Equipo de bomba de agua
Al seleccionar el equipo de bombeo, debe considerar si la succión, la elevación y la salida de agua pueden cumplir con los requisitos de diseño. También debe considerar si la profundidad y el diámetro del orificio pueden cumplir con los requisitos del equipo de bombeo. así como transporte y costo. Por ejemplo, cuando el volumen de agua es grande, el agua subterránea es poco profunda y la profundidad es reducida, se puede utilizar una bomba de agua centrífuga. La profundidad de enterramiento o la disminución de la profundidad requiere una alta precisión. Cuando el diámetro del pozo es lo suficientemente grande, se utiliza una bomba para pozos profundos o una bomba sumergible para pozos profundos. Si los requisitos de precisión no son altos y el diámetro del pozo es pequeño, se puede utilizar un compresor de aire (o un compresor de aire, una bomba de aire o un elevador de gas-líquido). Para pozos con diámetro pequeño, enterramiento profundo y pequeño flujo de entrada de agua, se pueden utilizar bombas reciprocantes o bombas de chorro.
(1) Compresor de aire (bomba de aire)
1. Principio de bombeo de agua
El principio de bombeo de agua del compresor de aire es: cuando el compresor de aire está En funcionamiento, se presiona aire comprimido en el pozo y el aire comprimido ingresa a la tubería de agua de manera uniforme a través del mezclador (un tubo con orificios densos), se expande fuera del mezclador y se mezcla con agua para formar una mezcla de agua y aire de color blanco lechoso. Debido a que su gravedad específica es más ligera que la del agua, impulsada por la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la tubería de agua y la expansión del flujo de aire, sube hasta la boca de la tubería y sale. El agua del pozo fluye hacia arriba para reponerla. , logrando así el propósito de bombear agua (Figura 5-2). La cantidad de aire comprimido debe ser la adecuada. Si la cantidad de aire comprimido es insuficiente, no se puede bombear el agua o el flujo de agua es desigual, el flujo pulsará. Si el volumen de aire es demasiado grande, el aire fluirá muy rápidamente en la tubería de agua y ocupará una sección transversal grande, lo que reducirá la eficiencia de la descarga de agua, e incluso el aire ligero no producirá agua.
2. Dispositivos dentro del pozo
Los pozos de bombeo suelen estar equipados con tuberías de aire, tuberías de agua y, a veces, tuberías de medición (especializadas para medir los niveles de agua). El método de instalación básico es concéntrico y paralelo (Figura 5-3a, B). El tipo concéntrico es adecuado para aberturas más pequeñas, pero su entrada de agua es paralela o mayor que la misma abertura porque su área de salida de agua es mayor. El tipo paralelo es adecuado para aberturas más grandes. La instalación en paralelo tiene una mayor eficiencia de extracción de aire y requiere menos aire. Cuando el acuífero está enterrado profundamente y el agua se bombea desde un acuífero parcialmente presurizado o desde un pozo incompleto, la tubería sobre la pared del pozo o el filtro se puede utilizar como tubería de agua (Figura 5-3c) para suministrar gas entre la tubería de agua y el tubería de pared del pozo. Aumente la sección de salida de agua (Figura 5-3d). Aunque estos dispositivos son diferentes, siguen siendo de naturaleza concéntrica o paralela.
Figura 5-2 Diagrama esquemático de la instalación de bombeo del compresor de aire
1—Conducto de aire; 2—Tubo de salida de agua; 3—Mezclador; 4—Tubo de pared del pozo; nivel; b - nivel de agua dinámico; h - la profundidad a la que el mezclador se hunde por debajo del nivel de agua dinámico (profundidad de hundimiento) se refiere a la altura (elevación) desde el nivel de agua dinámico hasta la salida de agua; el nivel natural del agua hasta la salida de agua.
Figura 5-3 Diagrama esquemático de la instalación del conducto de aire de bombeo del compresor de aire
Concéntrico; (b) tipo paralelo; (c) utilizando tuberías de pared perforadas como tuberías de agua; El espacio entre la tubería de agua y la tubería de la pared del túnel envuelve la tubería.
1—Conducto de aire; 2—Tubo de agua; 3—Tubo perforado o tubo de filtro 4—Tubo de medición de agua 5—Mezclador
Si la superficie del agua está enterrada demasiado profunda; el nivel del agua Si la caída es demasiado grande, por ejemplo, cuando el nivel dinámico del agua está a más de 100 m de la superficie del agua, se pueden usar dos compresores de aire para bombear agua en forma de relevo.
Los diámetros de los conductos de aire y de las tuberías de agua también deben coincidir. Si el diámetro de la tubería de agua es demasiado pequeño, la salida de agua será demasiado pequeña; si el diámetro de la tubería de agua es demasiado grande, el agua será desigual y no se bombeará agua uniforme (consulte el manual correspondiente); para combinar las dos tallas). Además, si el espacio entre la tubería de agua y el filtro es demasiado pequeño, fácilmente aumentará el daño al pozo y afectará el movimiento del agua hacia el pozo. El tubo medidor de agua debe ser delgado para que pueda caber en el medidor de nivel de agua.
3. Cálculo de datos relevantes
La eficiencia del compresor de aire y el funcionamiento normal del bombeo de agua dependen en gran medida de la relación de hundimiento. Para elegir el compresor de aire adecuado, es necesario calcular el volumen de suministro de aire y la presión de arranque.
(1) Relación de hundimiento: la profundidad a la que el mezclador se hunde por debajo del nivel dinámico del agua se llama profundidad de hundimiento (H), la altura desde el nivel dinámico del agua hasta la salida se llama cabeza (H ), y la altura desde el centro del mezclador hasta La distancia desde la salida se llama altura de elevación (H h) de la mezcla de vapor de agua (Figura 5-2), y la relación entre la profundidad de hundimiento y la altura de elevación se llama relación de hundimiento (α), es decir:
Geología Hidrológica Profesional
Cuanto mayor sea la relación de hundimiento, mayor será la eficiencia y menor será el volumen de aire (es decir, aire- consumo de proporción de agua) requerido para aumentar el volumen de agua unitario. Sin embargo, cuanto mayor es α, mayor es la presión de arranque requerida, que está limitada por la presión del compresor de aire. Por lo tanto, generalmente se requiere que α sea 50 ~ 60. Si se utiliza un mezclador multietapa (varios mezcladores en serie), α puede ser tan bajo como 30. Las profundidades óptimas para los conductos eólicos se pueden encontrar en los manuales de hidrogeología.
(2) Cálculo del volumen de aire: La cantidad de aire comprimido V0 (m3) necesaria para levantar 1m3 de agua cada vez es:
Hidrogeología Profesional
Dónde K es un número empírico, que se puede calcular como K=2,17 · 0,016h. Para la fórmula anterior basada en el gas ideal, es un número empírico positivo.
Cuando la salida de agua es Q (m3/h), el volumen de aire requerido Vn (m3/min) es:
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( 3) Cálculo de la presión de arranque (P0) durante el bombeo;
P0 = P δP≈0.1(H H-h0 2)(5-4)
Donde: p es la presión hidrostática ( PA) desde el centro del mezclador hasta el nivel natural del agua; δP es la resistencia del conducto de aire, generalmente 1,96×104 Pa es la altura desde el nivel natural del agua hasta la salida del agua (m).
La fórmula de cálculo de la presión del viento de trabajo durante el bombeo es:
Pn=0.1(H LP) (5-5)
Donde: Pn es la presión del viento de trabajo presión del viento La presión (PA); es la pérdida de presión durante el suministro de agua (convertida en metros), no más de 5, generalmente de 2 a 3.
(2) Bombas de agua
Las bombas comúnmente utilizadas en las pruebas de bombeo incluyen principalmente bombas centrífugas, bombas para pozos profundos, bombas sumergibles y bombas de chorro.
(1) Bomba centrífuga: La bomba centrífuga funciona utilizando la fuerza centrífuga generada por el agua cuando gira el impulsor. El dispositivo de una bomba centrífuga se compone principalmente de una carcasa de bomba, un eje de bomba, un impulsor, un tubo de succión y un tubo de descarga. Las bombas centrífugas se pueden dividir en bombas centrífugas de una sola etapa y succión simple, bombas centrífugas de una etapa y doble succión y bombas segmentadas de múltiples etapas. Las bombas centrífugas son las más utilizadas. El rango de succión de una bomba centrífuga es teóricamente de 10 m, pero debido a la pérdida de carga cuando el agua fluye en la tubería de succión, en realidad es de 7 a 9 m. Antes de arrancar la bomba centrífuga, la carcasa de la bomba y el tubo de succión deben llenarse con agua antes de accionar el motor.
(2) Bomba de pozo profundo: Es una bomba vertical que extrae agua subterránea de pozos profundos. Generalmente consta de tres partes: malla filtrante, tubo de succión y cuerpo de la bomba, tubo ascendente y eje de transmisión, base de la bomba y motor. Las dos primeras partes están ubicadas bajo tierra y la última parte está ubicada sobre el pozo. Las bombas para pozos profundos suelen ser impulsores de varias etapas. Cuantas más etapas, mayor será el ascenso. La altura de algunas bombas para pozos profundos supera los 100 metros.
(3) Bomba sumergible: Es una bomba que integra una bomba y un motor y se sumerge en agua para levantar y transportar agua. Debido a que la bomba sumergible funciona bajo el agua, el motor sumergible debe tener una estructura especial. La parte de trabajo de la bomba sumergible es generalmente una bomba centrífuga vertical de flujo dividido, de múltiples etapas y de succión única, y su estructura básica es similar a la de una bomba de pozo profundo. Las bombas sumergibles se pueden dividir en bombas sumergibles para pozos profundos y bombas sumergibles de superficie de trabajo según sus diferentes aplicaciones. En comparación con las bombas para pozos profundos, las bombas sumergibles para pozos profundos tienen las ventajas de ser livianas, silenciosas, de instalación y mantenimiento simples y se han utilizado ampliamente en los últimos años.
(4) Bomba de chorro: utiliza la energía del flujo de agua a alta velocidad para transportar agua. Después de que el flujo de agua de la bomba alternativa equipada en la plataforma de perforación pasa a través de la tubería de perforación (tubería de entrada de agua), el haz expulsado de la boquilla genera una presión negativa a su alrededor, atrayendo el agua del pozo circundante y fluyendo hacia el inyector frente a la boquilla. . El agua del pozo se repone a través de la entrada de agua, que es el proceso de absorción de agua de la bomba de chorro. El agua que fluye a través del dispositivo de prevención de reventones se ve obligada a fluir desde el orificio de salida hacia la tubería de salida debido al impacto continuo de alta presión del caudal. Se eleva junto con el agua en circulación y se descarga a la superficie, completando el bombeo de agua. función. Debido a que la energía para elevar el agua subterránea es proporcionada por la energía potencial de presión de la bomba de agua, su altura de bombeo está limitada por la presión de la bomba de agua y la cantidad de agua bombeada también está determinada por la cantidad de agua bombeada.