De pulserpomp is een eenvoudig, door water aangedreven mechanisch apparaat, ook wel bellenpomp genoemd. Onderdelen van deze pomp zijn voor verschillende doeleinden gebruikt, waaronder de winning van olie of in koelcycli. Door warmte aangedreven bellenpompen komen het meest voor, maar dit specifieke ontwerp van een pulspomp die de turbulente stroming in een stroom gebruikt om lucht op te vangen, moet nog gebruikelijk worden. De twee belangrijkste voordelen van deze pomp zijn dat deze geen mechanische of bewegende delen heeft en dat er geen chemicaliën worden gebruikt, alleen water uit een beek. Eenmaal geïnstalleerd in de buurt van een beek, kan de pomp water optillen met alleen de energie uit de beek.
Ik geef toestemming om alle afbeeldingen en geanimeerde gifs die ik in het verleden voor dit project heb gemaakt, te hergebruiken en aan te passen. Brian White, 3 mei 2010
Inhoud
Achtergrond informatie
Overzicht
De pulserpomp is een combinatie van een trompepomp en een luchtliftpomp . Geïnstalleerd in de buurt van een beek, kan de pulserpomp water naar een hoogte boven het niveau van de beek pompen. Hierdoor kunnen beken op moeilijk bereikbare locaties eenvoudig worden bereikt, of kan water uit een beek naar een andere locatie worden geleid, voor irrigatie- of drinkwaterdoeleinden.
De pulserpomp gebruikt eenvoudigweg het trompegedeelte om het luchtbruggedeelte van stroom te voorzien. Een video waarin de pomp wordt uitgelegd, kunt u hier bekijken .
Voordelen
Zoals vermeld in het gedeelte Inleiding zijn de belangrijkste voordelen van de pomp tweeledig. Ten eerste heeft dit ontwerp van de pulspomp geen chemische componenten, zoals gebruikelijk is bij door warmte aangedreven bellenpompen, die volgens vergelijkbare principes werken (zie Warmteaangedreven bellenpompen hieronder). Hierdoor kan de pomp worden gebruikt voor een grote verscheidenheid aan taken waarbij niet-verontreinigd water moet worden gepompt, zoals irrigatie en het verpompen van drinkwater. Bovendien verlaagt het feit dat er geen chemicaliën nodig zijn en het gebruik van het beschikbare stroomwater als pompvloeistof de kosten van de pomp aanzienlijk.
Ten tweede heeft de pulserpomp geen bewegende componenten. Eenmaal geïnstalleerd, gebruikt deze pomp de turbulente stroming van de stroom om lucht op te vangen, en de zwaartekracht om deze te comprimeren (zie het gedeelte over het werkingsprincipe hieronder) om een deel van het water naar een hoogte boven die van de stroom te pompen. Er zijn geen mechanische componenten nodig, die doorgaans duurder en moeilijker te installeren zijn.
Naast deze voordelen wordt ook beweerd dat pulspompen een positief effect hebben op de waterkwaliteit door het zuurstofgehalte te verhogen. [1] Het basisidee is dat door lucht en water in de inlaatpomp te mengen, het grotere oppervlak ertussen ervoor zorgt dat er meer zuurstof naar het water kan worden overgebracht dan normaal is in een stroom. Er moet verder onderzoek worden gedaan om dit idee te bevestigen.
Geschiedenis
Trompes werden vóór de hydro-elektrische turbines gebruikt om lucht in mijnen te pompen, om lucht te leveren voor de pneumatische machines die enkele van de eerste alpine tunnels maakten en om lucht te leveren om motoren aan te drijven die eind 19e eeuw de rijke delen van Parijs verlichtten. Luchtliftpompen worden nog steeds veel gebruikt door waterbedrijven om water uit zeer diepe putten te pompen. Ze gebruiken compressoren om lucht in de putten te duwen en de lucht barst uit door een tweede bredere pijp die water met zich meevoert.
Werkingsprincipe
Een pulspomp (ook wel bellenpomp genoemd) gebruikt een hydraulische waterkolom om lucht te comprimeren, waardoor water wordt verplaatst en het water naar een grotere hoogte wordt geduwd dan voorheen. Deze werkt volgens dezelfde principes als een trompe- en een luchtbrugpomp.
Constructie van een model
Gebaseerd op het succes van andere soortgelijke proefprojecten [2] werd een proof-of-concept-model geconstrueerd. De hier genoemde materialen zijn bedoeld voor de constructie van een model, dat kan worden gebruikt voor kleinschalige toepassingen, zoals beschreven in het gedeelte Bestaande pompen hieronder, of voor verder testen. De hier beschreven plastic buizen zijn flexibele plastic buizen, wat handig is bij het testen, omdat deze op de juiste hoogte kunnen worden gebogen en voor verschillende tests kunnen worden hergebruikt. Er kunnen echter ook massieve PVC-buizen worden gebruikt en deze zijn praktischer te implementeren in een niet-gecertificeerde omgeving. -testsituatie. (Zie het gedeelte Testen .)
Materialen
Deze materialen zijn intrinsieke componenten van dit model pulserpomp. Behalve een schaar om de slang door te knippen, werd er geen extra gereedschap gebruikt.
Afb. 1: 2 stuks doorzichtige plastic buizen met een binnendiameter van 3/4 inch
Afb. 1a: 1 stuk doorzichtige plastic buis met een binnendiameter van 3/8 inch
Afb. 1b: 2 @ 3/4"plastic buisconnectoren die aan het ene uiteinde in de plastic buis passen en aan het andere uiteinde schroefdraad hebben
Afb. 1c: 1 @ 3/8"-knelfitting die aan het ene uiteinde om de buis past, deze op zijn plaats drukt en aan het andere uiteinde schroefdraad heeft
Afb. 1d: 1 @ 1 1/2" driewegconnector met twee wrijvingspassingsopeningen tegenover elkaar en één erboven
Fig 1e: 2 @ 1 1/2" tot 3/4" connectoren, met schroefdraad aan één uiteinde en wrijvingspassing aan één uiteinde om verbinding te maken met de driewegconnector en de plastic buisconnector
Fig 1f: 1 @ 1 1/2" tot 3/8" connector, met schroefdraad aan één uiteinde en wrijvingspassing aan één uiteinde om verbinding te maken met de driewegconnector en de plastic buisconnector
Naast de bovenstaande items waren deze aanvullende materialen nodig om dit model op te zetten en te testen:
Fig 1: 1 slang om gecontroleerd water te leveren
Fig. 1a: steunen en verbindingsmechanismen om slangen op te houden
Afb. 1b: emmers en gootsteen voor het afvoeren van overtollig water
Kosten
De kosten van dit prototype waren enigszins duur, maar vergeleken met de kosten van de meeste andere manieren om water te pompen, zijn ze erg laag. Als dit ontwerp op grotere schaal wordt gebouwd, is het bovendien waarschijnlijk dat het tegen veel lagere kosten kan worden gebouwd. De kosten van dit prototype worden hieronder bij benadering weergegeven:
| Item | Prijs |
| Kunststof buizen | $ 40 |
| Slangconnectoren (alle) | $ 10 |
| Driewegconnector | $ 10 |
| Totaal | $ 60 |
Het model bouwen en instellen
Het proces om dit model te bouwen is heel eenvoudig, omdat het maar heel weinig componenten bevat. Het lastige deel is het zo opstellen van de buizen dat ze zo verticaal mogelijk blijven.
Hieronder ziet u een video van het model dat ik tijdens het werken heb gemaakt. Let op de belletjes in de buizen die duidelijk aantonen dat de inlaatbuis zich in het Bubble Flow Regime bevindt, en de pompbuis in Slug Flow.
Het proces dat is gebruikt om dit model te bouwen, wordt hieronder in detail beschreven.
- Eerst moeten de buizen op de gewenste lengte worden gesneden.
- Bij dit model werd de 3/4"-inlaatbuis afgesneden tot een lengte van ongeveer 2,1 m.
- De uitlaatbuis werd ook op een lengte van 2,1 meter afgesneden, zodat deze kon worden gevarieerd om verschillende tests uit te voeren
- De pompbuis werd lang gehouden om bij de hieronder beschreven tests de hoogte te kunnen variëren.
- In dit model wordt de driewegconnector gebruikt als scheidingscontainer voor de pulserpomp.
- De 1 1/2" tot 3/4" connectoren pasten precies in de direct tegenoverliggende zijden van de driewegconnector. Epoxy kan worden aangebracht om een goed afgedichte pasvorm te garanderen.
- De 1 1/2" tot 3/8" connector paste in het driewegconnectorgat dat zich op 90 graden bevindt van een van de andere twee gaten.
- Schroef eerst de knelfitting voor de 3/8"-aansluiting op de 1 1/2" tot 3/8"-connector
- Schroef vervolgens de plastic buisfittingen voor de 3/4"-aansluiting op de 1 1/2" tot 3/4"-connectoren
- Door deze aan te sluiten voordat u de slang aansluit, raakt de slang niet in de knoop.
- De 3/4"-slang moet strak over de 3/4"-connector passen. Het kan verder op zijn plaats worden gehouden door er een metalen klem omheen te spannen.
- De 3/8" compressie heeft een onderdeel dat rond de buitenkant van de slang gaat, een klein stukje past in de slang om deze open te houden, vervolgens kan het stuk dat zich rond de buitenkant van de slang bevindt in de reeds aangesloten compressiefitting worden geschroefd op de 1 1/2" tot 3/8" connector en houdt de buis op zijn plaats.
- Nu zijn alle hoofdcomponenten van de pomp aangesloten. De volgende fase is het instellen van de pomp.
- Bepaal eerst een methode om de buizen op hun plaats te houden. Hiervoor kan een houten achterbord worden gebruikt en kunnen de buizen eraan worden genageld. Om een gemakkelijk verstelbaar apparaat te hebben, werden in dit experiment de buizen met tape aan het draagsysteem en de muur bevestigd.
- Zorg ervoor dat de buizen verticaal staan en dat de hoogte van de buizen naar wens is.
- Er werd een slang aangesloten op de bovenkant van de inlaatbuis door zowel de buis met een diameter van 3/4" als het slangmondstuk in een korte schrootbuis met een diameter van 1" te steken. De slang werd gebruikt om de stroming van de stroom te simuleren.
- De uitlaatbuis was zo ingesteld dat hij in de gootsteen afwaterde.
Testen
Na het opzetten van het model zijn enkele voorbereidende tests uitgevoerd waaruit bleek dat de pomp inderdaad nuttig werk kan leveren. Er zijn veel gedetailleerdere tests nodig voordat dit ontwerp van een pulserpomp op grotere schaal wordt geaccepteerd en gebruikt.
Bij deze test zijn twee variabelen gewijzigd: het verval van de pomp en de hoogte van de pompbuis.
De verwachting is dat naarmate het verval toeneemt, het debiet ook zal toenemen. Dit effect werd door de pomp gedemonstreerd en de resultaten worden hieronder weergegeven.
Naarmate de hoogte van de pompbuis toeneemt, is er meer energie nodig om de pulsen de bovenkant van de buis te laten bereiken. De overeenkomstige verwachte daling van het debiet is hieronder te zien.
Wanneer de effecten van beide variabelen worden gecombineerd, is het resultaat een grafiek die laat zien hoe het debiet afhangt van zowel het verval als de hoogte van de pompbuis. Deze grafiek kan worden gebruikt om de relatie tussen deze hoeveelheden en de stroomsnelheid aan te tonen. Zelfs bij grote vervalhoogtes kan het debiet klein zijn als de hoogte van de pompbuis groot is. Bovendien zal een kleine opvoerhoogte, zelfs wanneer de hoogte van de pompbuis klein is, de hoeveelheid water verminderen die door de pompbuis wordt gepompt. Dit is hieronder weergegeven.
Bij topprestaties (grote kop en korte pompslang) pompte dit model met een snelheid van bijna 100 ml/s, oftewel 1 liter per 10 seconden! Ondanks meerdere tests bij elke waarde is de reproduceerbaarheid van deze resultaten nog steeds twijfelachtig. Ongeacht de exacte stroomsnelheid laat dit experiment zien dat er een enorm potentieel is dat de pulserpomp op grote schaal wordt gebruikt om water te pompen. Er moeten verdere tests worden uitgevoerd om de exacte relatie tussen debiet, opvoerhoogte en de hoogte van de pompbuis beter te kunnen beoordelen.
Wetenschappelijk model
Ondanks het feit dat pulspompen, of in ieder geval verschillende soortgelijke ontwerpen van dit soort pompen, al vrij lang bestaan, is er geen goede verklaring of model dat ze beschrijft. Soortgelijke problemen, zoals bij warmtegedreven bellenpompen , zijn vaak gesloten systemen, waarvoor geen uitlaatleiding nodig is. In dit gedeelte worden enkele wetenschappelijke principes achter de werking van deze pomp gepresenteerd, en worden twee verschillende modellen ontwikkeld. Het eerste model is het eenvoudige manometermodel en het tweede het ingewikkelder drukmodel .
Tweefasige stroom
Een belangrijk concept voor dit ontwerp is tweefasige stroming , waarbij er een vloeistof en een gas gescheiden zijn door een meniscus. Er zijn ten minste zeven verschillende regimes van tweefasestroming, [3] waarvan er verschillende worden vertoond tijdens de werking van de pulspomp.
Slakkenstroom
De hefwerking van de pomp in de pompbuis vindt meestal plaats tijdens het slakkenstroomregime. Bij slug-stroming scheiden de vloeistof en het gas zich in verschillende lagen die bijna de gehele dwarsdoorsnede van de buis beslaan, zoals hieronder weergegeven.
Voor stroming in het slug-regime hangt de toegestane diameter van de buis af van de stromingssnelheid en de viscositeit ervan. De snelheid in de pompbuis is zeer moeilijk te beschrijven, zelfs met verschillende vereenvoudigende aannames. Als de buis bijvoorbeeld niet verticaal is, zijn de bellen niet langer symmetrisch, wat resulteert in veranderingen in de snelheid van de bellen. Er zijn verschillende dimensieloze termen nodig, waaronder het Froude-getal, het Eotvos-getal en het Reynolds-getal, om de stroom volledig te beschrijven. [4] Hoewel er nog steeds geen duidelijke overeenstemming bestaat over het meest geschikte model, zijn er verschillende voorgesteld. [5]
De volledige bepaling van de vloeistofeigenschappen tijdens slugstroming en het afleiden van een model inclusief de volledige effecten van dit stromingsregime vallen buiten het bestek van dit model. In plaats daarvan wordt een veel eenvoudiger model overwogen, waarbij wordt uitgegaan van volledig verticale buizen en een stabiele stroming, enz., zoals hieronder verder wordt besproken.
Manometer-model
Bij meerdere buizen in dezelfde vloeistof wordt de maximale hoogte van de vloeistof in elke buis bepaald door massabehoud. Volgens hetzelfde principe als een manometer bepalen de externe druk, dichtheid en diameter van de buis de hoogte van de vloeistof. Dit betekent dat de dichtheid, ρ, maal het dwarsdoorsnedeoppervlak van de buis, A, maal de hoogte van de vloeistof, h, voor elke buis hetzelfde is wanneer ze onder dezelfde druk uitkomen, zoals weergegeven in het diagram rechts. . Dit betekent dat als een gesloten container vol water zit met bovenaan twee dezelfde rietjes die open zijn naar de lucht, de vloeistof in de rietjes naar dezelfde hoogte zal stijgen, dat wil zeggen dat er niet meer vloeistof in één rietje zal zitten dan de andere.
Het is te zeggen:
(ρAH)1=(ρAH)2{\displaystyle \ (\rhoAh)_{1}=(\rhoAh)_{2}}
Dit is logisch als alle variabelen constant zijn. Bij een pulserpomp is het probleem ingewikkelder. Er is een inlaatbuis en een uitlaatbuis, met dezelfde doorsnede, maar verschillende hoogtes, en dan is er de pompbuis met een kleiner oppervlak en een hogere hoogte. De inlaat- en uitlaatbuizen zijn bijna volledig gevuld met water, en dus kan de dichtheid benaderd worden als die van water, maar op een gegeven moment is de pompbuis voor een groot deel gevuld met lucht en niet met water. De bovenstaande vergelijking wordt dan:
ρwATeR(AH)iNleT=ρwATeR(AH)OuTleT+[ρwATeR%wATeR+ρAiR%AiR](AH)PuMP{\displaystyle \ \rho _{water}(Ah)_{inlaat}=\rho _{water}(Ah)_{uitlaat}+[\rho _{water}\%_{water}+\rho _{ lucht}\%_{lucht}](Ah)_{pomp}}
_{pomp}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/186fa09ca298967fbea8a409ab958aa6a1024310)
Of, als de inlaat- en uitlaatleidingen dezelfde doorsnede hebben:
ρwATeRA(HiNleT−HOuTleT)=[ρwATeR%wATeR+ρAiR%AiR](AH)PuMP{\displaystyle \ \rho _{water}A(h_{inlaat}-h_{uitlaat})=[\rho _{water}\%_{water}+\rho _{lucht}\%_{lucht}] (Ah)_{pomp}}
![{\displaystyle \ \rho _{water}A(h_{inlaat}-h_{uitlaat})=[\rho _{water}\%_{water}+\rho _{lucht}\%_{lucht}] (Ah)_{pomp}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/d95dbd316e21fe0d91aced359f606e1cbd0bca2e)
WaarHiNleT−HOuTleT{\displaystyle h_{inlaat}-h_{uitlaat}}
HPuMP=ρwATeRA(HiNleT−HOuTleT)[ρwATeR%wATeR+ρAiR%AiR]APuMP{\displaystyle h_{pomp}={\frac {\rho _{water}A(h_{inlaat}-h_{uitlaat})}{[\rho _{water}\%_{water}+\rho _{ lucht}\%_{lucht}]A_{pomp}}}}
![{\displaystyle h_{pomp}={\frac {\rho _{water}A(h_{inlaat}-h_{uitlaat})}{[\rho _{water}\%_{water}+\rho _{ lucht}\%_{lucht}]A_{pomp}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5130c96622af52a244433b6f4885a78aa475a126)
Het grootste probleem met dit model is dat het de snelheid van de vloeistof negeert terwijl deze door de pomp beweegt. Dit is een niet te verwaarlozen hoeveelheid, alsof de beweging van de vloeistof verwaarloosbaar zou zijn, de lucht in de uitlaatbuis zich zou scheiden van het water en de pomp zijn vermogen zou verliezen om water te verplaatsen. Dit manometermodel illustreert echter wel het basisprincipe van de pomp en weerlegt de meest voorkomende kritiek op de pulserpomp, namelijk dat het fysiek onmogelijk is voor de kleinere pompbuis om water boven de initiële hoogte van de stroom te pompen. Uit het bovenstaande argument blijkt dat dit alleen waar is als de vloeistof in de pompbuis stilstaat, of als de hoeveelheid aanwezige lucht verwaarloosbaar is.
Drukmodel
Theorie
Om rekening te houden met de snelheid moet de stroom gedetailleerder worden geëvalueerd, met behulp van behoud van energie en de vergelijking van Bernoulli . Deze methode modelleert de verandering in druk van de stroming op de verschillende punten
Op locatie 4 wordt de druk vanaf locatie 1 gegeven door:
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}}}
Op dezelfde manier, bij 5 van 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}}}
En om 6 van 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}}}
Om de maximale hoogte te bepalen waar het water naartoe kan worden gepompt, wordt aangenomen dat de snelheid bij 3 nul is. Dit geeft een bovengrens aan de hoogte die het water kan bereiken. Ook kan worden aangenomen dat de drukken op 1, 2 en 3 ongeveer één atmosfeer bedragen, aangezien '3' de atmosfeer verlaat en '1' en '2' slechts een zeer kleine hydrostatische druk hebben, die verband houdt met de diepte van de atmosfeer. stroom. Door een controlevolumeanalyse uit te voeren op de onderste container tussen 4, 5 en 6, dicteert het behoud van massa het volgende:
ρ4A4v4=ρ5A5v5+ρ6A6v6{\displaystyle \ \rho _{4}A_{4}v_{4}=\rho _{5}A_{5}v_{5}+\rho _{6}A_{6}v_{6}}
De oppervlakten van alle buizen zijn bekend uit de geometrie van het experiment. De uitlaatbuis heeft een minimale luchtinhoud, zodat kan worden aangenomen dat de dichtheid gelijk is aan die van water.
Voortbouwend op het werk van één bron, [6] die een door warmte aangedreven bellenpomp in een gesloten systeem analyseerde, kan de verandering in druk van 4 en 5 naar 6 als volgt worden beschreven:
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})}
Tot nu toe in de afleiding waren alle aannames gebaseerd op een tamelijk algemeen geval. De volgende aannames in het model bieden een specifieker, vereenvoudigd model. De eerste aanname is dat de snelheid tussen 4 en 5 ongeveer constant is. Omdat slechts een klein deel van de vloeistof wordt omgeleid om de pompbuis te verlaten, wordt aangenomen dat het grootste deel van de vloeistof zijn momentum behoudt terwijl hij door de uitlaatbuis gaat.
Ten tweede wordt aangenomen dat het gasgehalte in het slug-regime binnen de pompbuis 70% bedraagt, wat een gemiddelde waarde is voor de slug-stroming. Ook wordt aangenomen dat het gas in de inlaatbuis zich in het bellenstroomregime bevindt, waarbij het gasgehalte gemiddeld 30% bedraagt. [7] Deze betekenen dat:
ρ6=0,7ρAiR+0,3ρwATeR{\displaystyle \ \rho _{6}=0,7\rho _{lucht}+0,3\rho _{water}}
ρ4=0,3ρAiR+0,7ρwATeR{\displaystyle \ \rho _{4}=0,3\rho _{lucht}+0,7\rho _{water}}
Het testen van de theorie
Met deze zeven vergelijkingen en de bijbehorende aannames beschikt het drukmodel nog steeds over een vergelijking die meer onbekend is dan die, wat betekent dat via iteratie een redelijke hoogte moet worden bepaald. De invoergegevens zijn de geometrische parameters van het systeem, en de druk en snelheid bij '4', waar naar verwachting de hoogste druk zal optreden, moeten worden uitgevoerd. Als deze waarden redelijk zijn, kan het systeem worden ingesteld om te functioneren; zo niet, dan zou er een nieuwe iteratie moeten plaatsvinden.
Een eerste poging tot het modelleren van dit systeem werd gedaan met behulp van EES-software. De bovenstaande vergelijkingen werden gedefinieerd en er werden enkele beginvoorwaarden gesteld. Zoals te zien is in de afbeelding moeten naast de hierboven genoemde aannames ook de hoogte en diameter van de buizen en de snelheid van de stroom op 1 en 2 worden ingevoerd. Het programma geeft vervolgens de snelheid door de buis en de druk weer. Om de validiteit van dit model beter te kunnen beoordelen, kan dit EES-programma of een soortgelijk programma worden gebruikt.
Bestaande Pulser-pompen
Pulser-pompen zijn niet geloofwaardig omdat er geen peer review heeft plaatsgevonden, hoewel er nu verder onderzoek naar wordt gedaan (zie de Externe links hieronder). Er zijn echter verschillende modellen gebouwd en er zijn online video's beschikbaar om te laten zien hoe ze werken, en hoe ze werken. Dit ontwerp van de pulserpomp is niet gepatenteerd en de ontwerpen bevinden zich in het publieke domein. [8]
Werkende pulserpomp
Een voorbeeld van een werkende pulserpomp van 20 jaar oud is hier beschikbaar , als deze hieronder niet laadt. Deze pomp wordt aangedreven door een stroompje waarin 300 liter water een halve meter naar beneden valt en de stroom produceert. Uit cijfers van die pomp blijkt dat een schijnbare watersnelheid langs het trompgedeelte van tussen de 0,32 meter per seconde en 0,68 meter per seconde snel genoeg is om de luchtbellen door de pijp te sturen.
De schijnbare luchtsnelheid langs het luchtbruggedeelte lijkt het beste te werken tussen 0,7 ms-1 en 1,5 meter per seconde. Dit was bij gebruik van 12 mm en 19 mm buizen en recht omhoog pompen.
Een lagere schijnbare luchtsnelheid werkte het beste bij het oppompen van een helling. (De schijnbare snelheid is de snelheid van het water of de lucht door de leidingen, ervan uitgaande dat er slechts één vloeistof in de leiding zat.) Het is een goede leidraad als u er zelf een maakt. Brian
Pulserpompen kunnen werken met veel grotere debieten en opvoerhoogtes dan volgens Gaiatechnicus .
Vanwege hun extreme eenvoud kunnen ze van grote waarde zijn voor gemeenschappen aan het water. De kleine pulspomp in de video kan ongeveer 5 ton water per dag naar een opslagcontainer pompen. [9]
Een tweede voorbeeld ( hier afgebeeld ) gebruikt de pulspomp om dieren van water te voorzien. Het heeft een toevoerdebiet van ongeveer 30 liter/min via een afvoerleiding van 40 mm. Het kan 30 ml/min tot 3 m of 1 l/min tot 1 m tillen. [10]
Mike Donevan van praktische boerderijideeën heeft mij toegestaan foto's en tekst te gebruiken van toen de pomp in zijn tijdschrift stond, in ruil voor een link. http://www.farmideas.co.uk/
Ik denk dat ze waardevol zullen zijn voor iedereen die wil dat figuren uit het ballenpark de goede pijpmaten voor hun projecten raden
Brian wit
Warmtegedreven bellenpompen
Warmtegedreven bellenpompen zijn het meest voorkomende type pulserpomp. Ze gebruiken een soortgelijk werkingsprincipe als dit pulspompontwerp, maar dan in een gesloten systeem. Over het algemeen wordt een koelmiddel met een kookpunt lager dan dat van water met de vloeistof gemengd. Nadat het mengsel is gecomprimeerd, wordt het verwarmd, waardoor er belletjes ontstaan uit het koelmiddel in de werkvloeistof. De belletjes koelmiddel duwen het water vervolgens omhoog door de pompbuis, zoals in de pulspomp. Het mengsel komt vervolgens in een scheidingskamer terecht, waar de vloeistof naar een absorber en het koelmiddel naar een condensor wordt gestuurd. [11]
Conclusies
Dit specifieke ontwerp voor een pulserpomp is uiterst eenvoudig te bouwen en heeft het potentieel om een grote impact te hebben op de manier waarop water wordt gepompt. Er worden geen chemicaliën gebruikt om het water te pompen, dus het water dat terug in de beek wordt gelaten, is niet vervuild. Integendeel, er zijn beweringen gedaan die erop wijzen dat het water dat naar de stroom wordt teruggevoerd meer zuurstof bevat, wat een beter milieu voor onderwaterwezens oplevert. Het water dat niet terug in de beek gaat, kan worden gebruikt voor irrigatie van land of voor de drinkwatervoorziening. Door de extra hoogte die de pomp biedt, kan water verder worden getransporteerd dan alleen de stroom het zou kunnen verplaatsen.
De pomp zelf is gemaakt van heel weinig materialen, alleen van eenvoudige buizen en aansluitingen, en nadat een optimaal ontwerp is gevonden, kan deze goedkoop worden gemaakt. Er is vrijwel geen onderhoud nodig zodra de pomp is geïnstalleerd, dus afgezien van de initiële installatie- en apparatuurkosten kan de pomp goedkoop en gemakkelijk water leveren aan mensen in de buurt.
In deze analyse zijn zowel een experimenteel model als een theoretisch model ontwikkeld. Het experimentele model was gebaseerd op een eerder ontwerp en fungeerde als proof of concept. Het model gaf duidelijk de verwachte trends aan en liet de hoogste debieten zien voor een groot verval en een korte pompbuis. Er werden twee theoretische modellen voorgesteld, de eerste gebaseerd op het principe van massabehoud, zoals een manometer. Dit model gaf een ruwe schatting van de hoogte van de tweede buis, maar de geldigheid is zeer beperkt omdat het uitgaat van een verwaarloosbare snelheid. Het ontkracht echter wel het idee dat dit ontwerp voor een pulspomp fysiek onmogelijk is. Het tweede theoretische model gebruikte zowel behoud van massa als behoud van energie om de snelheden en drukken in elke fase van de pomp te evalueren. Dit tweede model vereist dat de gebruiker de geproduceerde waarden herhaalt om onder specifieke omstandigheden een redelijke geometrie te bepalen. Met behulp van Engineering Equation Solver werd een sjabloon gevormd waarmee de gebruiker de gemaakte aannames kon herhalen om de optimale geometrie te bepalen.
Aanbevelingen
Zowel het experimentele als het theoretische model zouden veel baat hebben bij een peer review en verder onderzoek. Het experimentele model moet worden getest met behulp van een strenger testschema, met veel meer tests op elke hoogte en elk hoofd. Andere variabelen zoals de grootte van de container, de diameter van de buizen en de stroomsnelheid moeten ook worden getest om hun effecten op de pulserpomp te bepalen, en er moet een breder bereik aan waarden worden gebruikt. De belangrijkste tegenvaller die we tijdens dit experiment tegenkwamen, was lekkage via de originele container en slang. Door gebruik te maken van de hierboven beschreven methoden kunnen deze problemen gemakkelijk worden overwonnen en kan er meer tijd worden besteed aan het uitvoeren van meer gedetailleerde tests.
Het voorgestelde theoretische model zou verder kunnen worden uitgebreid en getest met behulp van software zoals het hierboven beschreven EES-programma. Bovendien zijn er verschillende factoren waarmee geen rekening is gehouden en die in het model moeten worden opgenomen om het debiet door de pomp nauwkeurig te kunnen voorspellen. Deze omvatten:
- Analyse van tweefasige slakkenstroom in pompbuis
- Bepaling van het luchtgehalte en het stroomregime in inlaat- en uitlaatbuizen
- Wrijving/viskeuze verliezen
- Turbulente stroom
- Drukgradiënt over de scheidingscontainer
Externe links
- De uitleg van Gaiatechnician op YouTube kun je hier vinden . Voor een uitgebreidere uitleg kunt u zijn website bezoeken
- Andere video's van werkende pulserpompen vindt u hier en hier
- Bubble Action Pumps Ltd. maakt een soortgelijk product, dat water door thermische zonnepanelen pompt. Bekijk het op hun website .
- Altenergymag beschrijft hier pulserpompen
- All About Pumps heeft hier ook een beschrijving
- Ga naar Instructables voor een beschrijving van het maken van een pulserpomp
Referenties
- ↑ Alles over pompen. Beschikbaar op: http://web.archive.org/web/20210125002710/http://www.animatedsoftware.com/pumpglos/glpulser.htm [Geraadpleegd op 15 april 2010].
- ^ Brian White "Pulser Pumps" online beschikbaar: http://nxtwave.tripod.com/gaiatech/pulser/builder.htm [Betreden 3 april 2010]
- ^ JB McQuillen, R. Vernon en AE Dukler. "Stroomregimes in gas-vloeistofstromen" Online beschikbaar op: http://web.archive.org/web/20170704025739/http://www3.nd.edu/~mjm/flow.regimes.html [Bezocht op 15 april 2010]
- ^ J. Fabre en A. Line "Modellering van tweefasige slakkenstroom" Annu. Rev. Fluid Mech: 1992. Online beschikbaar: http://arjournals.annualreviews.org/doi/pdf/10.1146/annurev.fl.24.010192.000321?cookieSet=1 [Bezocht op 15 april 2009]
- ^ XIA Guo-dong, CUI Zhen-zhen, LIU Qing, ZHOU Fang-de, HU Ming-sheng "Een model voor de lengteverdeling van vloeibare naaktslakken in verticale gas-vloeistofslakstroom" Journal of Hydrodynamics: 2009. Online beschikbaar: [Betreden 15 april 2010]
- ^ Susan J. Wit. "Bubble Pump Design and Performance" Georgia Institute of Technology: augustus 2001. Online beschikbaar op: http://www.me.gatech.edu/energy/SusanThesis.pdf [geraadpleegd op 13 april 2010].
- ^ Micro Motion-witboek. "Explaining how two-phase flow mass flowmeters beïnvloedt" Micro Motion, Inc. USA: 2004. Online beschikbaar: http://web.archive.org/web/20130123193851/http://www.documentation.emersonprocess.com:80 /groups/public_public_mmisami/documents/whitepaper/wp-00698.pdf [Geraadpleegd: 15 april 2010]
- ^ Brian White "De pulserpomp." Beschikbaar op: http://www.altenergymag.com/emagazine.php?issue_number=03.10.01&article=pulser [Geraadpleegd op 15 april 2010].
- ↑ Pulspomp (luchtliftpomp). Beschikbaar op: http://ca.youtube.com/watch?v=oxJTC77PADQ [geraadpleegd op 15 april 2010].
- ↑ Cornish pulserpomp. Beschikbaar op: http://www.youtube.com/watch?v=Tf1-7fL_UIk [Geraadpleegd op 15 april 2010].
- ^ Susan J. Wit. "Bubble Pump Design and Performance" Georgia Institute of Technology: augustus 2001. Online beschikbaar op: http://www.me.gatech.edu/energy/SusanThesis.pdf [geraadpleegd op 13 april 2010].