Performance tests of an airlift pump equipped with a perforated rubber diaphragm mixer

• Autorzy: Kalenik M. , Malarski M.

Warianty tytułu

PL

Badania wydajności powietrznego podnośnika wyposażonego w mieszacz z perforowaną gumową membraną

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an analysis of the tests of an airlift pump that has pumped water Qw or a mixture of water with sand Qw + Qs . The research included a determination of performance and efficiency characteristics for an airlift pump with internal diameter of the discharge pipeline d = 0.04 m equipped with a PM 50 air mixer with perforated rubber diaphragm. The tests were carried out for three lifting heights of water and a mixture of water and sand H: 0.40, 0.80, 1.20 m, with a fixed length of the discharge pipeline submergence h = 0.80 m. It was found that water flow rate Qw and the mixture of water Qw with sand Qs flow rate increased with the growth of the airflow rate Qp, reaching maximum and then decreasing. Whereas with the rise of lifting height of water or the mixture of water with sand H, the water Qw and the mixture of water Qw with sand Qs flow rate decreased. It has been shown that the airflow rate in this type of installation during the discharge of the water cannot be less than 5,0 m³ · h⁻¹ and should not exceed 16,0 m³ · h⁻¹. When the mixture of water with sand is discharged, airflow also cannot be less than 9.80 m³ · h⁻¹ and should not exceed 17.0 m³ · h⁻¹. The airlift pump efficiency η decreased with a rise of mixture of water with sand lifting height.

PL

W artykule przedstawiono analizę wyników badań laboratoryjnych powietrznego podnośnika, który tłoczył wodę z wydajnością Qw lub mieszaninę wody i piasku Qw + Qs . Zakres badań obejmował wyznaczenie charakterystyk wydajności isprawności pracy powietrznego podnośnika o średnicy wewnętrznej rurociągu tłocznego d = 0,04 m, wyposażonego w mieszacz typu PM 50 z perforowaną gumową membraną. Badania wykonano dla trzech wysokości podnoszenia wody oraz mieszaniny wody i piasku H: 0,40, 0,80, 1,20 m, przy stałej długość zanurzenia rurociągu tłocznego h = 0,80 m. Stwierdzono, że natężenie przepływu wody Qw oraz mieszaniny wody Qw i piasku Qs rosło wraz ze wzrostem natężenia przepływu powietrza Qp, osiągając maksimum, a następnie malało. Natomiast wraz ze wzrostem wysokości podnoszenia wody lub mieszaniny wody i piasku H, natężenie przepływu wody Qw, jak również mieszaniny wody Qw i piasku Qs malało. Wykazano, że natężenie przepływu powietrza w tego typu urządzeniu podczas tłoczenia wody nie może być mniejsze niż 5,0 m³ · h⁻¹ i nie powinno przekraczać 16,0 m³ · h⁻¹. Podczas tłoczenia mieszaniny wody Qw i piasku Qs również nie może być mniejsze niż 9,80 m³ · h⁻¹ i nie powinno przekraczać 17,0 m³ · h⁻¹. Sprawność η badanego powietrznego podnośnika malała wraz ze wzrostem wysokości podnoszenia mieszaniny wody i piasku.

Słowa kluczowe

EN

performance test; airlift pump; water flow; air flow; sand flow; flow rate; two-phase flow; three-phase flow; mixer

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2018
• Tom: 17
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.19-28,fig.,ref.

Twórcy

autor

Kalenik M.

• Department of Civil Engineering, Institute of Waterworks and Sewerage System, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

autor

Malarski M.

• Department of Civil Engineering, Institute of Waterworks and Sewerage System, Faculty of Civil and Environmental Engineering, Warsaw University of Life Sciences, Nowoursynowska 159, 02-776 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 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. Aquacult. Eng., 46, 18–26.
• Blazejewski, R., Matz, R. (2012). Design flows for pressure sewers. Environ. Prot. Eng., 38(2), 157–170.
• Bugajski, P., Chmielowski, K., Kaczor, G. (2016). Wpływ wielkości dopływu wód opadowych na skład ścieków surowych w małym systemie kanalizacyjnym. Acta. Sci. Pol., Formatio Circumiectus, 15(2), 3–11.
• De Cachard, F., Delhaye, J.M. (1996). A slug-churn flow model for small-diameter airlift pumps. Int. J. Multiph. Flow, 22(4), 627–649.
• Esen, I.I. (2010). Experimental investigation of a rectangular air lift pump. Adv. Civil Eng., ID 789547.
• 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 Eng., 59, 47–57.
• Fujimoto, H., Murakami, S., Omura, A., Takuda, H. (2004). Effect of local pipe bends on pump performance of a small air-lift system in transporting solid particles. Int. J. Heat Fluid Flow, 25, 996–1005.
• Hanafizadeh, P., Ghanbarzadeh, S., Saidi M.H. (2011). Visual technique for detection of gas–liquid two-phase flow regime in the air lift pump. J. Pet. Sci. Eng., 75, 327–335.
• Kalenik, M. (2008). Experimental investigations of hydraulic resistance on lifts in pipelines of a vacuum sewage system. Environ. Prot. Eng., 34(3), 65–73.
• Kalenik, M., Przybylski, P. (2011). Eksperymentalne badania hydraulicznych warunków pracy powietrznego podnośnika. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 6, 219–223.
• Kalenik, M. (2014a). Eksperymental investigations of interface valve flow capacity in the RoeVac type vacuum sewage system. Environ. Prot. Eng., 40(3), 127-138.
• Kalenik, M. (2014b). Skuteczność oczyszczania ścieków w gruncie piaszczystym z warstwą naturalnego klinoptylolitu. Ochr. Sr., 36(3), 43–48.
• Kalenik, M. (2015a). Empirical formulas for calculation of negative pressure difference in vacuum pipelines. Water, 7(10), 5284–5304.
• Kalenik, M. (2015b). Badania modelowe sprawności powietrznego podnośnika cieczy. Ochr. Sr., 37(4), 39–46.
• Kalenik, M. (2015c). Investigations of hydraulic operating conditions of air lift pump with three types of air-water mixers. Ann. Warsaw Univ. Life Sci. – SGGW, Land Reclam., 47(1), 69–85.
• Kalenik, M. (2017). Badania modelowe strumienia objętości piasku i wody w podnośniku powietrznym. Ochr. Sr., 39(1), 45–52.
• 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. Chem. Eng. J., 131, 273–281.
• Kassab, S.Z., Kandil, H.A., Warda, H.A., Ahmed, W.H. (2009). Air-lift pumps characteristics under two-phase flow conditions. Int. J. Heat Fluid Flow, 30, 88–98.
• Khalil, M.F., Elshorbagy, K.A., Kassab, S.Z., Fahmy, R.I. (1999). Effect of air injection method on the performance of an air lift pump. Int. J. Heat Fluid Flow, 20, 598–604.
• 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. Int. J. Multiph. Flow, 58, 195–204.
• Koda, E., Miszkowska, A., Sieczka, A. (2017). Levels of Organic Pollution Indicators in Groundwater at the Old Landfill and Waste Management Site. Appl. Sci., 7(6), 638.
• Mahrous, A.-F. (2012). Numerical Study of Solid Particles-Based Airlift Pump Performance. Wseas Trans. Appl. and Theor. Mech., 7(3), 221–230.
• Mahrous, A.-F. (2013a). Experimental study of airlift pump performance with s-shaped riser tube bend. I. J. Engineering and Manufacturing, 1, 1–12.
• Mahrous, A.-F. (2013b). Performance study of an air-lift pump with bent riser tube. Wseas Trans. Appl. Theor. Mech., 8(2), 136–145.
• Mahrous, A.-F. (2014). Performance of airlift pumps: single -stage vs. multistage air injection. Am. J. Mech. Eng., 2(1), 28–33.
• Meng, Q., Wang, C., Chen, Y., Chen, J. (2013). A simplified CFD model for air-lift artificial upwelling. Ocean Eng., 72, 267–276.
• Nicklin, D. J. (1963). The air lift pump: theory and optimization. Trans. Inst. Chem. Eng., 41, 29–39.
• Pickert, F. (1932). The theory of the air-lift pump. Engineering, 34,19–20.
• Polonski, M. (2015). Application of the work breakdown structure in determining cost buffers in construction schedules. Archives of Civil Engineering, 61(1), 147–161.
• Rybka, I., Bondar-Nowakowska, E., Polonski, M. (2016). Causes and effects of adverse events during water supply and sewerage system constructions. Archives of Civil Engineering, 62(1), 173-184.
• Sawicki, J.M. (2004). Aerated grit chambers hydraulic design equations. J. Environ. Eng., 130(9), 1050–1058.
• Sawicki J., Pawłowska A. (1999). Energy balance for air lifting pumps. Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 46, 63–72.
• Solecki, T. (2010). Analiza i ocena możliwości renowacji odwiertu w uzdrowisku Połczyn. Wiertnictwo Nafta Gaz, 27(3), 617–627.
• Spychała, M., (2016). Skuteczność filtrów włókninowych do oczyszczania ścieków w warunkach stałego poziomu piętrzenia. Acta. Sci. Pol., Formatio Circumiectus, 15(1), 19–34.
• 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. J. Pet. Sci. Eng, 110, 155–161.
• 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. J. Fluids Eng., 136(11), 1–7.
• Wichowski, P., Zalewska, K. (2015). Eksperymentalne badania usuwania zawiesiny mineralnej z syfonów kanalizacji deszczowej. Rocz. Ochr. Sr., 17, 1642–1659.
• Yoshinaga, T., Sato, Y. (1996). Performance of an air-lift pump for conveying coarse particles. Int. J. Multiph. Flow, 22(2), 223–238.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2018.17.1.19