Experimental Study of Air Lift Pump Delivery Rate

Kalenik, M.; Chalecki, M.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Experimental Study of Air Lift Pump Delivery Rate

Autorzy

Kalenik M. , Chalecki M.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Eksperymentalne badania wydajności powietrznego podnośnika

Języki publikacji

Abstrakty

This paper presents analysis of results of investigations of flow rate of sand (Q_s) and water (Q_w) in an air lift pump. The investigations were performed on an air lift pump test rig, constructed in a laboratory on a scale of 1:1. The paper describes the construction and working principle of this air lift pump test rig and presents a methodology of derivation of empirical formulas for calculation of sand and water flow rate. A comparative analysis of the values of the sand and water flow rate obtained in direct measurements with analogical values of flow rate calculated with use of the derived empirical formulas was carried out. The research scope encompassed the derivation of the aforementioned empirical formulas in the PVC air lift pump with the internal diameter of the discharge pipe d = 0.03 m by the fixed sand-water mix delivery heads H: 0.40 m, 0.80 m, 1.20 m. To derive the empirical formulas for calculation of the sand and water flow rate, dimensional analysis and multiple regression was applied. In the air lift pump being tested, the water and sand flow rate felt along with the rise in the delivery head and the water flow rate was higher than the sand flow rate. Air pressure in such devices cannot be lower than 110 kPa and cannot exceed 150 kPa as for higher values of air pressure the sand and water flow rate starts to fall. The values of the sand and water flow rate calculated with use of the derived formulas coincide very well with the values determined from the direct measurements.

W artykule przedstawiono analizę wyników badań natężenia przepływu piasku (Q_s) i wody (Q_w) w podnośniku powietrznym. Badania wykonywano na wybudowanym w laboratorium w skali 1:1 stanowisku do badania podnośnika powietrznego. W artykule przedstawiono budowę i zasadę działania stanowiska badawczego oraz omówiono metodykę wyznaczenia empirycznych wzorów do obliczania natężenia przepływu piasku i wody. Przeprowadzono analizę porównawczą wartości natężenia przepływu piasku i wody wyznaczonych z bezpośrednich pomiarów z wartościami obliczonymi za pomocą wyznaczonych empirycznych wzorów. Zakres badań obejmował wyprowadzenie wzorów do obliczania natężenia przepływu piasku i wody w podnośniku powietrznym z tworzywa sztucznego PVC o średnicy wewnętrznej rurociągu tłocznego d = 0,03 m, przy zadanej wysokości podnoszenia mieszaniny piasku i wody H: 0,40 m, 0,80 m, 1,20 m. Do wyznaczenia empirycznych wzorów do obliczania natężenia przepływu piasku i wody zastosowano analizę wymiarową i metodę regresji wielokrotnej. W badanej konstrukcji podnośnika powietrznego wraz ze wzrostem wysokości podnoszenia mieszaniny piasku i wody, natężenie przepływu piasku i wody malało, a wartości natężenia przepływu wody były większe w stosunku do wartości natężenia przepływu piasku. W badanym urządzeniu ciśnienie powietrza nie może być mniejsze niż 110 kPa i nie powinno przekraczać 150 kPa, ponieważ przy wyższych ciśnieniach powietrza natężenie przepływu piasku i wody zaczynało spadać. Wartości natężenia przepływu piasku i wody obliczone za pomocą wyprowadzonych wzorów, bardzo dobrze pokrywały się z wartościami wyznaczonymi z bezpośrednich pomiarów.

Słowa kluczowe

air-lift pump air injector three-phase flow sand flow rate water flow rate

podnośnik powietrzny mieszacz przepływ trójfazowy natężenie przepływu piasku natężenie przepływu wody

Wydawca

Politechnika Koszalińska

Czasopismo

Rocznik Ochrona Środowiska

Rocznik

2018

Tom

Tom 20, cz. 1

Strony

221--240

Opis fizyczny

Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Kalenik M.

Warsaw University of Life Sciences – SGGW

autor

Chalecki M.

Warsaw University of Life Sciences – SGGW

Bibliografia

1. Barrut, B., Blancheton, J-P., Champagne, J-Y., Grasmick, A. (2012). Mass transfer efficiency of a vacuum air lift – application to water recycling in aquaculture systems. Aquacultural Engineering, 46, 18-26.
2. Esen, I. I. (2010). Experimental investigation of a rectangular airlift pump. Advances in Civil Engineering, ID 789547, 5, doi:10.1155/2010/789547.
3. Fan, W., Chen, J., Pan, Y., Huang, H., Chen, C-T. A., Chen, Y. (2013). Experimental study on the performance of air-lift pump for artificial upwelling. Ocean Engineering, 59, 47-57.
4. Fujimoto, H., Murakami, S., Amura, A., Takuda, H. (2004). Effect of local pipe bends on pump performance of a small air-lift system in transporting solid particles. International Journal of Heat and Fluid Flow, 25, 996-1005.
5. Hanafizadeh, P., Ghanbarzadeh, S., Saidi, M. H. (2011). Visual technique for detection of gas–liquid two-phase flow regime in the air lift pump. Journal of Petroleum Science and Engineering, 75, 327-335.
6. Kalenik, M. (2015). Badania modelowe sprawności powietrznego podnośnika cieczy. Ochrona Środowiska, 37(4), 39-46.
7. Kalenik, M. (2017). Badania modelowe strumienia objętości piasku i wody w podnośniku powietrznym. Ochrona Środowiska, 39(1), 45-52.
8. Kalenik, M., Malarski, M. (2018). Badania wydajności powietrznego podnośnika wyposażonego w mieszacz z perforowaną gumową membraną. Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus, 17(1), 21-31.
9. Kassab, S. Z., Kandil, H. A., Warda, H. A., Ahmedb, W. H. (2007). Experimental and analytical investigations of airlift pumps operating in three-phase flow. Chemical Engineering Journal, 131, 273-281.
10. Kassab, S. Z., Kandil, H. A., Warda, H. A., Ahmed, W. H. (2009). Air-lift pumps characteristics under two-phase flow conditions. International Journal of Heat and Fluid Flow, 30, 88-98.
11. Kim, S. H., Sohn, C. H., Hwang, J. Y. (2014). Effects of tube diameter and submergence ratio on bubble pattern and performance of air-lift pump. International Journal Multiphase Flow, 58, 195-204.
12. Kokar, M. (1979). Zarys procedury formułowania praw fizycznych w języku analizy wymiarowej. Inżynieria Chemiczna, 9(2), 361-369.
13. Mahrous, A.-F. (2013). Experimental study of airlift pump performance with sshaped riser tube bend. International Journal Engineering and Manufacturing, 1, 1-12.
14. Meng, Q., Wang, C., Chen, Y., Chen, J. (2013). A simplified CFD model for air-lift artificial upwelling. Ocean Engineering, 72, 267-276.
15. Orzechowski, Z., Prywer, J., Zarzycki, R. (2001). Zadania z mechaniki płynów w inżynierii środowiska. Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne.
16. Sawicki, J.M. (2004). Aerated grit chambers hydraulic design equations. Journal of Environmental Engineering, 130(9), 1050–1058.
17. Skoczko, I., Ofman, P., Szatyłowicz, E. (2016). Zastosowanie sztucznych sieci neuronowych do modelowania procesu oczyszczania ścieków w małej oczyszczalni ścieków. Rocznik Ochrona Środowiska, 18, 493-506.
18. Skoczko, I., Struk-Sokołowska, J., Ofman, P. (2017). Modelowanie zmian parametrów ścieków oczyszczonych z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych. Rocznik Ochrona Środowiska, 19, 633-650.
19. Solecki, T. (2010). Analiza i ocena możliwości renowacji odwiertu w uzdrowisku Połczyn. Wiertnictwo Nafta Gaz, 27(3), 617-627.
20. Tighzert, H., Brahimi, M., Kechroud, N., Benabbas, F. (2013). Effect of submergence ratio on the liquid phase velocity, efficiency and void fraction in an air-lift pump. Journal of Petroleum Science and Engineering, 110, 155-161.
21. Wahba, E.M., Gadalla, M.A., Abueidda, D., Dalaq, A., Hafiz, H., Elawadi, K., Issa, R. (2014). On the Performance of Air-Lift Pumps: from Analytical Models to Large Eddy Simulation. Journal of Fluids Engineering, 136(11), 1-7.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-b05b379e-54e6-481e-8b25-ecce1b9cf3d0