненого повітря, що забезпечує зниження енергоємності газорідинних підйомників на 21 ... 22% у порівнянні з традиційно працюючими. На основі чисельного вирішення математичної моделі робочого процесу ерліфта з розвиненою снарядною структурою водоповітряного потоку і уточненого рівняння висхідного руху снарядної газорідинної суміші, а також порівняння отриманих результатів з дослідними даними, визначені відносні довжини рідинних пробок в підйомних трубах традиційно працюючих ерліфтів та їх граничні енергетично доцільні значення, які становлять Ls =5 ... 6. Проведеними експериментальними дослідженнями ерліфта доведена можливість упорядкування снарядної структури традиційно працюючого ерліфта в близьку до розвиненої із збільшенням довжин рідинних пробок на 30 ... 40% і підвищенням ККД на 21 ... 22%.

Решена актуальная научно-техническая задача повышения энергетической эффективности работы эрлифтов за счет преобразования развивающегося снарядного водовоздушного потока в близкий к развитому с увеличением длин жидкостных пробок в подъемных трубах дискретной подачей сжатого воздуха, что обеспечивает снижение энергоемкости газожидкостных подъемников на 21 ... 22% в сравнении с традиционно работающими. Развитые снарядные восходящие водовоздушные потоки в вертикальных трубах характеризуются меньшими относительными скоростями фаз и большими длинами жидкостных пробок в сравнении развивающимися. В эрлифтах это обеспечивает снижение потерь на скольжение, увеличение подачи и, следовательно, повышение энергетической эффективности работы газожидкостного подъемника. Одним из способов преобразования развивающейся снарядной структуры водовоздушного потока в развитую является дискретная подача сжатого воздуха в смеситель эрлифта. Разработана математическая модель рабочего процесса эрлифта с развитой снарядной структурой водовоздушного потока на основе уравнения движения жидкостной пробки в подъемной трубе, что позволило обосновать влияние длин структурных образований снарядного потока на подачу и расход воздуха подъемника. В результате сравнения результатов численного решения математической модели и данных экспериментальных исследований эрлифтов с подъемными трубами диаметрами D=25 ... 250мм, длинами H+h=2,57 ... 115м и относительными погружениями смесителей α=0,362 ... 0,931 установлены длины жидкостных пробок снарядной структуры при традиционной работе подъемника. Численное решение уточненного уравнения восходящего движения снарядной газожидкостной смеси для условий вышеприведенных эрлифтов позволило обосновать энергетически целесообразные значения относительных длин жидкостных пробок, составляющие Ls =5 ... 6, при которых обеспечивается повышение КПД до величины в 1,6 раза большей в сравнении с традиционно работающими газожидкостными подъемниками. Проведенными экспериментальными исследованиями эрлифта доказана возможность упорядочения развивающейся снарядной структуры традиционно работающего эрлифта в близкую к развитой с увеличением длин жидкостных пробок на 30 ... 40% и повышением КПД на 21 ... 22% при дискретной подаче сжатого воздуха, с периодами времени воздействия на запорно-регулирующий клапан t откр/tзакр = 1/1,5 ... 1/2,5. Правомерность экспериментальных данных ограничивается значениями относительных погружений смесителей α ≥ 0,4, Относительных длин подъемных труб (H+h)/D ≤ 45, чисел Струхаля Sh = 0,123 ... 0,992 при соответствии числа Рейнольса Re водовоздушной смеси автомодельной зоне. Полученные результаты теоретических и экспериментальных исследований, а также разработанные на их основе рекомендации и инженерный метод расчета эрлифта с дискретной подачей сжатого воздуха позволили разработать рекомендации по реконструкция шламового эрлифта шахты «Стаханова» ГП «Красноармейскуголь», а также рабочую документацию на эрлифтную установку для перемешивания минеральной суспензии центральной обогатительной фабрики ГПУК «Краснолиманская» с суммарным, по обеим установкам, ожидаемым годовым экономическим эффектом 460,9 тыс. грн.

The actual scientific and technical problem of increase of power overall performance of air lifts due to transformation of the developing projectile air-andwater stream in close to developed with increase in lengths of liquid traffic jams in lifting pipes discrete supply of compressed air is decided that provides decrease in power consumption of gas-liquid elevators to 21 ... 22 of % in comparison with traditionally working. The mathematical model of working process of an air lift with the developed projectile structure of an air-and-water stream on the basis of the equation of the movement of a liquid stopper in a lifting pipe that allowed to prove influence of lengths of structural formations of a projectile stream on giving and a consumption of air of the elevator is developed. The numerical solution of the specified equation of the ascending movement of projectile gas-liquid mix for conditions of air lifts with the above-stated geometrical parameters allowed to prove limit energetically expedient values of relative lengths of liquid traffic jams of a projectile air-and-water stream, components Ls = 5 ... 6. Possibility of streamlining of the developing projectile structure of traditionally working air lift in close to developed with increase in lengths of liquid traffic jams on 30 ... 40% and increase of efficiency on 21 ... 22%.