То же на тему плунжерного насоса.

обсуждение

Игорь белецкий
+alx shem спасибо за видео, действительно интересно, тут нужно понять что именно издает звук, перфорированная нержавейка (вибрируя), либо же сама вода при падении на такую поверхность. Найду такую сетку проверю, спасибо.

Сергей бобылев

дмитрий пмр
прикольно а вот интересно походу дела насос гидротаран наверно по этому же прицепу пашет, он тоже с помощью клапана закидывает дозу воздуха в систему а воздух стремится в верх и выталкивает воду. А баллон нужен для того чтобы в нем происходило разряжения что приводит, к тому что он начинает рывками тянуть воду обратно что приводит к синхронному работы с клапаном вот вам компрессор и водяной насос. Ватсон это элементарно!

Дмитрий пмр
+lexxk почему вы так думаете. С начало в ресивер набираем воду, нужный объем в зависимость чтоб он смог обратный клапан открыть, и тут клапан закрылся и объем в ресивере перебивает струю что приводит к открытию клапана (гидра удар ). Но я просто уверен что через клапан с выбрасывающей воды и воздух засасывает что приводит к движению воды и что интересно вода с ресивера создает в немв ресивере )разрежения. Вакуум, гидра удар, а воздух попавший в замкнутое пространство пытается уйти по меньшему сопротивлению вот это и главные источники движения. Как я понимаю, объясни лучше или как ты понимаешь его работу.

andrey kartashow
игорь! С удовольствием смотрел твои ролики про стирлинги. Пожалуйста не теряйте тему. Надоели стирлинги — есть паровые машины. На худой конец интересна тема разоблачения «вечных» двигателей. Только не этот кружок занимательной физики. Я не говорю, что это плохо или не интересно. Просто это для другой аудитории

игорь белецкий
не переживайте, стирлинги я не бросил и не брошу, просто сейчас делается очень большой двигатель, не так быстро всё идет как хотелось бы, поэтому и нет видео со стирлингами. Но обещаю в ближайшее время сделаю ролик об одной интересной и очень простой модели, подождите немного.

Yuri kletsun
поддерживаю. Игорь, вы редкий специалист по стирлингам. А отвлеченные темы к сожалению весьма начального уровня. Присоединяюсь к просьбе сосредоточиться на стирлингах. Кпд будет выше

игорь белецкий
+yuri kletsun стирлинги очень узкая тема, и эффектного результата в ней добиться не легко, поэтому долго нужно экспериментировать прежде чем что то показать. Поэтому я и решил расширить аудиторию, но в это время стирлинги не бросаю а работаю, а простые ролики делаю для развития канала. Стирлинги будут, ждите.

Andrey kartashow
+игорь белецкий
понятно. Если не возражаете, то предлагаю тему следующего ролика — резонанс. У меня дети с удовольствием смотрели как рюмка в куски под действием звука разлетается. Кстати. А не попробовать ли для этой цели термоакустику.

Игорь белецкий
+andrey kartashow хорошая идея, термоакустика мне сейчас нравится все больше и больше, устройство очень простое и мало изученное. С резонансом нужно попробовать, интересное предложение, спасибо, пойду поэкспериментирую, если получится сразу же сниму на видео!

Lexxk
эрлифт мы раньше в универе проходили и делали по нему лабораторную работу. У него на выходе ещё стоял сепаратор, отделяющий воду от воздуха и вода шла без видимых пульсаций.
Также по этому принципу мы поднимали сыпучие продукты, только для этого нужен большой расход воздуха. Только вот забыл как назывался этот способ: что-то типа пневмолифт.

Titel gurici
уважаемый игорь, к сожалению, ваша формула не является правильным. Выставка представляет собой н / н + h = 0, 7, или н = 2, 33xh.
Как видно из эксперимента, h не соответствует формуле (это на самом деле выше, чем 2, 33xh) и секционных трубок и зависит от объема воздуха, который производит воздушный насос. Есть все на youtube эксперимент, где brian white использует трубка тоньше, чем тот, который вы использовали и подтяните высоким содержанием воды в несколько метров.

Олег прокопчик
на видео вообще-то не эрлифт, а страшно неэффективное исполнение эжекторного насоса.
Принцип другой.
У эрлифта — всплытие пузырька(ов) в жидкости.
У эжектора дует струя воздуха, засасывающая кусочки жидкости. Эжектор может поднять на любую высоту, только кпд будет доли процента.

Stmazaj
+олег прокопчик вы, к сожалению, ошибаетесь. Здесь именно эрлифт. Подъем воды пузырьками воздуха. Где же вы эжектор увидели? Поднимать такой насос может с огромной глубины. Производительность ничтожная. Но в некоторых случаях, когда скважина малого диаметра и глубина более 10 метров и насос вниз не опустить, то самое то для наполнения расходной емкости. Вот подъем воды эжектором ограничен высотой столба жидкости и мощностью, затрачиваемой на создание разрежения закачивания и подъем с глубины. И это в том случае, когда эжекторный узел на уровне зеркала воды в скважине. Если эжекторный узел на поверхности земли, то глубина забора воды ограничивается атмосферным давлением и не может быть более 10 метров (теоретически), а практически около 9. Но мы отвлеклись от темы.

Олег прокопчик
+stmazaj
<поднимать такой насос может с огромной глубины. >
Где на видео вы увидели огромную глубину? Я вижу только огромную высоту в 2 раза превышающую глубину погружения. А эрлифт используется именно для больших глубин, но отнюдь не высот.
Посмотрите любой расчет эрлифта — их десятки в интернете, из учебников и популярные. Эрлифт используется только для подъема жидкостей на небольшую высоту. Минимальная степень погружения трубы эрлифта — 0, 8. При меньшем погружении эрлифт не работает. Т. Е. Высота подъема не более 0, 2 от общей высоты трубы эрлифта. На видео высота подъема в 2 раза больше глубины погружения.

<Подъем воды эжектором ограничен высотой столба жидкости и мощностью>
каким столбом — в бутылке или в трубке? Там в трубке нет столба — там лишь отдельные небольшие фрагменты воды, которые, если сложить, составят очень маленький столб — меньший, чем давление компрессора.
«Ограничен мощностью» означает, что не ограничен. Мощность всегда можно добавить.
Обычный эжектор с эжекторным узлом расположенным в воде поднимает воду на десятки метров. На самом деле он и на сотни метров и больше может поднять, только это сложно будет назвать насосом — туда долетит только водяная пыль или отдельные молекулы воды. Но нас же не интересует кпд: d

еще раз — важен физический принцип работы:
в эрлифте всплывают пузырьки воздуха в жидкости — работает архимедова сила всплытия.
В эжекторном насосе струя воздуха захватывает частички воды — работает кинетическая энергия струи воздуха.

Вот контрольный вопрос. Пылесос всасывает капли разбрызганной по полу воды.
Как называется такой тип насоса?

Mrsam0delkin
хорошее видео! Сам давно интересуюсь эрлифтами. Но эффективной работой эрлифта считается режим в котором вода вытекает непрерывным потоком (как из крана), а это как и было сказано достигается только при определенных соотношениях высот и диаметров. Кроме того, если позволите, добавлю что большое значение имеет схема подачи воздуха: чем меньше пузырьки тем лучше.

Андрей камов
а если поставить ветряк- пропеллер он будет вырабатывать необходимый ток для компрессора, это лучше чем городить мачты с большими ветряками насосами и клапанами. И затратно и громоздко.

Ильяз сыдыков
здравствуйте скажите пожалуйста, возможно ли из скважины самотеком вывести воду как в схеме — в одной конечности трубы есть клапан, который засасывает воду, но не выпускает, в середине трубы в самом верху есть вентиль с возможностью наливать воду в трубу, а с другой стороны тоже есть вентиль, вода находится под землей около 40 метров. Вопрос в том, что из-за веса воды не образуется вакуум в трубе. Может кто-то столкнулся с такой проблемой, может кто-то где-то слышал? Я благодарю всех за помощь и за советы спасибо. Схема http: //forum. Vashdom. Ru/threads/vozmozhno-li-iz-skvazhiny-samotekom-vyvesti-vodu. 52108/

максим миронов
данный метод идеален с с точки зрения подъёма, нет движущихся частей в жидкости и пофиг на частицы в ней, в качестве источника энергии воздух, то есть данная система является преобразователем потому и кпд низкий.
Гидротаран работает на принципе гидроудара, что не имеет не чего общего с данной технологией.

Алексей сапронов
игорь белецкий например. Воздух нагревается расширяется выдавливается через подъемную трубку. Потом срабатывают клапана, подают новую порцию холодного воздуха. Так в теплице можно сделать полив при повышении температуры.

Леха кип
нет никакой эффективности в этом насосе, вот если бы давление воздуха бралось на холяву тогда да, а иначе какой смысл гонять компрессор чтобы накачать воду с низким кпд этого устройства. Насос в воду и бочка полна. Но все равно интересная идею но бессмысленная.

Iamjiva
кстати: делаю обратные клапаны из зажигалок, из пшикалок одеколона или духов, из жидкого мыла дозаторов(там шарики хорошие) резиночки(бублики) от клапанов зажигалок хорошо вставляются в иглы шприцев и шарики те, еще шарики — пули пневматики, силиконовый грибок от капельницы с пластиковой трубкой-гаражиком иглы шприца — отлично работает с шариком 2-3мм у меня, в пэтф бутылках от пепси, в крышках(полипропиленовые они) или в «шее» «в сонную артерию» так сказать сверлом 3. 9мм 4. 0макс. Сверлю отверстия под шприцевой стандарт (капельница и т.д. Шланги и грибки силиконовые срезаю наискосок, мажу мыльной водой, легко все вставить, особенно пробки «спортик» с носиком питья и колпачком(в дырке «мерседес» перепонку сломать и шланг снаружи, а него надеть изнутри грибок, который затем вставить в крышку, в конец шланга внутри надо стопорный кусочек трубки(носик от шприца или целый 2мл шприц-цилиндр например, на нем еще и клапан накачки легко сделать подпружинив отрезок поршня), если трубку до дна бутылки надо опустить, делаю «вдоль вен» разрез продольный 1см длиной (по диаметру а не радиусу трубки капельницы, то есть вдоль пальцев и по подушечкам, и насквозь «по ногтю», в разрез заправляю от капельницы биканюлю (папа-папа) с ушками, стопор отличный и шланг целостный, не соскочит одним концом, газировку из соды, лимонки и пробирки воды + бутылка охлажденного сока виноградного свежевыжатого (блендер + марля 3-4 слоя — легко оказывается очень), выпускать из системы воздух, если в итоге буль буль а открыл — не газированный — надо повторить, иногда с первого раза сильногазированный 2 литра с пары столовых ложек соды и пары стл кислоты+20-30мл воды в пробирке(стартер на наклон срабатывает после закручивания), капля спирта уменьшает пену в газогенераторе, меж ними трубка капельницы с зажимом.

Миш ган
я в детстве помню, мой отец делал такой насос для поднятия воды из скважины, вода так же шла с воздухом. Глубина скважины была 40 м, фляга воды набиралась пол дня.

Роман романов
лет 30 назад такие насосы ставили на дачах вместо качков. За бутылку легко можно было приобрести компрессор от зила. Воздушная трубка проходила внутри водяной трубы. По производительности с компрессором бак с водой наполнялся в несколько раз быстрее, чем качек с обратным клапаном, который работал от такого же двигателя.

Сергей с
хорошее видио, в детстве фильтры для аквариума делал на этом методе. Интересно какая нужна оптимальная конструкция, для поднятия воды со скважины 50 метров?

Денис зоткин
у буровиков есть подобные насосы, для расчета дебета глубоких скважин. Только вместо воздуха вода, воздух не поднимет с большой глубины, сказываются потери между пузырем и стенкой трубки. Есть у меня идейка, насос без движущихся частей, принцип банально прост и бесшумный, если интересно расскажу. Только я в расчетах не силен, не знаю кпд.

Владимир ромашов
по профессии приходится сталкиваться с аэролифтами, кпд лучше если вход воздушной трубки распологается от входа жидкости на расстоянии равном диаметру транспортной трубки

михаил иванов
игорь. А что если по обе стороны оси на статоре магниты разместить конически и чередуя полюса так же на роторе по обе стороны только обратной конусностью образуя эффект игольчатого соединения и без центрального стабилизатора.

Евгений викторович
здравствуйте. Подскажите пожалуйста. Такой вопрос. Сливаются шлангом воду из аквариума длинна шланга 15 метров. Он идёт в ванную. Напор очень слабый и не до конца высасывает мусор. Подскажите пожалуйста как увеличить напор?

Иван юрченко
+игорь белецкий (investigator) а можно сделать немного по другому- закрыть как нибудь крышку и поставить трубку с воздухом и подъёмную на расстоянии и будет подниматься но без воздуха- работает это так в бутылке создаётся повышенное давление и тем самым вода поднимается по трубке)

docktor serg
огонь! У меня по такому принципу поднималась вода в аквариуме в фильтр но! Никогда не думал что ее можно таким способом поднять так высоко! Тем более не думал что нефтяной насос не качает а вдувает в скважину. Спасибо!

Игорь белецкий
а что вы имеете ввиду под этой обработкой, я лично ничего такого значительного об этом не слышал и каких то физических эффектов связанных с этим не помню. В сильном магнитном поле будет примагничиваться абсолютно всё и вода тоже, но что бы она при этом меняла свои свойства не слышал. Этим чумак занимается.

игорь белецкий
да я бы не против, но для такого уровня изделий нужны серьёзные материальные возможности, у меня миллионеров в семье нет. Стирлинги такого масштаба не делаются на коленке.

игорь белецкий
можно поднимать практически на любую высоту, главное не забывать погружать поглубже. У меня в конце видео вода поднимается на 2, 5 метра при погружении на 50 см.

Елена синицына
+alex tango да, так кстати, скважины бурят. Только в данном случае поднимается вода в воздухе, а при бурении — песок в воде, песок остаётся наверху, а воду возвращают обратно в скважину, обсадная труба при этом погружается вглубь грунта.

Эрлифтные насосы

— работают ли они?

В данной статье рассматривается практическое использование эрлифтов в аквакультуре и садовых прудах.

Небольшое понимание того, как это работает, облегчит применение и сделает его более эффективным. Сначала мы рассмотрим историю и теоретические основы, а затем практическое применение.

В 1786 году баварец Карл Эмануэль Лешер сообщил о своем наблюдении, что шахтная вода поднимается с нагнетаемым воздухом, после чего были проведены дальнейшие исследования этого явления. В следующем году он выпустил статью «Aerostatic Kunstgezeug» (1787 г.), описывающую практичный эрлифтный насос для горных работ.0003

Карл Лешер (1750-1813) экспериментировал, вдувая воздух из трубки диаметром 6 мм в погруженную в воду трубу длиной 283 мм и диаметром 120 мм. Он изучал эффект подъема воды в трубе и разработал эрлифтный насос для откачки воды из колодцев.

Лешер был многогранным человеком. После учебы в Горной академии во Фрайбурге он работал ассистентом геолога Авраама Вернера, освобождая известного врача от его утомительных административных обязанностей. Позже он получил квалификацию моделиста, проектировавшего мосты и устройства для добычи угля. Он взял на себя управление аптекой «Zum Schwarzen Elephants» («Черный слон») своего покойного тестя. Среди его изобретений — пожарная машина с быстрой разгрузкой, машина-губка для откачки воды из шахты, новаторский мост. конструкции, эрлифтный насос и «гигантский насос», широко используемые в нефтяных скважинах и по сей день.

Он был плодовитым писателем и освещал широкий круг вопросов, от инженерных до горных работ; переходы кристаллизации в окаменелостях, структуру кристаллов и их образование, а также усовершенствования процесса цианирования для извлечения золота и серебра из руды. Он писал о «математике для земляка» и даже отваживался на политические вопросы. Характерной чертой его технических описаний было использование, казалось бы, бесконечных, сложных для понимания сложных предложений. ^{[1] , [2]}

На сегодняшний день насосный эффект эрлифтов широко используется в аквакультуре для перекачки, циркуляции и аэрации воды в замкнутых, оборотных системах и прудах. Он находит множество применений в таких разнообразных областях, как очистка промышленных сточных вод, горнодобывающая промышленность, дноуглубительные работы, подводная археология, спасательные операции и сбор научных образцов. Более экзотическим применением может быть добыча алмазоносного гравия на поверхность вдоль западного побережья Африки, как показано на рис. 1.

Ближе к дому видно, как уровень воды как бы поднимается над воздушным камнем ^[3] или аэрируемым куполом в пруду. Фактически это работающий эрлифт без стояка. ^[4] Эрлифты могут быть очень эффективными транспортерами воды, и в зависимости от сантехники, дополнительных функций и конструкции пруда для циркуляции, аэрации и фильтр для пруда ^[5] .

Рисунок 1. Добыча полезных ископаемых с помощью эрлифта

Почему воздушные перевозки работают?

Даются различные объяснения такого эффекта, как «пузырьки воздуха действуют как пневматические поршни, выталкивающие или втягивающие () воду» или «вязкое сопротивление» пузырьков, когда они поднимаются и расширяются по погруженной в воду трубе. Эти объяснения излишние и с простой концептуальной точки зрения, потому что они не предлагают много теоретической основы. Однако из области статики жидкости легко вывести основную формулировку, описывающую это явление. (позже мы вернемся к аналогии с «пневматическими поршнями».)

  Рис. 2. Демонстрация принципа эрлифта .

 На рис. 2 показано, что происходит, когда воздух вводится в нижнюю часть погружной трубы. Вода в трубке будет подниматься за счет «подъемной силы» или «напора», что зависит от глубины погружения, диаметра трубки и количества вводимого воздуха.

Из статики жидкости можно написать:      ч _м г _м = ч _с г _л                         (1.1)

Где            ч _м = высота воздушно-жидкостной смеси в трубе

                      г _м = удельный вес смеси жидкость-воздух в трубке[6]

                       h _s = высота погруженной в воду трубки , откуда поступает воздух

                    г _л = удельный вес жидкости вне трубки

(Очень помогает то, что удельный вес является безразмерной величиной. )

Поскольку удельный вес водовоздушной смеси меньше удельного веса воды, вода будет подниматься в трубке до тех пор, пока не будет выполнено уравнение 1.1. Это демонстрирует принцип. Только разница в плотности вызывает подъемную силу, подобно тому, как масло всплывает на поверхность воды.

В этом математическом утверждении 1.1 также «спрятан» тот факт, что единственная энергия, необходимая для создания разницы высот, какой бы малой она ни была, — это преодоление давления из этих пузырьков при давлении воды на выбранной глубине. Если у вас есть разница в высоте, у вас есть потенциальная энергия, и гравитация может быть использована для выполнения работы.

Рисунок 3 – Принципы эрлифта

 Поэтому, если мы позволим воде «переливаться» или «вытекать» из трубы, как показано на рисунке 3, создается восходящий поток. Когда у вас есть поток, у вас есть инерция, и какой бы малой она ни была, небольшая дополнительная инерция со временем может вскоре привести в движение большой водоем. Вот почему это работает и почему у нас есть помповое действие.

 Из стандартной обработки уравнения 1.1 был выведен минимальный расход воздуха, необходимый для начала откачки[7]

Из этого мы можем сделать вывод о минимальных требованиях к воздушному насосу для начала работы при определенном напоре с точки зрения расхода и давления. Таким образом, мы можем установить основные факторы, способствующие течению воды.

 Мы также можем видеть, что если h _S , глубина погружения равна максимальной высоте смеси h _m , особым условием является случай, когда M _S равно 1 и поток Q _am невозможен. Именно то, что мы интуитивно ожидаем. Кроме того, это разница в весе двух жидкостей, управляющих процессом.

 Теперь, когда насос перекачивает, предыдущая статическая схема заменяется динамической моделью, и на движущуюся жидкость воздействуют всевозможные дополнительные факторы. Предсказуемость прекращается. Скорость потока влияет на трение в трубе, на которое влияют диаметр трубы, материал, из которого она изготовлена, отделка внутренней поверхности (рабочих поверхностей) насоса, вязкость жидкости, температура и другие физические свойства жидкости. жидкость.

Наконец, что важно, размер пузырьков, количество пузырьков, скорость образования пузырьков, скорость образования пузырьков по отношению к потоку, динамика пузырьков и динамика потока — все это факторы, превращающие почти линейную зависимость между скоростью насоса и расходом воздуха в полиномиальную кривую.

Рисунок 4 – Скорость подъема в зависимости от размера пузырьков в стояке.

Легко заставить эрлифт работать, трудно предсказать оптимальные условия для различных конструкций, которые мы разрабатываем. Получить самый энергоэффективный насос с самым высоким подъемом и самым большим расходом не так-то просто. Эти факторы работают друг против друга, и мы должны соответствующим образом определять наши потребности и проектировать.

Продолжение следует через день…

Серваас де Кок
23 августа 2015 г.

(Для тех, кто хочет поэкспериментировать, выберите воздушный насос, работающий на наиболее эффективной и безопасной части рабочей кривой, чтобы преодолеть прогнозируемое давление воды. Спросите, если вам нужен совет.

Дополнительная информация

[1]              Фишер, Вальтер, «Лёшер, Карл Имануэль» в: New German Biography (1987) 15, С. 64 ф [электронная версия]; Проверено 15 августа 2015 г. URL: http://www.deutsche-biographie.de/ppn117156299.html 

.

[2]              Википедия. Карл Эмануэль Лешер. [онлайн-версия]; Проверено 15 августа 2015 г. URL https://de.wikipedia.org/wiki/Carl_Emanuel_Löscher

[3]              Хотя обычно слово «воздушный диффузор» предпочтительнее слова «воздушный камень». Технически это звучит более правильно.

[4]               Мы используем диффузор для подачи воздуха для аэробной активности в пруд, но ошибочно думаем, что вся аэрация является результатом контакта пузырьков воздуха с водой. В зависимости от конструкции пруда, размещения диффузора и количества нагнетаемого воздуха большая часть аэрации происходит за счет течения, создаваемого эффектом эрлифта, заменяющего богатую кислородом поверхностную воду на бедную кислородом воду внизу.

[5]               Опыт автора. Необходимо, конечно, проектировать с учетом достаточного количества кислорода для аэробных процессов, требуемых рыбной нагрузкой, режимом кормления и биологическими фильтрами.

[6]               Удельный вес: отношение плотности вещества к плотности (массе той же единицы объема) эталонного вещества. Эталонным веществом почти всегда является вода при температуре 4 ° C (самая плотная) и давлении в одну атмосферу. Удельный вес воды в этом состоянии равен 1,00.

[7]               Todoroki, I., Y. Sato, and T. Honda, 1973, Performance of Airlift Pumps , Bulletin of JSME, Vol. 16, стр. 733-740.

также

Castro, W.E., Zielinski, P.B., Sandifer, P.B., (1975), Рабочие характеристики эрлифтных насосов , Собрание Всемирного общества марикультуры, 6: 451-460

Никлин, Д. Дж., (1963), Эрлифтный насос: теория и оптимизация, Труды Института инженеров-химиков, 41: 29-39.

Эрлифтный насос Martinez: подъем воды воздухом

[Примечание редактора: содержание этой статьи было адаптировано с разрешения Гленна Мартинеса из Olomana Gardens Hawaii. Автор этой статьи, Терри Стрэттон, вместе со своей женой Синди и главой научно-технического отдела Верноном Бердом служат штатными волонтерами в Университете Наций на Гавайях. Команда имеет более чем восьмилетний опыт работы с кампусным учебным центром Natural Farm, который включает в себя создание, эксплуатацию и обучение аквапонике и конфигурациям эрлифтных насосов для систем аквапоники малого и среднего масштаба на Гавайях и в других странах в условиях развития сообщества. Целью следующей статьи является введение концепции эрлифтного насоса и общий обзор конструкции. Добавлено несколько дополнительных ресурсов, а дополнительные вопросы можно направлять Терри Стрэттону по адресу t. [email protected].]

Введение 

Рисунок 1: Система аквапоники, работающая на водяном насосе Airlift в Учебном центре Natural Farm, Университет Наций, Гавайи.

Водяные насосы уже давно являются ключевым компонентом небольших ферм и представляют собой ценные трудосберегающие устройства, которые предлагают множество практических применений. Насосы различных типов регулярно используются для хранения и фильтрации воды, орошения, систем аквакультуры и многого другого. Хотя перекачка воды удобна и полезна, она требует затрат — от необходимого потребления энергии до регулярного обслуживания движущихся частей. Тем не менее, новые разработки в соответствующих технологиях насосов предлагают варианты, которые могут сэкономить деньги, повысить надежность, увеличить срок службы оборудования и предложить некоторые другие преимущества, которые будут представлены в этой статье.

Что такое эрлифтный насос?

Обычный водяной насос использует механическое вращение для непосредственного повышения давления и перемещения воды. Напротив, эрлифтные водяные насосы используют преимущества относительно более легкой плотности воздуха для подъема воды. До недавнего времени эрлифтные насосы были пригодны для подъема воды не более чем на 10–15 см, однако Гленн Мартинес с Гавайев с тех пор поделился с международным сообществом простыми в сборке конструкциями, которые могут легко поднимать воду на высоту от 2 до 3 метров. В определенных конфигурациях эти эрлифты могут поднимать воду намного выше, даже на 30 метров из подземного колодца. В этой статье основное внимание будет уделено только одной из его основных конфигураций, называемой эрлифтным насосом «труба в трубе» (рис. 2). Эта конфигурация чаще всего использовалась для подъема от 400 до 2000 литров воды в час на высоту от 1 до 4 метров, что делает ее очень полезной технологией для широкого спектра систем. Как заметят читатели, эта технология дает особые преимущества системам аквапоники, что и является предполагаемым использованием этих конкретных конструкций.

Рисунок 2: Технические характеристики примера конфигурации водяного насоса Martinez типа «труба в трубе». Фото: Гленн Мартинес из Olomana Gardens Hawaii.

Эрлифтный насос типа «труба в трубе» использует тот факт, что воздух, нагнетаемый под водой, расширяется в виде пузырьков по мере подъема на поверхность с увеличением объема на 10% с глубины 1 метр. Удерживая пузырьки внутри вертикальной трубы небольшого диаметра, эти пузырьки будут действовать как поршень или поршень шприца, поднимая порции воды вверх по мере их подъема. Задействованная физика заполнила бы множество технических статей, но чистый эффект — сильный восходящий поток воды и воздуха. Конструкция Мартинеса основана на теории о том, что большие пузырьки, а не облако маленьких пузырьков, наиболее эффективно поднимают воду.

История инноваций 

Гленн Мартинес, новатор конструкции эрлифтного насоса «труба в трубе», много лет занимается обучением, проектированием и созданием систем аквапоники на своей ферме Olomana Gardens на Гавайях, а также на международном уровне в условиях развития. Он также регулярно консультирует по проектам аквапоники, а несколько лет назад разрабатывал систему аквапоники для местной школы, где подача электроэнергии должна была быть дорогой. Чтобы сделать систему более доступной, он изобрел (или, как любит говорить Гленн, «открыл заново») способ подъема воды из аквариума в аквапонику с помощью инновационной конфигурации воздушного насоса. Вместо того, чтобы прокладывать электрический кабель в глубокой траншее через школьный двор, все, что требовалось, — это неглубокая канава для воздуховода, которую ученики быстро вырыли. В канаве была установлена ​​1-дюймовая труба из ПВХ, соединяющая систему с небольшим воздушным компрессором мощностью 60 Вт, расположенным через дорогу в запираемом классе. Как оказалось, эрлифтный насос, который придумал Гленн, имел множество преимуществ для систем аквапоники и других ситуаций, когда необходимы недорогие и надежные методы подъема воды.

Преимущества эрлифтных насосов

Безопасность

Как показано в приведенной выше истории, обычный водяной насос требует, чтобы электричество было расположено недалеко от источника воды. Электричество и вода, как мы хорошо знаем, могут быть опасной комбинацией, особенно в присутствии детей. Безопасность в отношении электричества в воде должна быть смягчена и серьезно относиться к любым условиям. The Times of India сообщила, что каждый день в Индии на электрическом стуле погибает до 30 человек. Один стажер, работавший над нашими проектами на Филиппинах, недавно обратился к нам за советом, когда его дважды ударило током с помощью обычного насоса; у него просто не было большого опыта работы с электроприборами, в том числе, как расположить удлинители так, чтобы они оставались сухими в сезон дождей. Схемы прерывания замыкания на землю (GFI), если они доступны, могут снизить риск, но имеют тенденцию срабатывать в неподходящее время и требуют ежемесячного тестирования. В качестве альтернативы компрессор для эрлифтного насоса можно легко установить на безопасном расстоянии от воды, чтобы устранить эту потенциальную опасность, что существенно снижает риск. Работники по развитию сообщества могут счесть эту особенность эрлифтных насосов особенно полезной для обеспечения безопасности.

Аэрация воды

Одним из больших преимуществ эрлифтных водяных насосов является их способность аэрировать воду по мере ее подъема. Это может быть очень полезной функцией при включении в системы производства рыбы или в других сценариях, где условия качества воды улучшаются за счет большего количества растворенного кислорода. В некоторых небольших системах аквапоники с низкой плотностью посадки рыбы только эрлифтный насос обеспечивает достаточное количество растворенного кислорода для удовлетворения потребностей рыб. Используемый вместе с обычным аэрационным насосом и аэрационными камнями, эрлифтный насос может обеспечить дополнительное количество растворенного кислорода и защитить рыбу от потери из-за низкого уровня растворенного кислорода.

Сокращение объема технического обслуживания и повышение надежности 

Погружные водяные насосы и обычные внешние насосы подвержены засорению и нуждаются в периодической очистке, включая разборку. Кроме того, песок и песок, которые они всасывают, в конечном итоге изнашивают компоненты, что часто требует замены насоса. Конструкция эрлифтного насоса Martinez может работать не только с мелкими абразивами, но и с мусором, размер которого почти равен диаметру внутренней трубы (от 1 до 1 1/2 дюйма). Это означает, что мелкая рыба, скопления водорослей, несъеденный корм для рыб и т. д. просто выносятся насосом вверх и наружу. В одной из наших систем аквапоники мы провели испытание, в ходе которого бросили 20 кг кофейной гущи в резервуар, чтобы проверить способность эрлифта функционировать без засорения; впечатляюще, он прошел без проблем. В этом видео Гленн демонстрирует способность работать с гравием и другим мусором.

В то же время воздушный компрессор, самый дорогой компонент эрлифтного насоса, невосприимчив к воде. Пресная вода, соленая вода и вода с отложениями для этого насоса одинаковы, поскольку он находится отдельно от источника воды. Кроме того, в случае опорожнения резервуара обычным погружным насосом он быстро выйдет из строя из-за перегрева — воздушный компрессор в эрлифтном насосе просто продолжит работать, готовый к возврату воды.

Мембранные воздушные компрессоры

, идеально подходящие для эрлифтных насосов, также очень легко ремонтировать. Как правило, для замены диафрагм, которые изнашиваются каждые несколько лет, достаточно отвертки. Это просто и намного дешевле, чем замена всего обычного насоса. Кроме того, заменить или переместить компрессор можно так же просто, как отвинтить и снова подсоединить садовый шланг.

Другие преимущества эрлифтного насоса 

В некоторых местах водяной насос уязвим для кражи или вандализма. Поскольку 1-дюймовая труба из ПВХ или отрезок шланга большего диаметра оказывают очень небольшое сопротивление воздушному потоку, воздушный компрессор может быть расположен на расстоянии, заперт отдельно в здании или ящике для хранения.

Эрлифтные насосы

также могут сэкономить деньги за счет меньшего потребления электроэнергии. Мы заменили один погружной насос мощностью 200 Вт на воздушный компрессор мощностью 80 Вт для работы эрлифта. Более низкая потребляемая мощность делает систему с питанием от солнечных панелей более осуществимой. Компания Glenn настроила обычные насосные системы с нагнетанием воздуха, чтобы значительно сократить расходы на подъем воды на высоту 8-10 метров. У нас пока нет опыта в этом, но мы видели, что самодельные эрлифтные насосы также могут быть сконфигурированы для откачки подземных колодцев, где характеристики сопротивления засорению и простоты ремонта будут особенно ценными.

Конструкция эрлифтного насоса «труба в трубе» 

Возможны эрлифтные системы большего объема, которые могут быть оснащены воздушными компрессорами разного размера с трубами соответствующего размера. Наши 110-вольтовые компрессоры имеют мощность от 35 до 110 Вт. Выбор компрессора определяется несколькими факторами, включая высоту, на которую необходимо перекачивать воду, и желаемый объем воды на выходе. Для типичной конфигурации аквапоники «труба в трубе» требуется только воздушный компрессор, способный генерировать начальное давление 5 фунтов на квадратный дюйм (35 кПа), а затем постоянно работать при давлении около 2 фунтов на квадратный дюйм (14 кПа). Компрессоры, на которых работают наши системы аквапоники, производят от 30 до 100 литров воздуха в минуту. На приведенной ниже диаграмме видно, что конечная производительность насоса по объему воды зависит не только от размера компрессора, но и от нескольких других переменных (таблица 1). Компрессор на 100 л/мин не подает больше воды, потому что он качает выше из неглубокой скважины.
Мы стремимся переворачивать объем наших аквариумов не реже одного раза в два часа, и этих насосов более чем достаточно для этого. Магазины снабжения для прудов или более крупные точки снабжения аквариумов могут иметь предпочтительные компрессоры диафрагменного типа (или, альтернативно, поршневые воздушные компрессоры) для этого применения.

Таблица 1: Примеры конфигурации и производительности эрлифтных насосов в UofN Kona.

Критические аспекты проектирования  

Впускная труба 

Описывая одну из ключевых особенностей конфигурации «труба в трубе», Гленн Мартинес дал следующую подсказку: 

Рис. 3: Важные аспекты конструкции всасывающей части насоса, расположенной на дне отстойника. (A.) Было обнаружено, что воздухозаборные «щели» более эффективны, чем множество просверленных отверстий: желтые стрелки обозначают воздух, а синие стрелки — воду. (B.) Изогнутое дно предотвращает засорение впускной трубы. (C.) Конфигурация воздухозаборного узла.

«Последняя версия конфигурации «труба в трубе» избавлена ​​от сверления множества маленьких отверстий. Принято считать, что множество крошечных пузырьков воздуха вытесняют плотность воды, поэтому более легкая вода «всплывает». Однако во время недавней поездки на Филиппины у нас не было ни крошечного бура, ни мотора. У меня была только ножовка, поэтому я просто сделал два пропила друг напротив друга во внутренней трубе лифта. Разрез был сделан на толщину полотна ножовки и примерно на 1 дюйм выше нижнего отверстия большей внешней трубы (рис. 3А)».

Получается, что при включении компрессора вода между наружной обсадной трубой и внутренней подъемной трубой «проталкивается вниз» до тех пор, пока не достигает двух противоположных щелей во внутренней трубе. Воздух входит в каждую щель (прямо напротив друг друга) и буквально режет воду, как нож. После разрезания воды воздушный поток поднимается вверх, одновременно поднимая всю воду во внутренней трубе. Эта порция воздуха поднимает всю воду во внутренней трубе и выходит как одна порция воды. После выпуска первого выброса воздуха, очищающего внутреннюю трубу от воды, в нижнюю часть насоса «труба в трубе» поступает дополнительная вода. После движения вода во внутренней трубе на 50% состоит из воздуха и намного легче, поэтому воздушному компрессору легче перекачивать воду.

Внутренняя труба открыта для исходной воды и срезана под углом, чтобы предотвратить ее полную блокировку (рис. 3В). Нижнее пространство под двумя воздушными прорезями и между внутренней и внешней трубой можно герметизировать без использования изображенных здесь муфты и втулки (например, с помощью изготовленной заглушки), но этот метод удобен при наличии деталей. При таком подходе внутренний «упор» на втулке должен быть спилен, чтобы позволить внутренней трубе полностью пройти через нее, сохраняя при этом герметичное уплотнение. То же самое касается другой втулки в верхней части внешней трубы.

Заявка на маломасштабную аквапонику 

Типичное применение эрлифтного насоса, как в нашем учебном центре Natural Farm на Гавайях, требует подъема от 500 до 1000 литров воды в час, доступной для гравитационного потока через систему аквапоники (рис. 4). В этом случае эрлифтный насос является отличным вариантом, аэрируя воду, когда она поднимается в резервуар наверху. Мы обозначили эту установку для лучшего понимания практического расположения различных компонентов эрлифтного насоса 9.0003

Этот эрлифт перекачивает около 900 литров в час из бака IBC на высоту 1,8 метра в отстойник. Вертикальная 3-дюймовая труба из ПВХ подается через Т-образное соединение в резервуар IBC (рис. 3). Эта 3-дюймовая труба имеет заглушку на дне и служит своего рода «отстойником» для настоящего насоса «труба в трубе». Эта колодезная труба с эрлифтом типа «труба в трубе» внутри проходит на 80 см ниже уровня земли (глубина 1,5 метра была бы лучше, так как объемная производительность насоса увеличилась бы, и мы, вероятно, могли бы использовать меньший воздушный компрессор).