La pompe à impulsions est un dispositif mécanique simple alimenté par l'eau, également connu sous le nom de pompe à bulles. Les composants de cette pompe ont été utilisés à diverses fins, notamment l'extraction d'huile ou dans des cycles de réfrigération. Les pompes à bulles actionnées par la chaleur sont les plus courantes, mais cette conception particulière de pompe à impulsions utilisant le flux turbulent d'un flux pour piéger l'air n'est pas encore devenue courante. Les deux principaux avantages de cette pompe sont qu'elle ne comporte aucune pièce mécanique ou mobile et qu'elle n'utilise aucun produit chimique, uniquement l'eau d'un ruisseau. Une fois installée près d’un ruisseau, la pompe peut soulever l’eau en utilisant uniquement l’énergie du ruisseau.
J'autorise la réutilisation et l'adaptation de toutes les images et gifs animés que j'ai produits dans le passé pour ce projet. Brian White, 3 mai 2010
Contenu
Informations d'arrière-plan
Aperçu
La pompe à impulsions est une combinaison d'un trompe et d'une pompe de levage d'air . Installée à proximité d'un cours d'eau, la pompe pulsée peut pomper l'eau jusqu'à une hauteur supérieure au niveau du cours d'eau. Cela permet d'accéder facilement aux ruisseaux situés dans des endroits difficiles d'accès, ou à l'eau d'un ruisseau d'être acheminée vers un autre endroit, à des fins d'irrigation ou d'eau potable.
La pompe à impulsions utilise simplement la partie trompe pour alimenter la partie airlift. Une vidéo expliquant la pompe peut être visionnée ici.
Avantages
Comme mentionné dans la section Introduction, les principaux avantages de la pompe sont doubles. Premièrement, cette conception de pompe à impulsions ne contient aucun composant chimique, comme cela est courant dans les pompes à bulles thermiques, qui fonctionnent selon des principes similaires (voir Pompes à bulles thermiques ci-dessous). Cela permet à la pompe d'être utilisée pour une grande variété de tâches nécessitant le pompage d'eau non contaminée, telles que l'irrigation et le pompage d'eau potable. De plus, le fait de ne nécessiter aucun produit chimique et d’utiliser l’eau du ruisseau disponible comme fluide de pompage réduit considérablement le coût de la pompe.
Deuxièmement, la pompe à impulsions ne comporte aucun composant mobile. Une fois installée, cette pompe utilise le flux turbulent du flux pour emprisonner l'air et la gravité pour le comprimer (voir la section Principe de fonctionnement ci-dessous) pour pomper un partie de l'eau à une hauteur supérieure à celle du ruisseau. Aucun composant mécanique, généralement plus coûteux et plus difficile à installer, n'est requis.
En plus de ces avantages, il a également été affirmé que les pompes à impulsions avaient un effet positif sur la qualité de l'eau en augmentant la teneur en oxygène.[1] L'idée de base est qu'en mélangeant l'air et l'eau dans la pompe d'aspiration, la surface accrue entre eux permet de transmettre plus d'oxygène à l'eau que ce qui est typique dans un cours d'eau. Des recherches supplémentaires devraient être menées pour confirmer cette idée.
Histoire
Les Les trompettes étaient utilisées avant les turbines hydroélectriques pour pomper de l'air dans les mines, afin de fournir de l'air aux machines pneumatiques qui ont construit certains des premiers tunnels alpins. et pour fournir de l'air aux moteurs qui éclairaient les quartiers riches de Paris à la fin du XIXe siècle. Les pompes à air sont encore largement utilisées par les services des eaux pour pomper l’eau de puits très profonds. Ils utilisent des compresseurs pour pousser l'air vers le bas dans les puits et l'air s'échappe par un deuxième tuyau plus large transportant de l'eau avec lui.
Principe d'opération
Une pompe à impulsions (également appelée pompe à bulles) utilise une tête d'eau hydraulique pour comprimer l'air, ce qui déplace l'eau, poussant l'eau à des « impulsions » vers l'intérieur. à une hauteur plus élevée qu'auparavant. Cela fonctionne sur les mêmes principes qu'un trompe et une pompe à air.
Construction d'un modèle
Sur la base du succès d'autres projets pilotes similaires,[2] un modèle de validation de principe a été construit. Les matériaux répertoriés ici sont destinés à la construction d'un modèle pouvant être utilisé pour des applications à petite échelle, telles que celles décrites dans la section Pompes existantes ci-dessous, ou pour des tests plus approfondis. Les tubes en plastique décrits ici sont des tubes en plastique flexibles, utiles pour les tests, car ils peuvent être pliés à la bonne hauteur et réutilisés pour différents tests. Toutefois, des tuyaux en PVC solides pourraient également être utilisés et seraient plus pratiques à mettre en œuvre de manière non -situation de test. (Voir la section Tests.)
Matériaux
Ces matériaux sont des composants intrinsèques de ce modèle de pompe à impulsions. Hormis des ciseaux pour couper le tube, aucun outil supplémentaire n’a été utilisé.
Fig 1 : 2 morceaux de tube en plastique transparent de 3/4" de diamètre intérieur
Fig 1a : 1 morceau de tube en plastique transparent de 3/8 po de diamètre intérieur
Fig 1b : 2 connecteurs de tube en plastique de 3/4" qui s'insèrent à l'intérieur du tube en plastique à une extrémité et ont des filetages à l'autre extrémité.
Fig 1c : 1 raccord à compression de 3/8 po qui s'ajuste autour du tube à une extrémité, le comprimant pour le mettre en place, et comporte des filetages à l'autre extrémité.
Fig 1d : 1 @ 1 1/2" connecteur à trois voies avec deux ouvertures à ajustement par friction l'une en face de l'autre et une au-dessus
Fig 1e : 2 connecteurs de 1 1/2 po à 3/4 po, filetés à l'intérieur d'une extrémité et ajustés par friction à une extrémité pour se connecter au connecteur à trois voies et au connecteur de tube en plastique
Fig 1f : connecteur 1 @ 1 1/2" à 3/8", fileté à l'intérieur d'une extrémité et ajusté par friction à une extrémité pour se connecter au connecteur à trois voies et au connecteur de tube en plastique
En plus des éléments ci-dessus, ces matériaux supplémentaires étaient nécessaires pour configurer ce modèle et le tester :
Fig 1 : 1 tuyau pour fournir de l'eau de manière contrôlée
Fig 1a : supports et mécanismes de connexion pour maintenir le tube
Fig 1b : seaux et évier pour évacuer l'excès d'eau
Frais
Le coût de ce prototype était assez élevé, mais si on le compare aux coûts de la plupart des autres moyens de pompage de l'eau, il est très faible. De plus, si cette conception est construite à plus grande échelle, il est probable qu’elle pourrait être construite à un coût bien inférieur. Les coûts de ce prototype sont approximés ci-dessous :
| Article | Prix |
| Tubes en plastique | 40 $ |
| Connecteurs de tubes (tous) | 10 $ |
| Connecteur à trois voies | 10 $ |
| Total | 60 $ |
Création et configuration du modèle
Le processus de construction de ce modèle est très simple, car il comporte très peu de composants. La partie la plus délicate consiste à installer les tubes pour qu'ils restent aussi verticaux que possible.
Une vidéo du modèle que j'ai réalisé, en travaillant, est présentée ci-dessous. Notez les bulles dans les tubes qui démontrent clairement que le tube d'entrée est dans le régime Bubble Flow et que le tube de pompage est dans le régime Slug Flow.
Le processus utilisé pour construire ce modèle est décrit en détail ci-dessous.
- Tout d'abord, les tubes doivent être coupés à la longueur souhaitée.
- Dans ce modèle, l'entrée 3/4" Le tube a été coupé pour mesurer environ 2,1 m de long.
- Le tube de sortie a également été coupé pour mesurer 2,1 m de long, afin de pouvoir varier pour effectuer différents tests.
- Le tube de pompage a été maintenu long afin de pouvoir faire varier la hauteur dans les essais décrits ci-dessous.
- Dans ce modèle, le connecteur à trois voies est utilisé comme récipient de séparation pour la pompe pulsée.
- Les connecteurs de 1 1/2" à 3/4" étaient parfaitement ajustés dans les côtés directement opposés du connecteur à trois voies. De l'époxy peut être appliqué pour assurer un ajustement hermétique.
- Le connecteur de 1 1/2" à 3/8" a été inséré dans le trou du connecteur à trois voies qui est à 90 degrés de l'un des deux autres trous.
- Tout d'abord, vissez le raccord à compression pour le raccord 3/8". connexion au connecteur 1 1/2" à 3/8"
- Ensuite, vissez les raccords de tube en plastique pour le raccord 3/4". connexion aux connecteurs 1 1/2" à 3/4"
- En les connectant avant de connecter le tube, le tube ne s'emmêlera pas.
- Le 3/4" Le tube doit être bien ajusté sur le raccord 3/4". connecteur. Il peut être maintenu en place en serrant une pince métallique autour de lui.
- Le 3/8" La compression a un composant qui fait le tour de l'extérieur du tube, une petite pièce s'insère à l'intérieur du tube pour le maintenir ouvert, puis la pièce qui se trouve autour de l'extérieur du tube peut être vissée dans le raccord à compression déjà connecté au 1 1/ Connecteur 2" à 3/8", maintenant le tube en place.
- Tous les composants principaux de la pompe sont désormais connectés. L'étape suivante consiste à configurer la pompe.
- Tout d’abord, déterminez une méthode pour maintenir les tubes en place. Pour cela, un panneau en bois peut être utilisé et les tubes peuvent y être cloués. Afin d'avoir un dispositif facilement réglable, dans cette expérience, les tubes ont été fixés avec du ruban adhésif au système de support et au mur.
- Assurez-vous que les tubes sont verticaux et que les hauteurs des tubes sont celles souhaitées.
- Un tuyau a été connecté au haut du tube d'entrée en insérant à la fois le raccord 3/4" et le raccord 3/4". tube de diamètre et la buse du tuyau dans un court 1" ; tube de ferraille de diamètre. Le tuyau a été utilisé pour simuler le débit du ruisseau.
- Le tube de sortie était réglé pour se vider dans l’évier.
Essai
Après avoir configuré le modèle, quelques tests préliminaires ont été effectués pour montrer que la pompe peut effectivement produire un travail utile. Des tests beaucoup plus détaillés sont nécessaires avant que cette conception de pompe à impulsions soit acceptée et utilisée plus largement.
Dans ce test, deux variables ont été modifiées, la hauteur hydraulique de la pompe et la hauteur du tube de pompage.
On s’attend à ce qu’à mesure que la charge hydraulique augmente, le débit augmente également. Cet effet a été démontré par la pompe et les résultats sont présentés ci-dessous.
À mesure que la hauteur du tube de pompage augmente, plus d’énergie est nécessaire pour que les impulsions atteignent le sommet du tube. La diminution correspondante du débit attendue est visible ci-dessous.
Lorsque les effets de ces deux variables sont combinés, le résultat est un graphique montrant comment le débit dépend à la fois de la hauteur hydraulique et de la hauteur du tube de pompage. Ce graphique peut être utilisé pour démontrer la relation entre ces quantités et le débit. Même avec des hauteurs hydrauliques élevées, le débit peut être faible si la hauteur du tube de pompage est grande. De plus, même lorsque la hauteur du tube de pompage est petite, une petite hauteur réduira la quantité d’eau pompée à travers le tube de pompage. Ceci est illustré ci-dessous.
Aux performances maximales (grosse tête et tube de pompage court), ce modèle pompait à un débit atteignant près de 100 ml/s, soit 1 litre toutes les 10 secondes ! Malgré de multiples tests à chaque valeur, la reproductibilité de ces résultats reste discutable. Quel que soit le débit exact, cette expérience montre qu’il existe un énorme potentiel pour que la pompe à impulsions soit largement utilisée pour pomper de l’eau. Des tests supplémentaires doivent être effectués pour mieux évaluer la relation exacte entre le débit, la hauteur et la hauteur du tube de pompage.
Modèle scientifique
Malgré le fait que les pompes à impulsions, ou du moins diverses conceptions similaires de ce type de pompe, existent depuis assez longtemps, il n'existe pas de bonne explication ou de modèle qui les décrit. Des problèmes similaires, comme ceux des Pompes à bulles actionnées par la chaleur, concernent souvent des systèmes fermés, qui ne nécessitent pas de tuyau de sortie. Dans cette section, certains des principes scientifiques qui sous-tendent le fonctionnement de cette pompe sont présentés et deux modèles différents sont développés. Le premier modèle est le simple Modèle de manomètre, et le second est le Modèle de pression< plus compliqué. un je=6>.
Flux biphasé
Un concept important pour cette conception est l'écoulement biphasique, c'est-à-dire lorsqu'il y a un liquide et un gaz séparés par un ménisque. Il existe au moins sept régimes différents d'écoulement biphasé,[3] dont plusieurs sont présentés pendant le fonctionnement de la pompe à impulsions.
Flux de limaces
L'action de levage de la pompe vers le tube de pompage se produit principalement dans le régime d'écoulement par bouchons. Dans l'écoulement en masse, le liquide et le gaz se séparent en différentes couches occupant presque toute la section transversale du tube, comme indiqué ci-dessous.
Pour un écoulement en régime bouchon, le diamètre du tube autorisé dépend de la vitesse de l'écoulement et de sa viscosité. La vitesse dans le tube de pompe est très difficile à décrire, même avec plusieurs hypothèses simplificatrices. Par exemple, si le tube n’est pas vertical, les bulles ne sont plus symétriques, ce qui entraîne des changements dans la vitesse des bulles. Plusieurs termes sans dimension, notamment le nombre de Froude, le nombre d'Eotvos et le nombre de Reynolds, sont nécessaires pour décrire complètement le flux.[4] Bien qu'il ne soit toujours pas clair accord sur le modèle le plus approprié, plusieurs ont été proposés.[5]
La détermination complète des propriétés du fluide lors d'un écoulement fluide et la dérivation d'un modèle incluant tous les effets de ce régime d'écoulement dépassent la portée de ce modèle. Au lieu de cela, un modèle beaucoup plus simple est considéré, supposant des tubes complètement verticaux et un écoulement constant, etc., comme indiqué plus loin.
Modèle de manomètre
Avec plusieurs tubes dans le même liquide, la hauteur maximale du liquide dans chaque tube est donnée par conservation de la masse. En utilisant le même principe qu'un manomètre, la pression externe, la densité et le diamètre du tube déterminent la hauteur du liquide. Cela signifie que la densité, ρ, multipliée par la section transversale du tube, A, multipliée par la hauteur du fluide, h, est la même pour chaque tube lorsqu'ils sortent à la même pression, comme indiqué dans le diagramme de droite. . Cela signifie que si un récipient fermé est rempli d'eau avec deux pailles identiques au sommet et ouvertes à l'air, le liquide dans les pailles montera à la même hauteur, c'est-à-dire qu'il n'y aura pas plus de liquide dans une paille que L'autre.
C'est-à-dire:
(rUNh)1=(rUNh)2{\displaystyle \ (\rho Ah)_{1}=(\rho Ah)_{2}}
Cela a du sens si toutes les variables sont constantes. Dans une pompe à impulsions, le problème est plus compliqué. Il y a un tube d'entrée et un tube de sortie, avec la même section transversale, mais des hauteurs différentes, puis il y a le tube de pompage avec une surface plus petite et une hauteur plus élevée. Les tubes d'entrée et de sortie sont presque entièrement remplis d'eau, et donc la densité peut être approchée comme celle de l'eau, cependant, à un moment donné, le tube de pompage a une grande partie du tube pleine d'air, pas d'eau. L’équation ci-dessus devient alors :
rDansuntC'estr(UNh)jenjeC'estt=rDansuntC'estr(UNh)ÔdanstjeC'estt+[rDansuntC'estr%DansuntC'estr+runjer%unjer](UNh)pdansmp{\displaystyle \\rho _{eau}(Ah)_{entrée}=\rho _{eau}(Ah)_{sortie}+[\rho _{eau}\%_{eau}+\rho _{ air}\%_{air}](Ah)_{pompe}}
_{pompe}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/186fa09ca298967fbea8a409ab958aa6a1024310)
Ou, si les tuyaux d’entrée et de sortie ont la même section transversale :
rDansuntC'estrUN(hjenjeC'estt−hÔdanstjeC'estt)=[rDansuntC'estr%DansuntC'estr+runjer%unjer](UNh)pdansmp{\displaystyle \\rho _{eau}A(h_{entrée}-h_{sortie})=[\rho _{eau}\%_{eau}+\rho _{air}\%_{air}] (Ah)_{pompe}}
![{\displaystyle \\rho _{eau}A(h_{entrée}-h_{sortie})=[\rho _{eau}\%_{eau}+\rho _{air}\%_{air}] (Ah)_{pompe}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d95dbd316e21fe0d91aced359f606e1cbd0bca2e)
OùhjenjeC'estt−hÔdanstjeC'estt{ displaystyle h_ {entrée}-h_ {sortie}}
hpdansmp=rDansuntC'estrUN(hjenjeC'estt−hÔdanstjeC'estt)[rDansuntC'estr%DansuntC'estr+runjer%unjer]UNpdansmp{\displaystyle h_{pump}={\frac {\rho _{water}A(h_{inlet}-h_{outlet})}{[\rho _{water}\%_{water}+\rho _{air}\%_{air}]A_{pump}}}}
![{\displaystyle h_{pump}={\frac {\rho _{eau}A(h_{entrée}-h_{sortie})}{[\rho _{eau}\%_{eau}+\rho _{ air}\%_{air}]A_{pompe}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5130c96622af52a244433b6f4885a78aa475a126)
Le principal problème de ce modèle est qu’il ignore la vitesse du fluide lorsqu’il traverse la pompe. Il s’agit d’une quantité non négligeable, car si le mouvement du fluide était négligeable, l’air dans le tube de sortie se séparerait de l’eau et la pompe perdrait sa capacité à déplacer l’eau. Ce modèle de manomètre illustre cependant le principe de base de la pompe et réfute la critique la plus courante à l'égard de la pompe à impulsions, à savoir qu'il est physiquement impossible pour le plus petit tube de pompage de pomper de l'eau au-dessus de la hauteur initiale du jet. L'argument ci-dessus montre que cela n'est vrai que si le fluide dans le tube de pompage est stationnaire ou si la quantité d'air présente est négligeable.
Modèle de pression
Théorie
Pour tenir compte de la vitesse, le flux doit être évalué plus en détail, en utilisant la conservation de l'énergie et l'équation de Bernoulli . Cette méthode modélise l'évolution de la pression de l'écoulement aux différents points
Au point 4, la pression du point 1 est donnée par :
P.4=P.1+r4gh1−r4(dans42−dans12)2{\displaystyle \ P_{4}=P_{1}+\rho _{4}gh_{1}-{\frac {\rho _{4}(v_{4}^{2}-v_{1}^{2})}{2}}}
De même, à 5 sur 2 :
P.5=P.2+r5gh2−r5(dans52−dans22)2{\displaystyle \ P_{5}=P_{2}+\rho _{5}gh_{2}-{\frac {\rho _{5}(v_{5}^{2}-v_{2}^{2})}{2}}}
Et à 6 heures sur 3 heures :
P.6=P.3+r6gh3−r6(dans62−dans32)2{\displaystyle \ P_{6}=P_{3}+\rho _{6}gh_{3}-{\frac {\rho _{6}(v_{6}^{2}-v_{3}^{2})}{2}}}
La vitesse en 3 est supposée nulle, afin de déterminer la hauteur maximale à laquelle l'eau peut être pompée. Cela fournira une limite supérieure à la hauteur que l’eau peut atteindre. De plus, les pressions en 1, 2 et 3 peuvent être supposées être d'environ une atmosphère, comme « 3 » ; sorties dans l'ambiance et '1' et « 2 » n'ont qu'une très faible pression hydrostatique, liée à la profondeur du cours d'eau. En effectuant une analyse du volume de contrôle sur le conteneur inférieur entre 4, 5 et 6, la conservation de la masse dicte :
r4UN4dans4=r5UN5dans5+r6UN6dans6{\displaystyle \ \rho _{4}A_{4}v_{4}=\rho _{5}A_{5}v_{5}+\rho _{6}A_{6}v_{6}}
Les aires de tous les tubes sont connues grâce à la géométrie de l’expérience. Le tube de sortie a une teneur en air minimale, de sorte que la densité peut être considérée comme égale à celle de l'eau.
En s'appuyant sur les travaux d'une source,[6] qui a analysé une pompe à bulles actionnée par la chaleur dans un système fermé, le changement de la pression de 4 et 5 à 6 peut être décrite comme suit :
P.6=P.4−r6dans4(dans6−dans4)−P.5+r6dans5(dans6−dans5){\displaystyle \ P_{6}=P_{4}-\rho _{6}v_{4}(v_{6}-v_{4})-P_{5}+\rho _{6}v_{5}(v_{6}-v_{5})}
Jusqu’à présent, toutes les hypothèses reposaient sur un cas assez général. Les hypothèses suivantes du modèle fournissent un modèle plus spécifique et simplifié. La première hypothèse est que la vitesse entre 4 et 5 est approximativement constante. Comme seule une petite partie du fluide est détournée pour sortir du tube de pompage, on suppose que la majorité du fluide maintient son élan tout en continuant à travers le tube de sortie.
Deuxièmement, la teneur en gaz dans le régime de bouchons à l'intérieur du tube de pompage est supposée être de 70 %, ce qui est une valeur moyenne pour l'écoulement de bouchons. De plus, le gaz dans le tube d'entrée est supposé être dans le régime d'écoulement de bulles, où la teneur en gaz est en moyenne de 30 %.[7] Ces veut dire que:
r6=0,7runjer+0,3rDansuntC'estr{\displaystyle \ \rho _{6}=0.7\rho _{air}+0.3\rho _{water}}
r4=0,3runjer+0,7rDansuntC'estr{\displaystyle \ \rho _{4}=0.3\rho _{air}+0.7\rho _{water}}
Tester la théorie
Avec ces sept équations et les hypothèses qui les accompagnent, le modèle de pression comporte encore une inconnue de plus que l'équation, ce qui signifie qu'une hauteur raisonnable doit être déterminée par itération. Les entrées sont les paramètres géométriques du système, ainsi que la pression et la vitesse à « 4 ». là où la pression la plus élevée est attendue, doit être émise. Si ces valeurs sont raisonnables, le système peut être configuré pour fonctionner ; sinon, une autre itération devrait avoir lieu.
Une première tentative de modélisation de ce système a été réalisée à l'aide du logiciel EES. Les équations ci-dessus ont été définies et certaines conditions initiales ont été posées. Comme on peut le voir sur l'image, la hauteur et les diamètres des tubes ainsi que la vitesse du flux en 1 et 2 doivent être renseignés, en plus des hypothèses listées ci-dessus. Le programme affiche ensuite la vitesse dans tout le tube et les pressions. Afin de mieux évaluer la validité de ce modèle, ce programme EES ou un programme similaire peut être utilisé.
Pompes à impulsions existantes
Les pompes Pulser manquent de crédibilité car il n'y a pas eu d'examen par les pairs, même si elles commencent à faire l'objet de recherches plus approfondies (voir les liens externes ci-dessous). Plusieurs modèles ont cependant été construits et des vidéos sont disponibles en ligne pour montrer comment ils fonctionnent et comment ils fonctionnent. Cette conception de pompe à impulsions n'est pas brevetée et les conceptions sont dans le domaine public.[8]
Pompe à impulsions fonctionnelle
Un exemple d'une pompe à impulsions fonctionnelle vieille de 20 ans est disponible ici, si elle ne se charge pas ci-dessous. Cette pompe est alimentée par un petit ruisseau avec 300 litres d'eau tombant de 0,5 mètre produisant de l'énergie. Les chiffres de cette pompe montrent qu'une vitesse apparente de l'eau dans la partie tromp comprise entre 0,32 mètre par seconde et 0,68 mètre par seconde est suffisamment rapide pour envoyer les bulles d'air dans le tuyau.
La vitesse apparente de l'air qui accélère la section de transport aérien semble fonctionner mieux entre 0,7 ms-1 et 1,5 mètres par seconde. C'était en utilisant des tuyaux de 12 mm et 19 mm et en pompant directement vers le haut.
Une vitesse d’air apparente plus faible fonctionnait mieux lors du pompage d’une pente. (La vitesse apparente est la vitesse de l'eau ou de l'air dans les tuyaux en supposant qu'un seul fluide se trouvait dans le tuyau.) C'est un bon guide si vous créez le vôtre. Brian
Les pompes Pulser peuvent fonctionner avec des débits et des hauteurs de chute beaucoup plus importants que ceux indiqués par le Gaiatechnician.
En raison de leur extrême simplicité, ils peuvent être d'une grande valeur pour les communautés riveraines. La petite pompe à impulsions dans la vidéo peut pomper environ 5 tonnes d'eau par jour vers un conteneur de stockage.[9]
Un deuxième exemple (montré ici) utilise la pompe à impulsions pour fournir de l'eau aux animaux. Il a un débit d'alimentation d'environ 30 litres/min via un tuyau d'évacuation de 40 mm. Il peut soulever 30 ml/min jusqu'à 3 m ou 1 L/min jusqu'à 1 m.[10]
Mike Donevan, spécialiste des idées agricoles pratiques, m'a autorisé à utiliser des images et des textes datant de l'époque où la pompe était dans son magazine en échange d'un lien. http://www.farmideas.co.uk/
Je pense qu'ils seront utiles à tous ceux qui souhaitent que les chiffres approximatifs permettent de deviner les bonnes tailles de tuyaux pour leurs projets.
Brian blanc
Pompes à bulles thermiques
Les pompes à bulles alimentées par la chaleur sont le type de pompe à impulsions le plus courant. Ils utilisent un principe de fonctionnement similaire à celui de cette conception de pompe à impulsions, mais dans un système fermé. En général, un réfrigérant dont le point d’ébullition est inférieur à celui de l’eau est mélangé au fluide. Une fois le mélange comprimé, il est chauffé, provoquant la formation de bulles de réfrigérant dans le fluide de travail. Les bulles de réfrigérant poussent ensuite l'eau vers le haut du tube de la pompe, comme dans la pompe à impulsions. Le mélange entre ensuite dans une chambre de séparation, où le liquide est envoyé vers un absorbeur et le réfrigérant vers un condenseur.[11]
Conclusions
Cette conception particulière de pompe à impulsions est extrêmement simple à construire et a le potentiel d’avoir un impact important sur la façon dont l’eau est pompée. Il n’utilise pas de produits chimiques pour pomper l’eau, de sorte que l’eau rejetée dans le ruisseau n’est pas contaminée. Au contraire, des affirmations ont été faites selon lesquelles l’eau renvoyée au cours d’eau contient plus d’oxygène, offrant ainsi un meilleur environnement aux créatures sous-marines. L’eau qui n’est pas retournée au ruisseau peut être utilisée pour irriguer les terres ou fournir de l’eau potable. L'élévation supplémentaire fournie par la pompe permet à l'eau d'être transportée plus loin que le ruisseau seul ne pourrait la déplacer.
La pompe elle-même est composée de très peu de matériaux, uniquement de simples tubes et connexions, et une fois la conception optimale trouvée, elle pourrait être fabriquée à moindre coût. Presque aucun entretien n’est requis une fois la pompe installée, donc mis à part les coûts initiaux d’installation et d’équipement, la pompe peut fournir de l’eau facilement et à moindre coût aux personnes à proximité.
Dans cette analyse, un modèle expérimental et un modèle théorique ont été développés. Le modèle expérimental était basé sur une conception antérieure et servait de preuve de concept. Le modèle indiquait clairement les tendances attendues, montrant les débits les plus élevés pour une grande tête hydraulique et un tube de pompage court. Deux modèles théoriques ont été proposés, le premier basé sur le principe de conservation de la masse, à la manière d'un manomètre. Ce modèle a fourni une estimation approximative de la hauteur du deuxième tube, mais la validité est très limitée car il suppose une vitesse négligeable. Cependant, il sert à réfuter l'idée selon laquelle cette conception de pompe à impulsions est physiquement impossible. Le deuxième modèle théorique utilisait à la fois la conservation de la masse et la conservation de l'énergie pour évaluer les vitesses et les pressions à chaque étage de la pompe. Ce deuxième modèle nécessite que l'utilisateur itère sur les valeurs produites afin de déterminer une géométrie raisonnable dans des conditions spécifiques. À l'aide de Engineering Equation Solver, un modèle a été créé qui permettrait à l'utilisateur de répéter les hypothèses formulées afin de déterminer la géométrie optimale.
Recommandations
Les modèles expérimental et théorique bénéficieraient grandement d’un examen par les pairs et de recherches plus approfondies. Le modèle expérimental devrait être testé en utilisant un schéma de test plus rigide, avec beaucoup plus de tests à chaque hauteur et tête. D'autres variables telles que la taille du récipient, le diamètre des tubes et la vitesse d'écoulement doivent également être testées pour déterminer leurs effets sur la pompe pulsée, et une plage de valeurs plus large doit être utilisée. Le principal inconvénient rencontré au cours de cette expérience était une fuite à travers le récipient et le tuyau d'origine. En utilisant les méthodes décrites ci-dessus, ces problèmes peuvent facilement être surmontés et plus de temps peut être consacré à la réalisation de tests plus détaillés.
Le modèle théorique proposé pourrait être étendu et testé davantage à l'aide d'un logiciel tel que le programme EES décrit ci-dessus. De plus, plusieurs facteurs qui n'ont pas été pris en compte doivent être inclus dans le modèle pour que celui-ci puisse prédire avec précision le débit traversant la pompe. Ceux-ci inclus:
- Analyse de l'écoulement de bouchons biphasés dans un tube de pompage
- Détermination de la teneur en air et du régime d'écoulement dans les tubes d'entrée et de sortie
- Friction/Pertes visqueuses
- Écoulement turbulent
- Gradient de pression dans le récipient de séparation
Liens externes
- L'explication du Gaiatechnician sur YouTube peut être trouvée ici. Pour une explication plus détaillée, visitez son site Web
- D'autres vidéos de pompes à impulsions fonctionnelles peuvent être trouvées ici et ici
- Bubble Action Pumps Ltd. fabrique un produit similaire, qui pompe l'eau à travers des panneaux solaires thermiques. Découvrez-le sur leur site Web.
- Altenergymag décrit les pompes à impulsions ici
- Tout sur les pompes a également une description ici
- Pour une description de la façon de fabriquer une pompe à impulsions, visitez Instructables
Les références
- ↑ Tout sur les pompes. Disponible sur : http://web.archive.org/web/20210125002710/http://www.animatedsoftware.com/pumpglos/glpulser.htm [Consulté le 15 avril 2010].
- ↑ Brian White "Pulser Pumps" Disponible en ligne : http://nxtwave.tripod.com/gaiatech/pulser/builder.htm [Consulté le 3 avril 2010]
- ↑ J. B. McQuillen, R. Vernon et A. E. Dukler. "Régimes d'écoulement dans les écoulements gaz-liquide" Disponible en ligne sur : http://web.archive.org/web/20170704025739/http://www3.nd.edu/~mjm/flow.regimes.html< a i=3> [Consulté le 15 avril 2010]
- ↑ J. Fabre et A. Line "Modélisation de l'écoulement de limaces biphasé" Ann. Rev. Fluid Mech : 1992. Disponible en ligne : http://arjournals.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.fl.24.010192.000321?cookieSet=1 [Consulté le 15 avril 2009]
- ↑ XIA Guo-dong, CUI Zhen-zhen, LIU Qing, ZHOU Fang-de, HU Ming-sheng « Un modèle pour la distribution de la longueur des bouchons liquides dans les gaz verticaux. Débit de limaces liquides" Journal of Hydrodynamics : 2009. Disponible en ligne : [Consulté le 15 avril 2010]
- ↑ Susan J. White. "Conception et performances de la pompe à bulles" Georgia Institute of Technology : août 2001. Disponible en ligne sur : http://www.me.gatech.edu/energy/SusanThesis.pdf [Consulté en avril 13, 2010].
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