Ерліфтний гравітаційний гідроагрегат

Корисна модель ерліфтний гравітаційний гідроагрегат належить до галузі гідромеханіки і може бути використаною в гідроенергетиці, у практичному застосуванні гідродинамічних процесів. У виробництві широко відомі ерліфтні гідроустановки, робота яких уперше теоретично обґрунтована Г. Лоренцом, що застосув для опису двухфазного ерліфту рівняння Бернуллі, виходячи з допущення, що повітря і рідина (вода) рухаються в піднімальній трубі з однаковою швидкістю. У виробництві ерліфтні установки використовуються як транспортний засіб. Наприклад, у металургії при грануляції доменних шлаків [авторське посвідчення СРСР №546584] ерліфтом виробляється добір гран - шлаку з гран басейну, для чого в зону добору гран шлаку підводять три труби: одна з водою - водовід (напірна труба) для змулювання шлаку в зоні добору, друга - для подачі с тис нуто го по вітря через повітр яну нас адку, що з в'яз ує з тре ть ою - піднімальною (ерліфтною) трубою, по якій змулена пульпа: граншлак - вода транспортується ерліфтом - підйом повітрям у сепаратор для подальших технологічних операцій. В описі до авторського посвідчення №961287 крім, описаного вище передбачена ще і камера водяного ерліфту проясненої води, де також мається піднімаль на труба, через насадку зв'язана з трубою підведення стиснутого повітря. Прояснена вода (очищена від суспензій) ерліфтом транспортується в напірну трубу, що подає воду під напором на гранулятор, у результаті чого розплавлений шлак за рахунок динамічного і термічного впливу потоку води дробиться і прохолоджується. В обох авторських посвідченнях створюваний ерліфтом напір води в напірному водоводі використовується для конкретних технологічних процесів: змулювання граншлаку, його транспортування і грануляція розплавленого шлаку, чим і обумовлене конструктивне рішення застосовуваних ерліфтних гідроустановок, що не підходить для рішення поставленої авторами задачі: яка складається у використанні створюваної ерліфтом потенційної енергії рідини (води), у напірній трубі для добору потужності робочим органом. Поставле на з адач а досяг ає ть ся тим, що ер ліф тний гр авітац ійний гідроагрегат, що містить напірну і піднімальну (ерліфтну) труби, робочий орган, компресор, повітряподаючий пристрій, виконаний так, що в напірній трубі для добору потужності робочим органом гідроагрегата він виконаний компактно за принципом «труба в трубі», у якому зовнішня труба, виконана внизу у виді глухого дна, а вгорі - з'єднана з атмосферою, є піднімальною (зрліфтною), а внутрішня труба, установлена каоксіально з зовнішньою трубою причому з зазором D до глухого дна а у верхній частині виконана коротше циліндричної частини зовнішньої труби на розмір В> D , внутрішня труба виконана напірною, унизу який установлений робочий орган. Гідроагрегат може бути виконаний як варіант із напірною зовнішньою трубою і підйомною (ерліфтною) - внутрішньою трубою. На Фіг. зображена схема ерліфтного гравітаційного гідроагрегата, у якому усередині зовнішньої труби 1, відкритої у верхній частині і закритій в нижній глухим дном 8 відповідно встановлені з зазором D з дном 8 внутрішня труба 2, що у верхній частині коротше циліндричної частини зовнішньої труби на розмір В> D , тому що тут до обсягу води, що протікає у зазорі D додається обсяг ерліфтного повітря. У верхній частині зовнішньої труби 1 установлений переливний патрубок 9, що обмежує верхній рівень води в ерліфтному гравітаційному гідроагрегаті. Крізь глухе дно 8 проходять трубки подачі стиснутого повітря на колектор 7 від компресора 6 через вентиль 10. У нижній частині внутрішньої труби 2 установлений робочий орган 5 (турбіна, гвинт і ін.) Працює ерліфтний гравітаційний гідроагрегат у такий спосіб: Спочатку гідроагрегат заповнюють водою до переливного патрубка 9 і включають компресор 6. Відкривши вентиль 10 направляють у колектор 7 стиснене повітря, що пухирцями 4 спрямовується нагору, роблячи ерліфт води 3 (ерліфт - підйом повітрям) - відбувається водяний ерліфт. Зовнішня труба 1 у даному випадку є ерліфтно - піднімальною. У верхній частині гідроагрегата через патрубок 11, повітря іде в атмосферу, а вода під впливом сили гравітації спрямовується падаючи вниз по внутрішній напірній трубі 2, впливаючи на робочий орган 5, потрапляючи на днище 8, після чого вона знову робить підйом - водяний ерліфт, тобто цикл повторюється, як безвидатковий круговий водооберт. Як варіант, напірною трубою може бути зовнішня труба 1, а піднімальною - внутрішня труба 3, при тім же безвидатковому круговому водооборотному циклі вплив на робочий орган буде вироблятися напором, створюваним у зовнішній трубі. Виходячи з теорії 2-х фазного ерліфта Г.Лоренца при рівності швидкостей підйому води і повітря в піднімальній трубі в деякім наближенні той самий обсяг повітря піднімає близький за значенням обсяг води. З огляду на це при великій різниці питомих ваг води і повітря, чинена робота на робочому органі потенційної енергії води, піднятої на висоту Н буде значно перевершувати енергетичні витрати на компресію такого ж обсягу повітря. Розміри В и D , як і розміри труб і напору Н визначаються потужністю - N робітника органа (наприклад турбіни), яка обчислюється по формулі : N=9,81xQxHx h , де, N - потужність турбіни в (квт.); Q - витрата води, м3/с; Н - напір у м; h - ккд робочого органа (турбіни); (Див. Г.И.Кривченко "Гидравлические машиньґ' М. 1978, стр.18).