Impulsinis siurblys

6 pav. Surinktas impulsinis siurblys su nurodyta srauto kryptimi

Projekto duomenys

Autoriai	Brianas White'as
Vieta	Kingstonas , Kanada
Būsena	Sukurta Modeliuojamas Prototipas Dislokuota
Baigta	2008 m
Kaina	60 USD
Pavyzdys	Vandens siurblys
OKH manifestas	parsisiųsti

Impulsinio siurblio schema

Impulsinis siurblys yra paprastas vandeniu varomas mechaninis įtaisas, dar žinomas kaip burbulinis siurblys. Šio siurblio komponentai buvo naudojami įvairiems tikslams, įskaitant alyvos išgavimą arba šaldymo ciklus. Dažniausiai naudojami šiluma varomi burbuliniai siurbliai, tačiau ši konkreti impulsinio siurblio konstrukcija, naudojanti turbulentinį srautą sraute, kad gaudytų orą, dar nėra įprasta. Du pagrindiniai šio siurblio privalumai yra tai, kad jame nėra mechaninių ar judančių dalių ir nenaudojami jokie chemikalai, tik vanduo iš upelio. Įrengtas šalia upelio, siurblys gali pakelti vandenį naudodamas tik srauto energiją.

Suteikiu leidimą pakartotinai naudoti ir pritaikyti visas nuotraukas ir animuotus GIF, kuriuos anksčiau sukūriau šiam projektui. Brianas White'as, 2010 m. gegužės 3 d

Papildoma informacija

Apžvalga

Impulsinis siurblys yra trompo ir oro pakėlimo siurblio derinys . Įrengtas šalia upelio, impulsinis siurblys gali pumpuoti vandenį į aukštį virš upelio lygio. Tai leidžia lengvai pasiekti upelius sunkiai pasiekiamose vietose arba vandenį iš upelio vamzdžiais nukreipti į kitą vietą drėkinimo ar geriamojo vandens tikslais.

Impulsinis siurblys tiesiog naudoja trompo dalį, kad maitintų oro transportavimo dalį. Vaizdo įrašą, paaiškinantį siurblį, galite pamatyti čia .

Privalumai

Kaip minėta skyriuje „Įvadas“ , pagrindiniai siurblio privalumai yra dvejopi. Pirma, šios konstrukcijos impulsinis siurblys neturi cheminių komponentų, kaip įprasta šiluma varomuose burbuliniuose siurbliuose, kurie veikia pagal panašius principus (žr. toliau pateiktą šiluma varomi burbuliniai siurbliai). Tai leidžia siurblį naudoti įvairioms užduotims, kurioms reikia siurbti neužteršto vandens, pvz., drėkinti ir siurbti geriamąjį vandenį. Be to, nereikalaujant jokių chemikalų ir naudojant turimą vandenį kaip siurbimo skystį, labai sumažėja siurblio kaina.

Antra, impulsinis siurblys neturi judančių komponentų. Sumontavus, šis siurblys naudoja turbulentinį srauto srautą, kad gaudytų orą, ir gravitaciją, kad jį suspaustų (žr. skyrių „Veikimo principas“ toliau), kad išpumpuotų dalį vandens į aukštį, viršijantį srautą. Nereikia jokių mechaninių komponentų, kurie paprastai yra brangesni ir sunkiau montuojami.

Be šių privalumų, taip pat buvo teigiama, kad impulsiniai siurbliai teigiamai veikia vandens kokybę, padidindami deguonies kiekį. ^[1] Pagrindinė idėja yra ta, kad įsiurbimo siurblyje sumaišius orą ir vandenį, didesnis paviršiaus plotas tarp jų leidžia į vandenį perduoti daugiau deguonies, nei įprasta sraute. Norint patvirtinti šią mintį, reikia atlikti tolesnius tyrimus.

Istorija

Trompai buvo naudojami prieš hidroelektrines , siekiant pumpuoti orą į kasyklas, tiekti orą pneumatinėms mašinoms, sukūrusioms pirmuosius Alpių tunelius, ir tiekti orą varikliams, kurie XIX amžiaus pabaigoje apšvietė turtingas Paryžiaus dalis. Vandens tiekimo įmonės vis dar plačiai naudoja oro pakėlimo siurblius vandeniui siurbti iš labai gilių šulinių. Jie naudoja kompresorius, kad stumtų orą žemyn į šulinius, o oras išsiveržia per antrą platesnį vamzdį, kuriuo kartu teka vanduo.

Veikimo principas

Impulsinis siurblys veikia

Padalinto proceso Pulser Pump turi keletą privalumų

Airlift taip pat veikia nuožulniu vamzdžiu. Vėjas sukuria bangas! net vamzdyje! Aš naudoju tai, kad pakelčiau vandenį bent 10 metrų atstumu nuo impulsinio siurblio. (Negalėjau padaryti vertikalaus 10 metrų aukščio bokšto prie upelio), bet su bangomis vamzdyje nėra reikalo

Impulsinis siurblys (dar žinomas kaip burbulinis siurblys) naudoja hidraulinę vandens galvutę, kad suspaustų orą, kuris išstumia vandenį, stumdamas vandens „impulsus“ į didesnį aukštį nei anksčiau. Tai veikia pagal tuos pačius principus, kaip ir trompas ir oro pakėlimo siurblys.

Modelio konstravimas

Remiantis kitų panašių bandomųjų projektų sėkme, ^[2] buvo sukurtas koncepcijos įrodymo modelis. Čia išvardytos medžiagos yra skirtos modelio, kuris gali būti naudojamas nedidelio masto reikmėms, pvz., aprašytoms toliau esančiame skyriuje Esami siurbliai, konstravimui arba tolesniam bandymui. Čia aprašyti plastikiniai vamzdeliai yra lankstūs plastikiniai vamzdeliai, kurie yra naudingi atliekant bandymus, nes juos galima sulenkti iki reikiamo aukščio ir pakartotinai naudoti įvairiems bandymams, tačiau taip pat galima naudoti tvirtus PVC vamzdžius, kuriuos būtų praktiškiau įdiegti ne - bandomoji situacija. (Žiūrėkite skyrių Testavimas .)

Medžiagos

Šios medžiagos yra šio modelio impulsinio siurblio sudedamosios dalys. Be žirklių vamzdeliams pjauti, nebuvo naudojami jokie papildomi įrankiai.

• 

  1 pav.: 2 gabalai 3/4" vidinio skersmens skaidraus plastikinio vamzdelio

• 

  1a pav.: 1 gabalas 3/8 colių vidinio skersmens skaidraus plastikinio vamzdelio

• 

  1b pav.: 2 @ 3/4" plastikinių vamzdžių jungtys, kurios viename gale telpa plastikinio vamzdelio viduje, o kitame gale yra sriegiai

• 

  1c pav.: 1 @ 3/8" suspaudimo jungtis, kuri viename gale tinka aplink vamzdį, suspaudžiama į vietą, o kitame gale yra sriegiai

• 

  1d pav.: 1 @ 1 1/2" trijų krypčių jungtis su dviem trinties angomis viena nuo kitos ir viena aukščiau

• 

  1e pav.: 2 @ 1 1/2" iki 3/4" jungtys, viename gale su sriegiu ir viename gale su frikciniu tvirtinimu, kad būtų galima prijungti prie trijų krypčių jungties ir plastikinio vamzdžio jungties

• 

  1f pav.: 1 @ 1 1/2" iki 3/8" jungtis, viename gale su sriegiu ir viename gale su frikciniu tvirtinimu, kad būtų galima prijungti prie trijų krypčių jungties ir plastikinio vamzdžio jungties

Be pirmiau minėtų elementų, šiam modeliui nustatyti ir išbandyti reikėjo šios papildomos medžiagos:

• 

  1 pav.: 1 žarna vandens tiekimui kontroliuojamu būdu

• 

  1a pav.: atramos ir prijungimo mechanizmai vamzdeliams laikyti

• 

  1b pav.: kibirai ir kriauklė vandens pertekliui nuleisti

Išlaidos

Šio prototipo kaina buvo šiek tiek brangi, tačiau, palyginti su daugumos kitų vandens siurbimo priemonių išlaidomis, ji yra labai maža. Be to, jei šis projektas bus sukurtas didesniu mastu, tikėtina, kad jį būtų galima pastatyti už daug mažesnę kainą. Šio prototipo kaina yra apytikslė žemiau:

Modelio kūrimas ir nustatymas

Šio modelio kūrimo procesas yra labai paprastas, nes jame yra labai mažai komponentų. Sudėtinga dalis yra nustatant vamzdelius, kad jie liktų kuo vertikalesni.

Žemiau parodytas vaizdo įrašas apie mano sukurtą modelį, kai dirbau. Atkreipkite dėmesį į burbuliukus vamzdeliuose, kurie aiškiai parodo, kad įleidimo vamzdis yra burbulų srauto režime, o siurbimo vamzdis yra šliužo srauto režimu.

Pulserio siurblio prototipas

Autoriai: Brian White

Šio modelio kūrimo procesas yra išsamiai aprašytas toliau.

1

1 pav.: Nupjautas 3/4 colių išleidimo vamzdis.

Iškirpti vamzdelius

• Pirmiausia vamzdžiai turi būti supjaustyti iki norimo ilgio.
• Šiame modelyje įleidimo angos 3/4 colių vamzdis buvo supjaustytas maždaug 2,1 m ilgio.
• Išleidimo vamzdis taip pat buvo supjaustytas iki 2,1 m ilgio, todėl jį buvo galima keisti, kad būtų atlikti įvairūs bandymai
• Siurbimo vamzdis buvo laikomas ilgai, kad būtų galima keisti aukštį toliau aprašytuose bandymuose.

2

2 pav. Prijungtas atskyrimo konteineris.

Prijunkite atskyrimo konteinerį

• Šiame modelyje trijų krypčių jungtis naudojama kaip impulsinio siurblio atskyrimo indas.
• 1 1/2"–3/4" jungtys buvo tvirtai prigludusios prie tiesiogiai priešingų trijų krypčių jungties šonų. Epoksidą galima tepti, kad būtų užtikrintas sandarus prigludimas.
• 1 1/2"–3/8" jungtis buvo įkišta į trijų krypčių jungties angą, kuri yra 90 laipsnių kampu nuo bet kurios iš kitų dviejų angų.

3

3 pav.: išleidimo vamzdžio jungtis.

4 pav.: Siurbimo vamzdžio jungtis.

Prijunkite vamzdžių jungtis

• Pirmiausia įsukite 3/8" jungties suspaudimo jungtį prie 1 1/2" iki 3/8" jungties
• Tada įsukite plastikinių vamzdžių jungiamąsias detales, skirtas 3/4" jungtims prie 1 1/2" iki 3/4" jungčių
• Sujungus juos prieš prijungiant vamzdelius, vamzdeliai nesusipainios.

4

5 pav.: įleidimo vamzdžio jungtis.

Prijunkite vamzdelį

• 3/4" vamzdelis turi tvirtai priglusti prie 3/4" jungties. Jį galima toliau laikyti vietoje priveržus metalinį spaustuką.
• 3/8" suspaudimo elementas turi komponentą, kuris apeina vamzdelio išorę, mažas gabalėlis telpa vamzdelio viduje, kad jis būtų atidarytas, tada gabalas, esantis aplink vamzdelio išorę, gali būti įsuktas į jau prijungtą suspaudimo jungtį. prie 1 1/2" iki 3/8" jungties, laikydami vamzdelį vietoje.

5

6 pav. Surinktas impulsinis siurblys su nurodyta srauto kryptimi.

Surinkimas

• Dabar visi pagrindiniai siurblio komponentai yra prijungti. Kitas etapas yra siurblio nustatymas.
• Pirmiausia nustatykite vamzdžių laikymo būdą. Tam galima naudoti medinę lentą ir prie jos prikalti vamzdelius. Norint turėti lengvai reguliuojamą įrenginį, šiame eksperimente vamzdeliai buvo pritvirtinti juostele prie atramos sistemos ir sienos.
• Įsitikinkite, kad vamzdeliai yra vertikalūs, o jų aukštis atitinka norimą.
• Žarna buvo prijungta prie įleidimo vamzdžio viršaus, įkišus 3/4 colio skersmens vamzdelį ir žarnos antgalį į trumpą 1 colio skersmens laužo vamzdelį. Žarna buvo naudojama upelio tekėjimui imituoti.
• Išleidimo vamzdis buvo nustatytas taip, kad nutekėtų į kriauklę.

Testavimas

Sukūrus modelį, buvo atlikti keli preliminarūs bandymai, siekiant parodyti, kad siurblys tikrai gali atlikti naudingą darbą. Reikia atlikti daug išsamesnius bandymus, kad šis impulsinio siurblio dizainas taptų plačiau priimtas ir naudojamas.

Šio bandymo metu buvo pakeisti du kintamieji: siurblio hidraulinė galvutė ir siurbimo vamzdžio aukštis.

Tikimasi, kad didėjant hidraulinei galvutei, padidės ir srautas. Šį poveikį parodė siurblys, o rezultatai pateikti žemiau.

Didėjant siurbimo vamzdžio aukščiui, reikia daugiau energijos, kad impulsai pasiektų vamzdžio viršų. Atitinkamas numatomas srauto greičio sumažėjimas matomas toliau.

Sujungus abiejų šių kintamųjų poveikį, gaunamas grafikas, rodantis, kaip srauto greitis priklauso nuo hidraulinio slėgio ir siurbimo vamzdžio aukščio. Ši diagrama gali būti naudojama norint parodyti ryšį tarp šių kiekių ir srauto greičio. Net esant didelėms hidraulinėms galvutėms, srautas gali būti mažas, jei siurbimo vamzdžio aukštis yra didelis. Be to, net kai siurbimo vamzdžio aukštis mažas, maža galvutė sumažins per siurbimo vamzdį pumpuojamo vandens kiekį. Tai parodyta žemiau.

Esant didžiausiam našumui (didelė galvutė ir trumpas siurbimo vamzdis), šis modelis pumpavo beveik 100 ml/s arba 1 l kas 10 sekundžių! Nepaisant daugybės kiekvienos vertės bandymų, šių rezultatų atkuriamumas vis dar abejotinas. Nepriklausomai nuo tikslaus srauto greičio, šis eksperimentas rodo, kad yra didžiulis impulsinis siurblys, plačiai naudojamas siurbti vandenį. Reikėtų atlikti tolesnius bandymus, kad būtų galima geriau įvertinti tikslų srauto, slėgio ir siurbimo vamzdžio aukščio ryšį.

Mokslinis modelis

Nepaisant to, kad impulsiniai siurbliai ar bent jau įvairios panašios konstrukcijos tokio tipo siurbliai egzistuoja gana ilgą laiką, nėra tinkamo paaiškinimo ar modelio, kuris juos apibūdintų. Panašios problemos, tokios kaip šiluma varomi burbuliniai siurbliai , dažnai yra uždaros sistemos, kurioms nereikia išleidimo vamzdžio. Šiame skyriuje pateikiami kai kurie šio siurblio veikimo moksliniai principai ir sukurti du skirtingi modeliai. Pirmasis modelis yra paprastas manometro modelis , o antrasis yra sudėtingesnis slėgio modelis .

Dviejų fazių srautas

Svarbi šios konstrukcijos koncepcija yra dviejų fazių srautas , kai skystis ir dujos yra atskirti menisku. Yra mažiausiai septyni skirtingi dviejų fazių srauto režimai, ^[3] kai kurie iš jų eksponuojami veikiant impulsiniam siurbliui.

Slug Flow

Siurblio pakėlimas siurbimo vamzdžiu dažniausiai vyksta šliužo srauto režimu. Šliužo srauto metu skystis ir dujos išsiskiria į skirtingus sluoksnius, užimančius beveik visą vamzdžio skerspjūvį, kaip parodyta toliau.

Srauto režimu leistinas vamzdžio skersmuo priklauso nuo srauto greičio ir jo klampumo. Siurblio vamzdžio greitį labai sunku apibūdinti, net ir turint keletą supaprastinančių prielaidų. Pavyzdžiui, jei vamzdis nėra vertikalus, burbuliukai nebėra simetriški, todėl pasikeičia burbuliukų greitis. Norint visiškai apibūdinti srautą, reikia kelių bedimensių terminų, įskaitant Froude skaičių, Eotvos skaičių ir Reinoldso skaičių. ^[4] Nors vis dar nėra aiškaus susitarimo dėl tinkamiausio modelio, buvo pasiūlyta keletas. ^[5]

Visiškas skysčio savybių nustatymas šliužo srauto metu ir modelio sudarymas, įskaitant visą šio srauto režimo poveikį, nepatenka į šio modelio taikymo sritį. Vietoj to svarstomas daug paprastesnis modelis, darant prielaidą, kad vamzdžiai yra visiškai vertikalūs ir pastovus srautas ir pan., kaip aptarta toliau.

Manometro modelis

Vienodo aukščio šiaudų

Kai tame pačiame skystyje yra keli vamzdeliai, didžiausias skysčio aukštis kiekviename mėgintuvėlyje nustatomas pagal masės išsaugojimą. Naudojant tą patį principą kaip ir manometras , išorinis slėgis, tankis ir vamzdžio skersmuo nustato skysčio aukštį. Tai reiškia, kad tankis, ρ, padaugintas iš vamzdžio skerspjūvio ploto, A, padaugintas iš skysčio aukščio, h, yra vienodas kiekvienam vamzdžiui, kai jie išeina į tą patį slėgį, kaip parodyta diagramoje dešinėje. . Tai reiškia, kad jei uždaras indas yra pilnas vandens, kurio viršuje yra du tokie pat šiaudeliai, kurie yra atviri orui, skystis šiaudeliuose pakils į tokį patį aukštį, ty viename šiaudelyje skysčio nebus daugiau nei Kitas.

Tai reiškia:

 (ρAh)1=(ρAh)2{\displaystyle \ (\rho Ah)_{1}=(\rho Ah)_{2}}

Tai prasminga, jei visi kintamieji yra pastovūs. Impulsiniame siurblyje problema yra sudėtingesnė. Yra įleidimo ir išleidimo vamzdis, kurių skerspjūvis yra toks pat, bet skirtingi aukščiai, o tada yra mažesnio ploto ir didesnio aukščio siurbimo vamzdis. Įleidimo ir išleidimo vamzdžiai beveik visiškai užpildyti vandeniu, todėl tankis gali būti apytikslis kaip vandens tankis, tačiau tam tikru metu siurbimo vamzdyje didelė vamzdžio dalis yra pilna oro, o ne vandens. Tada aukščiau pateikta lygtis tampa:

 ρwater(Ah)inlet=ρwater(Ah)outlet+[ρwater%water+ρair%air](Ah)pump{\displaystyle \ \rho _{water}(Ah)_{inlet}=\rho _{water}(Ah)_{outlet}+[\rho _{vanduo}\%_{vanduo}+\rho _{ air}\%_{air}](Ah)_{siurblys}}

Arba, jei įleidimo ir išleidimo vamzdžių skerspjūvio plotas yra toks pat:

 ρwaterA(hinlet−houtlet)=[ρwater%water+ρair%air](Ah)pump{\displaystyle \ \rho _{water}A(h_{inlet}-h_{outlet})=[\rho _{water}\%_{water}+\rho _{air}\%_{air}] (Ak)_{siurblys}}

Kurhinlet−houtlet{\displaystyle h_{inlet}-h_{outlet}}yra hidraulinė galvutė. Aukštis, į kurį gali būti pumpuojamas vanduo, gali būti nustatytas sprendžianthpump{\displaystyle h_{pump}}

hpump=ρwaterA(hinlet−houtlet)[ρwater%water+ρair%air]Apump{\displaystyle h_{pump}={\frac {\rho _{water}A(h_{inlet}-h_{outlet})}{[\rho _{water}\%_{water}+\rho _{ air}\%_{air}]A_{siurblys}}}}

Pagrindinė šio modelio problema yra ta, kad jis nepaiso skysčio greičio, kai jis keliauja per siurblį. Tai yra nereikšmingas kiekis, nes jei skysčio judėjimas būtų nereikšmingas, oras išleidimo vamzdyje atsiskirtų nuo vandens ir siurblys prarastų gebėjimą judėti. Tačiau šis manometro modelis iliustruoja pagrindinį siurblio principą ir paneigia dažniausiai kritikuojamą impulsinį siurblį, ty tai, kad mažesnis siurbimo vamzdis fiziškai negali pumpuoti vandens virš pradinio srauto aukščio. Aukščiau pateiktas argumentas rodo, kad tai tiesa tik tuo atveju, jei skystis siurbimo vamzdyje yra nejudantis arba jei oro kiekis yra nereikšmingas.

Slėgio modelis

teorija

Svarbūs taškai, naudojami slėgio modelyje

Norint atsižvelgti į greitį, srautą reikia įvertinti išsamiau, naudojant energijos išsaugojimą ir Bernulio lygtį . Šis metodas modeliuoja srauto slėgio pokyčius skirtinguose taškuose

4 vietoje slėgis iš 1 vietos apskaičiuojamas taip:

 P4=P1+ρ4gh1−ρ4(v42−v12)2{\displaystyle \ P_{4}=P_{1}+\rho _{4}gh_{1}-{\frac {\rho _{4}(v_{4}^{2}-v_{1}^ {2})}{2}}}

Panašiai, 5 iš 2:

 P5=P2+ρ5gh2−ρ5(v52−v22)2{\displaystyle \ P_{5}=P_{2}+\rho _{5}gh_{2}-{\frac {\rho _{5}(v_{5}^{2}-v_{2}^ {2})}{2}}}

O 6 nuo 3:

 P6=P3+ρ6gh3−ρ6(v62−v32)2{\displaystyle \ P_{6}=P_{3}+\rho _{6}gh_{3}-{\frac {\rho _{6}(v_{6}^{2}-v_{3}^ {2})}{2}}}

Manoma, kad greitis ties 3 yra lygus nuliui, kad būtų galima nustatyti didžiausią aukštį, į kurį gali būti pumpuojamas vanduo. Taip bus nustatyta viršutinė vandens galimo aukščio riba. Be to, slėgiai 1, 2 ir 3 gali būti laikomi maždaug viena atmosfera, nes „3“ išeina į atmosferą, o „1“ ir „2“ turi tik labai mažą hidrostatinį slėgį, susijusį su atmosferos gyliu. srautas. Atliekant kontrolinio tūrio analizę apatinėje talpykloje tarp 4, 5 ir 6, masės išsaugojimas diktuoja:

 ρ4A4v4=ρ5A5v5+ρ6A6v6{\displaystyle \ \rho _{4}A_{4}v_{4}=\rho _{5}A_{5}v_{5}+\rho _{6}A_{6}v_{6}}

Visų vamzdžių plotai žinomi iš eksperimento geometrijos. Išleidimo vamzdyje oro kiekis yra minimalus, todėl galima daryti prielaidą, kad tankis yra lygus vandens tankiui.

Remiantis vieno šaltinio ^[6] , kuris išanalizavo šilumą varomą burbulinį siurblį uždaroje sistemoje, darbą, slėgio pokytį nuo 4 ir 5 iki 6 galima apibūdinti taip:

 P6=P4−ρ6v4(v6−v4)−P5+ρ6v5(v6−v5){\displaystyle \ P_{6}=P_{4}-\rho _{6}v_{4}(v_{6}-v_{4})-P_{5}+\rho _{6}v_{5 }(v_{6}-v_{5})}

Iki šio išvedimo taško visos prielaidos buvo skirtos gana bendram atvejui. Toliau pateiktos modelio prielaidos pateikia konkretesnį, supaprastintą modelį. Pirmoji prielaida yra ta, kad greitis tarp 4 ir 5 yra maždaug pastovus. Kadangi tik nedidelė skysčio dalis nukreipiama, kad išeitų iš siurbimo vamzdžio, daroma prielaida, kad didžioji skysčio dalis išlaiko savo pagreitį, kol teka per išleidimo vamzdį.

Antra, manoma, kad dujų kiekis šliužo režime siurbimo vamzdyje yra 70 %, o tai yra vidutinė šliužo srauto vertė. Taip pat manoma, kad įleidimo vamzdyje esančios dujos yra burbulinio srauto režimu, kur dujų kiekis yra vidutiniškai 30%. ^[7] Tai reiškia, kad:

 ρ6=0.7ρair+0.3ρwater{\displaystyle \ \rho _{6}=0,7\rho _{air}+0,3\rho _{vanduo}}

 ρ4=0.3ρair+0.7ρwater{\displaystyle \ \rho _{4}=0,3\rho _{air}+0,7\rho _{vanduo}}

Teorijos testavimas

Impulsinio siurblio schema

Naudojant šias septynias lygtis ir pridedamas prielaidas, slėgio modelis vis dar turi dar vieną nežinomą dalyką nei lygtis, o tai reiškia, kad pagrįstas aukštis turi būti nustatytas iteruojant. Įvestys yra geometriniai sistemos parametrai, o slėgis ir greitis ties „4“, kur turėtų susidaryti didžiausias slėgis, turėtų būti išvestas. Jei šios vertės yra pagrįstos, sistema gali būti sukonfigūruota veikti; jei ne, tada turėtų įvykti kita iteracija.

Pirmasis šios sistemos modeliavimo žingsnis buvo atliktas naudojant EES programinę įrangą. Aukščiau pateiktos lygtys buvo apibrėžtos ir nustatytos kai kurios pradinės sąlygos. Kaip matyti paveikslėlyje, be aukščiau išvardytų prielaidų, reikia įvesti vamzdžių aukštį ir skersmenis bei srauto greitį ties 1 ir 2. Tada programa išveda greitį visame vamzdyje ir slėgį. Siekiant geriau įvertinti šio modelio pagrįstumą, galima naudoti šią EES programą ar panašią.

Esami impulsiniai siurbliai

Pulser siurbliams trūksta patikimumo, nes nebuvo atlikta tarpusavio peržiūra, nors jie pradedami toliau tirti (žr. toliau esančias išorines nuorodas). Tačiau buvo sukurti keli modeliai, o internete galima rasti vaizdo įrašų, kuriuose parodyta, kaip jie veikia ir kaip jie veikia. Šis impulsinio siurblio dizainas nėra patentuotas, o dizainas yra viešas. ^[8]

Veikiantis impulsinis siurblys

20 metų veikiančio impulsinio siurblio pavyzdį rasite čia , jei jis neapkraunamas žemiau. Šis siurblys yra maitinamas nedideliu srautu su 300 litrų vandens, krentančio 0,5 metro ir gamina energiją. Šio siurblio skaičiai rodo, kad matomas vandens greitis 0,32–0,68 metro per sekundę yra pakankamai greitas, kad oro burbuliukai nutekėtų vamzdžiu.

Atrodo, kad tariamas oro greitis oro transportavimo atkarpoje geriausiai veikia nuo 0,7 ms-1 iki 1,5 metro per sekundę. Taip buvo naudojant 12 mm ir 19 mm vamzdžius ir siurbiant tiesiai į viršų.

Mažesnis tariamasis oro greitis geriausiai pasiteisino pumpuojant įkalnę. (Tariamas greitis yra vandens ar oro greitis per vamzdžius, darant prielaidą, kad vamzdyje buvo tik vienas skystis) Tai yra geras vadovas, jei gaminate patys. Brianas

Impulsiniai siurbliai gali dirbti su daug didesniais srautais ir aukščiais, nei teigia Gaiatechnician .

Dėl ypatingo paprastumo jie gali būti labai vertingi pakrantės bendruomenėms. Vaizdo įraše esantis mažas impulsinis siurblys gali per dieną perpumpuoti apie 5 tonas vandens į talpyklą. ^[9]

Antrame pavyzdyje (parodytas čia ) naudojamas pulsuojantis siurblys vandens tiekimui gyvūnams. Jo tiekimo srautas yra maždaug 30 litrų/min. per 40 mm nuotekų vamzdį. Jis gali pakelti 30 ml/min iki 3 m arba 1 l/min iki 1 m. ^[10]

Mike'as Donevanas, turintis praktinių ūkio idėjų, leido man naudoti paveikslėlius ir tekstą, kai siurblys buvo jo žurnale mainais už nuorodą. http://www.farmideas.co.uk/

Manau, kad jie bus vertingi visiems, kurie nori, kad kamuoliukų aikštelės figūrėlės atspėtų gerus vamzdžių dydžius savo projektams

Brianas baltas

Šilumos varomi burbuliniai siurbliai

Šilumos varomo burbulinio siurblio diagrama

Heat-Driven Bubble pumps are the most common type of pulser pump found. They use a similar principle of operation as this pulser pump design, but in a closed system. In general, a refrigerant with a boiling point below that of water is mixed with the fluid. After the mixture is compressed, it is heated causing bubbles to form from the refrigerant in the working fluid. The bubbles of refrigerant then push the water up the pump tube, as in the pulser pump. The mixture then enters a separation chamber, where the liquid is sent to an absorber and the refrigerant to a condenser.^[11]

Conclusions

This particular design for a pulser pump is extremely simple to build, and has the potential to make a large impact in how water is pumped. It does not use chemicals to pump the water, so the water let back into the stream is not contaminated. On the contrary, claims have been made that indicate the water returned to the stream contains more oxygen, providing a better environment for underwater creatures. The water that is not returned to the stream can be used to irrigate land or provide drinking water. The added elevation that the pump provides allows water to be transported further than the stream alone would be able to move it.

The pump itself is made of very few materials, only simple tubes and connections, and after optimum design is found, it could be made inexpensively. Almost no maintenance is required once the pump is set up, so aside from the initial installation and equipment costs, the pump can provide water cheaply and easily to those nearby.

In this analysis, both an experimental model and a theoretical model were developed. The experimental model was based off a previous design, and acted as a proof of concept. The model clearly indicated the trends expected, showing highest flow rates for a large hydraulic head and a short pumping tube. Two theoretical models were proposed, the first based on the principle of conservation of mass, like a manometer. This model provided a rough estimate for the height of the second tube, but the validity is very limited because it assumes a negligible velocity, however it does serve to disprove the idea that this design for a pulser pump is physically impossible. The second theoretical model used both conservation of mass and conservation of energy to evaluate the velocities and pressures at each stage of the pump. This second model requires the user to iterate on the values produced in order to determine a reasonable geometry under specific conditions. Using Engineering Equation Solver, a template was formed that would allow the user to iterate on the assumptions made in order to determine the optimum geometry.

Recommendations

Both the experimental and the theoretical model would benefit greatly from a peer review and further research. The experimental model should be tested using a more rigid testing scheme, with many more tests at each height and head. Other variables such as the size of the container, the diameter of the tubes and the flow velocity should also be tested to determine their effects on the pulser pump, and a wider range of values should be used. The main setback encountered during this experiment was leakage though the original container and hose. By using the methods described above, these problems can easily be overcome and more time can be spent performing more detailed tests.

The theoretical model proposed could be further expanded and tested using software such as the EES program described above. In addition, there are several factors that were not accounted for that must be included in the model for it to accurately predict the flow rate through the pump. These include:

• Analysis of two phase slug flow in pumping tube
• Determination of air content and flow regime in inlet and outlet tubes
• Friction/Viscous losses
• Turbulent Flow
• Pressure gradient across separation container

External links

• Gaiatechnician's explaination on YouTube can be found here. For a more detailed explaination, visit his website
• Other videos of working pulser pumps can be found here and here
• Bubble Action Pumps Ltd. make a similar product, that pumps water through solar thermal panels. Check it out on their website.
• Altenergymag describes pulser pumps here
• All About Pumps also have a description here
• For a description of how to make a pulser pump, visit Instructables

References

Puslapio duomenys

Raktažodžiai	vanduo , vandens siurblys , impulsinis siurblys , plastikiniai vamzdeliai , vamzdelių jungtys , trijų krypčių jungtis
SDG	SDG06 Švarus vanduo ir kanalizacija
Autoriai	Abby , Brianas White'as
Licencija	CC-BY-SA-3.0
Filialai	Mech425 , Karalienės universitetas
Kalba	anglų (en)
Vertimai	kinų , kirgizų , olandų , prancūzų , ispanų
Puslapiai	0 antrinių puslapių
Kokios čia nuorodos	31 puslapis
Poveikis	9 841 puslapio peržiūra
Sukurta	2008 m. vasario 3 d . Brian White
Modifikuota	2023 m. spalio 23 d., StandardWikitext robotas
Cituoti kaip	Abby , Brianas White'as (2008–2023). "Pulsinis siurblys" . Appropedia . Žiūrėta 2024 m. sausio 24 d .
API užklausos	pagrindinis , semantinis , html , failai ir kt