بررسي تجربي تاثير نحوه تزريق گاز بر ميزان تخليه پمپ هوابرآ و بهبود عملكرد آن

Experimental Study of Gas Injection Parameters on the Performance of Air lift Pump and its Improvement

پيچيدگي رفتار جريان­هاي دوفاز در يك مجراي عمودي استوانه ­اي و وابستگي ميزان جريان مخلوط مايع - گاز خروجي به رژيم الگوي جريان از يك سو و وابستگي اين الگو به چگونگي شرايط تزريق گاز به مجراي مذكور مورد تحقيق تجربي قرار گرفته است. عملكرد يك مجراي استوانه ­اي دو فاز كه در بسياري از صنايع به عنوان پمپ هوابرآ شناخته مي­شود، برغم سادگي ساخت و كاربرد آن، رفتاري كاملا وابسته به شرايط بهره ­برداري دارد. در شرايط تزريق شدت جريان گاز ثابت براي آزمايشهاي انجام شده در اين تحقيق، تغيير بازده بيش از 32% مشاهده مي­شود. به منظور بررسي دقيق عوامل موثر بر اين رفتار پمپ هوابرآ و تاثير الگوي جريان دو فاز در مجراي آن، نتايج تاثير شدت جريان حجمي گاز تزريقي، نسبت غوطه ­وري لوله تخليه، قطر لوله و تعداد ورودي هوا بر مقدار شدت جريان خروجي و همچنين عملكرد پمپ به صورت آزمايشگاهي انجام و نتايج تجربي جمع بندي و ارائه شده است. نتايج، نشان دهنده تاثير قابل توجه هريك از اين عوامل بر عملكرد پمپ هوابرآ مي­باشد؛ به ­طوري كه در آزمايشهاي انجام شده كاهش قطرلوله ورودي تزريق هوا از قطر 8 به 5 ميليمتر، بهبود 75 تا 89 درصدي جريان خروجي را بسته به مقدار نسبت غوطه ­وري لوله تخليه نشان مي­دهد. افزايش تعداد نقاط تزريق هوا در آزمايشها از يك به سه مجرا نيز سبب كاهش شدت جريان تخليه به مقداري نزديك به 40% مي شود. كاهش تعداد ورودي هوا و مجراي تزريق گاز باعث افزايش شدت جريان آب خروجي از پمپ و در نتيجه بهبود عملكرد كلي پمپ در شرايط يكسان تغذيه هوا مي شود. بر اين اساس نتايج مذكور نشان دهنده افزايش كارايي پمپ هوابرآ، در شرايط تمركز هندسي گاز تزريقي و بهبود شرايط لازم براي شكل­ گيري الگوي جريان اسلاگ مي­ باشد.

Complex behavior of two phase flow in a vertical cylinder and its dependence on the flow rate of liquid mixture and flow pattern related to injection condition is investigated experimentally. Performance of similar conduit, called Air Lift Pump in many industrial applications, despite its simplicity of construction is highly dependent on operational conditions. As an instance for constant gas injection, Improvement in performance is observed, as much as 32 percent, in this study. The influence of gas injection flow rate, submergence ration, pipe diameter and the number of injection air inlet on the behavior of two-phase flow pattern in the air lift pump is investigated and empirical results are presented. The results indicate a significant impact on the behavior of each of parameters on air lift pump’s performance. The reduce of air injection inlet diameter of 8 to 5 mm, give an improvement of 75% to 89% in operational performance, depending on the submergence ration. Also increase the number of air injection holes from one to three, decreased the flow discharge to close to 40%. Thus reducing the number of air injection inlet holes improves the overall performance of the pump in the similar air flow injection rate. The results indicate an increase in air lift pump efficiency, in terms of the geometrical focus of the injected gas and create the faster conditions to achieve to slough flow pattern.