Н.М. Белковский, руководитель предприятия НПП Салмо.Ру
Аннотация
В статье рассматриваются показатели, характеризующие эффективность работы аэраторов при различных концентрациях кислорода в воде. Показано, что при повышении концентрации кислорода с 30 до 80 % нормального насыщения количество кислорода, растворяемого аэраторами в расчете на 1 кВт•час, снижается более чем в 2 раза : с 300 до 140 г кислорода на 1 кВт•час. Сравнительные испытания аэраторов известного европейского производителя и отечественной Салмо.Ру одинаковой мощности 0,75 кВт показали практически полную идентичность по производительности (по количеству растворенного кислорода на 1 кВт•час).
Сравнение производительности аэраторов по растворенному кислороду
Введение
В современной аквакультуре аэраторы стали важнейшим средством интенсификации производства. Благодаря аэрации рыбопродуктивность водоемов может возрасти в несколько раз. Однако для того, чтобы объективно оценить потребности водоема в аэрационных мощностях, необходимо по крайней мере иметь количественные показатели, характеризующие массу кислорода, растворяемого аэратором в воде в единицу времени в расчете на единицу электрической мощности. Вполне очевидно, что в зависимости от исходного содержания кислорода производительность аэратора будет разной: максимальная производительность будет при нулевой концентрации кислорода, а минимальная при содержании, близком к нормальному насыщению. Абсолютные показатели интенсивности растворения кислорода помимо содержания кислорода зависят также от температуры воды, ее солености, атмосферного давления и других менее значимых факторов.
Цели и задачи исследования
Цель исследований заключалась в том, чтобы определить, какое количество кислорода растворяется в воде за единицу времени при работе аэратора в зависимости от исходного содержания кислорода в расчете на единицу мощности аэратора. В исследованиях были использованы два аэратора разных производителей: аэратор известного европейского производителя мощностью 0,75 кВт и аэратор Поток АК той же мощности 0,75 кВт от фирмы Салмо.Ру (Россия).
Материал и методика
Оба аэратора имеют сходную конструкцию, которая получила широкое распространение в аэраторах разных производителей во всем мире. Вал погружного двигателя жестко соединен с гребным винтом, в ступице которого имеются отверстия для прохода воздуха. При работе винта на его срезе возникает зона разрежения, в которую поступает атмосферный воздух, интенсивно смешиваясь с водой и образуя водо-воздушную смесь. Фото испытывавшихся аэраторов представлено на рис 1.
![Рис.1 Аэраторы Поток АК 0,75 (слева) и аэратор той же мощности 0,75 кВт известного европейского производителя Рис.1 Аэраторы Поток АК 0,75 (слева) и аэратор той же мощности 0,75 кВт известного европейского производителя](/upload/medialibrary/fd0/kt8k9msfa7hgctsw1q4a3wglmkhzysek/pic1bx4.jpg)
Рис.1 Аэраторы Поток АК 0,75 (слева) и аэратор той же мощности 0,75 кВт известного европейского производителя
Эксперименты проводились в бассейне с объемом воды 5,6 м3. Исходная концентрация, с которой начинались измерения, составляла 30 % от нормального насыщения. Это значение было выбрано исходя из следующих соображений. Нулевое содержание кислорода безусловно позволило бы продемонстрировать максимально возможную производительность аэратора. Однако в рыбоводстве нулевое содержание кислорода — это уже форс-мажорная ситуация, и ориентироваться на показатели аэратора, работающего при отсутствии кислорода в воде, было бы ошибкой. Мы решили использовать в качестве начальной точки содержание кислорода, равное 30 % от нормального насыщения. При этом уровне большинство видов рыб остаются живыми и еще есть возможность избежать их гибели. Кроме того, создать нулевое содержание кислорода в воде гораздо сложнее, чем, например, содержание 30 %.
Для того, чтобы частично удалить из воды растворенный кислород и привести его содержание к 30 % нормального насыщения мы использовали метод отдувки кислорода с помощью инертного газа — аргона. В бассейн помещался обычный аэратор, к воздухозаборной трубке которого подсоединялся шланг от баллона с аргоном. Аргон подавался через редуктор и расходомер. Для того, чтобы снизить содержание кислорода в бассейне объемом 5,6 м3 требовалось обычно 30–40 минут.
Температура воды во время экспериментов не менялась и составляла 17,1 °С. Содержание кислорода измерялось с помощью тремооксиметра OxyGard Polaris TGP, который был предварительно откалиброван и проверен. После того, как в бассейне устанавливалась требуемая концентрация кислорода, в бассейн помещался испытуемый аэратор, включался секундомер и концентрация кислорода измерялась оксиметром каждую минуту. Количество растворенного кислорода в расчете на 1 кВт рассчитывалось следующим образом
(C2–C1)•V•60
Q(c, t) = —————— ,
(T2–T1)•W
где Q(c, t) — количество кислорода, растворяющегося в воде в течение одного часа при концентрации кислорода (с) и температуре воды (t) в расчете на 1 кВт, г О2/кВт•час;
С2 и С1 — концентрация кислорода в конце и начале периода измерения, г/м3;
V — объем бассейна, м3;
60 — число минут в часе;
T2 и T1 — время начала и конца интервала измерения, минуты. В нашем эксперименте разница Т2 – Т1 составляла 1 минуту;
W — мощность электродвигателя аэратора, кВт, в нашем эксперименте мощность W аэраторов составляла 0,75 кВт.
Подставив фактические значения в формулу получим
(C2–C1)•5,6•60
Q(c, t) = ——————— =
1•0,75
= (C2–C1)•448 гО2/(кВт•час)
Результаты и обсуждение
На Рис. 2 показаны первичные данные, полученные при измерениях. Опыты проводились в двойной повторности. На оси Y отмечена концентрация кислорода в г/м3, на оси Х - время проведения измерений с интервалом в 1 минуту. В начальный период измерений, когда концентрация кислорода была близка к 30% насыщения, аэратор известного европейского производителя растворял 392 г/кВт•час, а аэратор Поток АК растворял 386 г/кВт•час, разница по этому показателю составляла менее 2% и была статистически недостоверной. В конце измерений, когда содержание кислорода приблизилось к 90% насыщения, аэраторы растворяли одинаковое количество кислорода : 112 г/кВт•час. Производительность по растворению кислорода при увеличении насыщения с 30 до 90% снизилась в 3,5 раза.
![Рис.2 Концентрация кислорода в бассейне с интервалом в 1 минуту Рис.2 Концентрация кислорода в бассейне с интервалом в 1 минуту](/upload/medialibrary/58d/pic2e.png)
Рис.2 Концентрация кислорода в бассейне с интервалом в 1 минуту
Таким образом оба аэратора показали практически полную идентичность по производительности. Необходимо особо отметить, что эффективность аэрации в первую очередь зависит от того, насколько вода насыщена кислородом. При прочих равных условиях решающее преимущество получит тот аэратор, который будет использовать для аэрации воду с минимальным содержанием кислорода. Это соображение положено в основу конструкции аэраторов серии Поток.
Большинство моделей наших аэраторов отличаются тем, что двигатель и винт размещены внутри трубчатого кожуха, что наделяет аэраторы возможностью закачивать воду из глубины водоема, превращая аэраторы отчасти в пропеллерные насосы (Рис. 2 и Рис. 3).
Известно, что в поверхностных водоемах содержание кислорода, как правило, не одинаково на разных глубинах. С ростом глубины кислород обычно падает. Аэрация придонных, обедненных кислородом слоев воды будет в несколько раз эффективнее, чем аэрация поверхностных слоев. Иными словами, одинаковые по мощности аэраторы будут по разному насыщать водоем кислородом, если один из них аэрирует максимально обескислороженную воду, а другой воду, более насыщенную кислородом. Любой аэратор серии Поток ( за исключением аэраторов Поток АК ) способен забирать для аэрации воду с глубины с помощью рукава или водозаборной трубы, одеваемой на трубчатый кожух, который имеет стандартные присоединительные размеры. Эта особенность аэраторов отражена в патенте №147189 от 15.04.2014 ( заявка №2014114659), который защищает конструктивные отличия данных моделей.
Другой особенностью наших аэраторов является то, что они имеют большие углы регулировки наклона двигателя относительно горизонта. Это позволяет направлять поток водо-воздушной смеси в глубину водоема, что также повышает эффективность аэрации. Механизм регулировки хорошо виден на рис. 3.
![Рис.3 Внешний вид аэратора Поток Универсал. Двигатель помещен внутрь трубчатого кожуха Рис.3 Внешний вид аэратора Поток Универсал. Двигатель помещен внутрь трубчатого кожуха](/upload/medialibrary/a48/pic3.jpg)
Рис.3 Внешний вид аэратора Поток Универсал. Двигатель помещен внутрь трубчатого кожуха
![Рис.4 Отверстия для забора глубинных слоев воды Рис.4 Отверстия для забора глубинных слоев воды](/upload/medialibrary/7b9/pic4.jpg)
Рис.4 Отверстия для забора глубинных слоев воды
Способность аэраторов серии Поток обрабатывать воду в глубине водоема, значительные углы регулировки наклона моторного модуля выгодно отличают аэраторы, выпускаемые нашим предприятием, а их удельная производительность по кислороду при прочих равных условиях не уступает зарубежным моделям.