Способ откачки жидкости воздушным потоком и устройство для его осуществления

Способ откачки жидкости воздушным потоком и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советснии

Социаиистичесник

Реснубнин

<и 901419 (61) Донолнительное и авт. синд-ву (22) Заявлено 180380 (21) 2898157/29-26 с нрнсоеднненнем заявки Ж (23) Приоритет

Онубликовано ЗШИ32- Ьтоллетень тте

Дата онублниованна оннсання 3щ3132 (51) М. Кл, Е 03 В 3/06

9>аудирстваний комитет

00СР аа @алаи изайритииий и отнрытий (53) У@К ыз.». .23(088.8) Д.п. Таран, В.И. Вукьянов, Г.ф. Архинчеев, Н.ф. Васянович и Е.н. Дрягалин

/ с (72) Автори изобретения

Вологодский политехнический институт

1 (7! ) Заявитель (S4) СПОСО ОТК@1КИ И@К0СТИ BOann11tW, ПОТОКОМ И УСТРОДСТВО ДЛЯ ЕГО

ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к водоснабжению, преимущественно из подземных источников, и может быть использовано при опробовании и эксплуатации гидрогеологических скважин.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ откачки жидкости из скважин всасывающим эрлифтом (воздушным потоком).

Известный способ включает погружение водоподъемной трубы под уровень откачиваемой жидкости, ввод воздуха из атмосферы в откачиваемую по водоподъемной трубе жидкость 11 ).

В этом способе осуществляется ввод воздуха выше уровня воды и он: не позволяет регулировать и ограничивать ввод воды в водоподъемную колонну.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является устройство для откачки жидкости воздушным потоком, включающее обсадную колонну, 2 водоподъемную трубу и вакуумный аппарат $2j.

Недостатком известного устройства является то, что оно тонет в воде и в нем невозможно регулировать ввод воды в водоподъемную трубу.

Цель изобретения " повышение глубины и производительности откачки, обеспечение заданной производитель" ности откачки независимо от величины изменения уровня воды в скважине, ho" вйшение надежности процесса запуска и производства откачки, возможности одновременного измерения уровня жидкости.

Поставленная цель достигается тем, что в способе откачки воды из скважины, включающем операции погружения водоподъемной трубы под уровень отка-. чиваемой жидкости, ввода воздуха из атмосферы в откачиваемую о водо подъемной трубе жидкость, откачиваемую жидкость распыляют ниже динамического уровня воды в скважине пе"

901

30

Способ подъема воды

Параметры

Известный

Предлагаемый

0,001

0,001

20,0

1,0 ред вводом воздуха в водоподъемную трубу, при этом V-объемная концентрация жидкости в воздушной смеси нахо дится в пределах 1 V7r 33.

Для осуществления вышеуказанного способа предложено устройство для откачки жидкости воздушным потоком, включающее обсадную колонну, водоподъемную трубу и вакуумный аппарат.

Предложенное устройство снабжена закрепленным на водоподъемной трубе стаканом, .верхняя часть которого размещена над уровнем жидкости в обсадной колонне.

Пример . Для осуществления предлагаемого способа откачки воды из скважины применяют водяной насос ГР-11, водовоздушный эжектор, колонну бурильных труб диаметром

60,3 мм длиной 40 м, стакан из обсадной трубы диаметром 108 мм и длиной 12 м, форсунку диаметром 12мм.

Статический уровень воды составляет 29 м в скважине g 150 мм. При работе насоса в режиме расход воды

0 003 м /с и давлении 2943 кПа эжекФ

Э тор создает расход воздуха 0,045 м /с с разрежением на всасывающем патруьке эжектора 41,202 кПа. Откачка производится в.течение 21 ч, производительность откачки изменяется Ьт

0,000816 м /с до 0,000683 м/с при изменении уровня воды в скважине за эта время на 4 м. Водоподъемная колонна стоит на подкладной вилке.

Использование предлагаемого способа откачки воды из скважины позволяет по сравнению с известным обеспечить повышение глубины и производительности откачки, надежность процесса откачки постоянной производительности, повысить точность опробования скг,ажины измерением изменения уровня воды в скважине погружением водопадъемной колонны при откачке.

В известном способе перепад давления для подъема воды воздушРасход воды. поднимаемый воздушным

ПОТОКОМ Q, м 3/c

Скорость движения потока V = --- 0 вод lid м/с

419 ным потоком определяется из усло« вия Рр„в= H где Н - разрежение, создаваемое эжек3 тарам, м.вод.ст., Практически Н = 8-9 м.вод.ст.

Принимаем Н = 9 м.вод.ст. перепад давлений, расходуеBOÄ.ст мый на подъем воды до воздушного потока, м.вод.ст. в условиях быстро меняющегося динамического уровня воды равен м, перепад давления, расходуе15 мый на преодоление воздушным потоком сопротивлений в диафрагме, роль которой выполняет насадок для ввода воздуха из атмосферы. Потери в нем велики, так как отверстие мало. При большом отверстии не останется напора для подьема водяного столба.

Г д z ъ Я, 1, 1

Ц= — "Ч 11 = ;Ч =— в 4 8/

4Ь Р вЂ” потери напора при движении

Р46 водовоздушной смеси по водоподьемной трубе.

По предлагаемому способу перепад давления для подьема воды воздушным потоком определяется из условия

Л Рлред.раб = "вх, 35 где Н вЂ” разрежение, создаваемое эжектором, м.вод,ст.

H = 9 м.вод.ст. потери напора на вход в ап-. доподъемную трубу, м.вод.ст. 9 0 — =М л- & = 1 °

ЗХ 7вх 2g "в 5вх рабочая скорость движения воздуха, м/сек, объемный вес воздуха, Кг/м

20 м/сек, 1 8„ 1,2 = 24 кгс/и

400 2

901419 б

Продолжение таблицы

Способ подъема воды

Параметры

Известный

Объемная концентрация воды в воздушном потоке р кг/м з

500

Относительное содержание. воды в воздушном потоке n, /

Расход воздуха

Q во

Воэд м/с

0,002

О,f

0,051

0,003

Площадь поперечного сечения водоподемной колонны ио, м

0,0051

0,080

0,003

0,061

Диаметр колонны d, м

Потери давления на подъем воды на каждые 1 м высоты Ь . =- у, Н, см кгс м

11,2

501,2

Потери давления на преодоление сил трения при f -= 1 м, V кгс астр d 29 м 4

10

Ký 68 о 6-, A- =011(в+ . ) е к=" е

КЭ= 0,01 м

Y = 1,06.10 м /с г.

Суммарные потери давления на подъем ,воды, приходящиеся на 1 пог.м. водоподъемной трубы gh = Ь +h

uuv М)тр кг/м2

67,2

511,2

Рабочий перепад давлений, кг/м

9000

5000

Предельная глубина откачки воды из скважины при расходе 1 л/сек

b, Рpas

ny*

9,78

134

Максимальная производительность по подъему воды при глубине 9 м (в = Ц. B03g, MÇ/C рассчитано подбором из условия см

2. рр в- Ьв f. V

9 1 29 СМ

0,020

0,00104

Расход водовоздушной смеси, Q + Q э, Воэд вод м /с

901419

Формула изобретения где ф—

uuН

На чертеже изображена принципиальная схема откачки воды из скважины с помощью предлагаемого устройства.

Устройство для откачки воды сос-. тоит ив насадки 1, стакана 2, водоподъемной колонны 3, водовоздушного эжектора 4, открытого циклона 5, емкости 7 для сбора поднятой воды, патрубка 6 для слива поднятой воды, 1О всасывающего трубопровода 8, насоса 9. Устройство для откачки воды помещено в скважину 10. Принципиальная схема устройства не изменится, если насос 9 будет заменен компрес- 1з сором (тогда трубопровод 8 будет в атмосфере заканчиваться) или насос 9 и эжектор4 будет заменен вакуумным насосом или высоконапорным вентилятором.

Откачку воды из скважины производят в следующей последовательности.

Замеряют статический уровень воды в скважине 10. Опускают водоподь-.. емную колонну 3 в сборе со стака- 2s ном 2 и насадком 1 до статического уровня воды в скважине. Соединяют водоподъемную колонну 3 с эжектором 4. Включают насос 9. После достижения в водоподъемной колонне 3 ЗО рабочего разрежения и устаноеЭ ения устойчивого движения воздуха опускают водоподъемную колонну 3 в воду до появления плавучести ее. Глубина погружения стакана 2 в воду рассчиты- з вается заранее соотношением веса колонны и веса вытесненной воды при ее погружении.

При наличии разности уровней положения насадка 1 и свободной по- О верхности воды в скважине начинается истечение воды через насадок 1 в водоподъемную колонну 3.

Количество воды, поступающей в водоподъемную трубу, определяется напором Н или превышением свободной поверхности всды в скважине 10 под насадком 1 и закономерностями истечения воды из насадка 1, Тогда расход Q, поднимаемой на поверхность воды будет равен

g = щ 6дн, коэффициент расхода насадка; площадь поперечного сечения выходного отверстия насадка, напор воды, ускорение силы тяжести.

На участке дробления водяной струи происходит ввод воздушного потока, например, через перфорацию, в водоподъемную колонну.

Воздух транспортирует воду на поверхность в распыленном на капли состоянии. Устойчивый процесс транспортирования воды имсет место при ее объемной концентрации 2-33 в воздушном потоке. Объясняется это тем, что при такой концентрации сведено к минимуму взаимодействие отдельных капель воды между собой в воздушном потоке. Кроме того,. при этом ограничивается ввод воды в колонну и лучше сохраняется эффект плавучести колонны при внезапном прекрещении движения воздуха.

1. Способ откачки жидкости воздушным потоком, включающий погружение водоподъемной трубы под уровень откачиваемай жидкости, ввод воздуха из атмосферы в откачиваемую по водоподьемной трубе жидкость, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения эксплуатационных расходов и повышения надежности и точности гидрогеологического опробования скважины, откачиваемую жидкость распыляют ниже динамического уровня воды в скважине перед вводом воздуха в водоподъемную трубу,при этом Vобъемная концентрация жидкости в водовоздушной смеси находится в пределах 1 9 3 4.

2. Устройство для откачки жидкости воздушным потоком, включающее скважину, водоподъемную трубу и вакуумный аппарат, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что оно снабжено закрепленным на водоподъемной трубе стака-: нам, верхняя часть которого размещена над уровнем жидкости в скважине и насадком, размещенным в нижней части водоподъемной трубы, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Рычагов В.В., Флоринский N.И, Насосы и насосные станции. М., 197, с. 140.

2. Рычагов В,В,, Флоринский М.И.

Насосы и насосные станции. И,, 197, с. 146 (прототип).

901419

Составитель А. Ельцов

Редактор А. Власенко Техред А. Бабинец Корректор Г. Решетник

Заказ 12317/30 Тираж 779 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул. Проектная, .4