Импульсный насос

Рис. 6. Импульсный насос в сборе, с указанием направления потока.

Данные проекта

Авторы	Брайан Уайт
Расположение	Кингстон , Канада
Положение дел	Разработанный Смоделированный Прототипированный Развернуто
Завершенный	2008 год
Расходы	60 долларов США
Случай	Помпа
Манифест ОКХ	Скачать

Схема импульсного насоса

Пульсирующий насос представляет собой простое механическое устройство с водяным приводом, также известное как пузырьковый насос. Компоненты этого насоса использовались для различных целей, включая добычу нефти или в холодильных циклах. Пузырьковые насосы с тепловым приводом являются наиболее распространенными, но эта конкретная конструкция пульсационного насоса, использующая турбулентный поток в потоке для улавливания воздуха, еще не получила широкого распространения. Два основных преимущества этого насоса заключаются в том, что он не имеет механических или движущихся частей и не использует никаких химикатов, а только воду из ручья. После установки возле ручья насос может поднимать воду, используя только энергию ручья.

Я даю разрешение на повторное использование и адаптацию любых изображений и анимированных GIF-файлов, которые я создавал ранее для этого проекта. Брайан Уайт, 3 мая 2010 г.

Исходная информация

Обзор

Пульсирующий насос представляет собой комбинацию тромпа и эрлифтного насоса . Установленный рядом с ручьем насос-пульсатор может перекачивать воду на высоту над уровнем ручья. Это позволяет легко получить доступ к ручьям в труднодоступных местах или перекачивать воду из ручья в другое место для орошения или питьевого водоснабжения.

Импульсный насос просто использует часть тромпа для питания эрлифтной части. Видео, объясняющее работу насоса, можно посмотреть здесь .

Преимущества

Как упоминалось в разделе «Введение» , основные преимущества насоса двояки. Во-первых, эта конструкция импульсного насоса не содержит химических компонентов, как это обычно бывает в пузырьковых насосах с тепловым приводом, которые работают по аналогичным принципам (см. «Пузырьковые насосы с тепловым приводом» ниже). Это позволяет использовать насос для самых разных задач, требующих перекачивания незагрязненной воды, таких как орошение и перекачивание питьевой воды. Кроме того, отсутствие необходимости использования каких-либо химикатов и использование доступной проточной воды в качестве перекачиваемой жидкости значительно снижает стоимость насоса.

Во-вторых, насос-пульсатор не имеет движущихся частей. После установки этот насос использует турбулентный поток потока для улавливания воздуха и силу тяжести для его сжатия (см. раздел «Принцип работы» ниже), чтобы перекачивать часть воды на высоту выше высоты потока. Никакие механические компоненты, которые обычно более дороги и сложны в установке, не требуются.

В дополнение к этим преимуществам также утверждается, что пульсационные насосы положительно влияют на качество воды за счет увеличения содержания кислорода. ^[1] Основная идея заключается в том, что за счет смешивания воздуха и воды во всасывающем насосе увеличенная площадь поверхности между ними позволяет передавать в воду больше кислорода, чем обычно в потоке. Для подтверждения этой идеи необходимо провести дальнейшие исследования.

История

Тромпы использовались перед гидроэлектрическими турбинами для нагнетания воздуха в шахты, для подачи воздуха в пневматические машины, которые проложили некоторые из первых альпийских туннелей, и для подачи воздуха для привода двигателей, которые освещали богатые районы Парижа в конце 19 века. Эрлифтные насосы до сих пор широко используются предприятиями водоснабжения для перекачивания воды из очень глубоких скважин. Они используют компрессоры, чтобы нагнетать воздух в колодцы, и воздух вырывается через вторую, более широкую трубу, неся с собой воду.

Принцип действия

Импульсный насос в действии

Импульсный насос с разделенным процессом имеет ряд преимуществ.

Эрлифт также работает в наклонной трубе. Ветер создает волны! даже в трубе! Я использовал это, чтобы поднять воду на расстояние не менее 10 метров от импульсного насоса. (у ручья я не смог сделать вертикальную башню высотой 10 метров) но с волнами в трубе нет необходимости

Импульсный насос (также известный как пузырьковый насос) использует гидравлический напор воды для сжатия воздуха, который вытесняет воду, подталкивая водные «импульсы» на более высокую высоту, чем раньше. Он работает по тем же принципам, что и тромпе и эрлифтный насос.

Построение модели

На основе успеха других подобных пилотных проектов ^[2] была построена модель, подтверждающая концепцию. Перечисленные здесь материалы предназначены для изготовления модели, которую можно использовать для небольших масштабов, например, описанных в разделе «Существующие насосы» ниже, или для дальнейших испытаний. Описанные здесь пластиковые трубки представляют собой гибкие пластиковые трубки, которые полезны для испытаний, поскольку их можно согнуть на нужную высоту и повторно использовать для различных испытаний. Однако можно также использовать трубы из твердого ПВХ, и их было бы более практично реализовать в нестандартных условиях. -тестовая ситуация. (См. раздел «Тестирование» .)

Материалы

Эти материалы являются неотъемлемыми компонентами данной модели импульсного насоса. Кроме ножниц для разрезания трубок, никаких дополнительных инструментов не использовалось.

• 

  Рис. 1. 2 куска прозрачной пластиковой трубки с внутренним диаметром 3/4 дюйма.

• 

  Рис. 1a: 1 кусок прозрачной пластиковой трубки с внутренним диаметром 3/8 дюйма.

• 

  Рис. 1b: 2 пластиковых соединителя для трубок диаметром 3/4 дюйма, которые входят в пластиковую трубку на одном конце и имеют резьбу на другом конце.

• 

  Рис. 1c: 1 компрессионный фитинг 3/8 дюйма, который надевается на трубку на одном конце, сжимая ее на месте, и имеет резьбу на другом конце.

• 

  Рис. 1d: 1 трехходовой соединитель @ 1 1/2 дюйма с двумя отверстиями для фрикционной посадки друг напротив друга и одним сверху.

• 

  Рис. 1e: 2 соединителя размером от 1 1/2 до 3/4 дюйма, с внутренней резьбой на одном конце и фрикционной посадкой на одном конце для соединения с трехходовым соединителем и пластиковым трубчатым соединителем.

• 

  Рис. 1f: 1 соединитель размером от 1 1/2 до 3/8 дюйма, с внутренней резьбой на одном конце и фрикционной посадкой на одном конце для соединения с трехходовым соединителем и пластиковым трубчатым соединителем.

Помимо вышеперечисленного, для настройки этой модели и ее тестирования потребовались следующие дополнительные материалы:

• 

  Рис. 1: 1 шланг для контролируемой подачи воды

• 

  Рис. 1а: Опоры и соединительные механизмы для удержания трубок.

• 

  Рис 1б: ведра и раковина для слива лишней воды

Расходы

Стоимость этого прототипа была несколько высокой, однако по сравнению со стоимостью большинства других средств перекачки воды она очень низкая. Кроме того, если эта конструкция будет построена в большем масштабе, вполне вероятно, что ее можно будет построить и с гораздо меньшими затратами. Стоимость этого прототипа приведена ниже:

Построение и настройка модели

Процесс построения этой модели очень прост, поскольку в ней очень мало компонентов. Сложная часть заключается в установке трубок так, чтобы они оставались максимально вертикальными.

Видео модели, которую я сделал в процессе работы, показано ниже. Обратите внимание на пузырьки в трубках, которые ясно показывают, что впускная трубка находится в режиме пузырькового течения, а откачивающая трубка — в режиме снарядного течения.

Прототип импульсного насоса

Авторы: Брайан Уайт

Процесс построения этой модели подробно описан ниже.

1

Рисунок 1: Разрезанная выпускная трубка диаметром 3/4 дюйма.

Разрежьте трубы

• Сначала трубы необходимо отрезать до нужной длины.
• В этой модели входная трубка диаметром 3/4 дюйма была обрезана до длины примерно 2,1 м.
• Выпускная трубка также была обрезана до длины 2,1 м, чтобы ее можно было варьировать для проведения различных испытаний.
• Накачивающая трубка сохранялась длинной, чтобы иметь возможность изменять высоту в описанных ниже испытаниях.

2

Рисунок 2: Подключенный разделительный контейнер.

Подсоедините разделительный контейнер

• В этой модели трехходовой разъем используется в качестве разделительного контейнера для импульсного насоса.
• Разъемы размером от 1 1/2 до 3/4 дюйма плотно прилегали к противоположным сторонам трехходового разъема. Для обеспечения плотного прилегания можно нанести эпоксидную смолу.
• Разъем размером от 1 1/2 до 3/8 дюйма был вставлен в отверстие трехходового разъема, расположенное под углом 90 градусов к любому из двух других отверстий.

3

Рисунок 3: Разъем выпускной трубки.

Рисунок 4: Соединитель трубки для перекачки.

Подсоедините соединители трубок

• Сначала привинтите компрессионный фитинг для соединения 3/8 дюйма к соединителю от 1 1/2 до 3/8 дюйма.
• Затем привинтите пластиковые фитинги для соединения 3/4 дюйма к соединителям от 1 1/2 дюйма до 3/4 дюйма.
• Если соединить их до подсоединения трубок, трубки не запутаются.

4

Рисунок 5: Разъем впускной трубки.

Подсоедините трубки

• Трубка 3/4 дюйма должна плотно прилегать к разъему 3/4 дюйма. Его можно дополнительно удерживать на месте, затянув вокруг него металлический зажим.
• Компрессионный фитинг 3/8 дюйма имеет компонент, который проходит вокруг трубки снаружи, небольшой кусочек помещается внутрь трубки, чтобы удерживать ее в открытом состоянии, затем деталь, находящаяся снаружи трубки, можно ввинтить в уже подключенный компрессионный фитинг. к соединителю от 1 1/2 до 3/8 дюйма, удерживая трубку на месте.

5

Рисунок 6: Импульсный насос в сборе, с указанием направления потока.

Сборка

• Теперь все основные компоненты насоса подключены. Следующий этап – настройка насоса.
• Сначала определите способ удержания трубок на месте. Для этого можно использовать деревянную доску и прибить к ней трубочки. Чтобы устройство можно было легко регулировать, в этом эксперименте трубки были прикреплены скотчем к опорной системе и стене.
• Убедитесь, что трубки расположены вертикально и что их высота соответствует желаемой.
• Шланг подсоединяли к верхней части впускной трубки путем вставки трубки диаметром 3/4 дюйма и насадки шланга в короткую трубку для отходов диаметром 1 дюйм. Шланг использовался для имитации течения ручья.
• Выпускная трубка была установлена ​​для слива в раковину.

Тестирование

После настройки модели было проведено несколько предварительных испытаний, чтобы показать, что насос действительно может производить полезную работу. Прежде чем эта конструкция импульсного насоса получит более широкое признание и использование, необходимы гораздо более детальные испытания.

В этом тесте были изменены две переменные: гидравлический напор насоса и высота перекачивающей трубки.

Ожидается, что по мере увеличения гидравлического напора скорость потока также будет увеличиваться. Этот эффект был продемонстрирован насосом, и результаты показаны ниже.

По мере увеличения высоты трубки накачки импульсам требуется больше энергии, чтобы достичь верхней части трубки. Соответствующее ожидаемое снижение скорости потока можно увидеть ниже.

Когда эффекты обеих этих переменных объединяются, в результате получается график, показывающий, как скорость потока зависит как от гидравлического напора, так и от высоты насосной трубы. Этот график можно использовать для демонстрации взаимосвязи между этими величинами и скоростью потока. Даже при больших гидравлических напорах скорость потока может быть небольшой, если высота насосной трубки велика. Кроме того, даже если высота насосной трубки небольшая, небольшой напор уменьшит количество воды, перекачиваемой через насосную трубку. Это показано ниже.

При максимальной производительности (большая головка и короткая насосная трубка) эта модель перекачивает со скоростью, достигающей почти 100 мл/с, или 1 л каждые 10 секунд! Несмотря на многочисленные тесты для каждого значения, воспроизводимость этих результатов все еще остается под вопросом. Независимо от точной скорости потока, этот эксперимент показывает, что существует огромный потенциал для широкого использования импульсного насоса для перекачивания воды. Необходимо провести дальнейшее тестирование, чтобы лучше оценить точную взаимосвязь между расходом, напором и высотой насосной трубки.

Научная модель

Несмотря на то, что импульсные насосы или, по крайней мере, различные подобные конструкции насосов такого типа существуют уже довольно давно, не существует хорошего объяснения или модели, описывающей их. Подобные проблемы, например, с пузырьковыми насосами с тепловым приводом , часто возникают в закрытых системах, для которых не требуется выпускная труба. В этом разделе представлены некоторые научные принципы, лежащие в основе работы этого насоса, а также разработаны две разные модели. Первая модель — это простая модель манометра , а вторая — более сложная модель давления .

Двухфазный поток

Важным понятием для этой конструкции является двухфазный поток , когда жидкость и газ разделены мениском. Существует как минимум семь различных режимов двухфазного потока, ^[3] некоторые из которых проявляются при работе импульсного насоса.

Пробковый поток

Подъемное действие накачки вверх по откачивающей трубе происходит преимущественно в снарядном режиме течения. При снарядном течении жидкость и газ разделяются на разные слои, занимающие почти все поперечное сечение трубы, как показано ниже.

При течении в снарядном режиме допустимый диаметр трубки зависит от скорости потока и его вязкости. Скорость в трубке насоса очень сложно описать даже при наличии нескольких упрощающих предположений. Например, если трубка не вертикальна, пузырьки перестают быть симметричными, что приводит к изменению скорости пузырьков. Для полного описания потока необходимы несколько безразмерных членов, включая число Фруда, число Эотвоса и число Рейнольдса. ^[4] Хотя до сих пор нет четкого согласия относительно наиболее подходящей модели, было предложено несколько. ^[5]

Полное определение свойств жидкости во время снарядного течения и построение модели, включающей все эффекты этого режима течения, выходят за рамки данной модели. Вместо этого рассматривается гораздо более простая модель, предполагающая полностью вертикальные трубы, устойчивый поток и т. д., как обсуждается ниже.

Модель манометра

Одинаковая высота соломинок

При наличии нескольких трубок с одной и той же жидкостью максимальная высота жидкости в каждой трубке определяется сохранением массы. Используя тот же принцип, что и манометр , внешнее давление, плотность и диаметр трубки определяют высоту жидкости. Это означает, что плотность ρ, умноженная на площадь поперечного сечения трубки A, умноженную на высоту жидкости h, одинакова для каждой трубки, когда они выходят под одинаковым давлением, как показано на диаграмме справа. . Это означает, что если закрытый контейнер наполнен водой с двумя одинаковыми соломинками вверху, открытыми воздуху, то жидкость в соломинках поднимется на одинаковую высоту, т. е. в одной соломинке жидкости будет не больше, чем другой.

То есть:

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

Это имеет смысл, если все переменные постоянны. В импульсном насосе проблема сложнее. Есть впускная и выпускная трубки одинакового сечения, но разной высоты, а также насосная трубка меньшей площади и большей высоты. Впускная и выпускная трубы почти полностью заполнены водой, поэтому плотность можно приблизительно определить как плотность воды, однако в данный момент большая часть откачивающей трубки заполнена воздухом, а не водой. Тогда приведенное выше уравнение принимает вид:

 ρшатер(Ачас)янлет"="ρшатер(Ачас)отытлет+[ρшатер%шатер+ρаяр%аяр](Ачас)птымп{\displaystyle \ \rho _{вода}(Ah)_{входное отверстие} = \rho _{вода}(Ah)_{выходное отверстие}+[\rho _{вода} \%_{вода}+\rho _{ воздух}\%_{воздух}](Ах)_{насос}}

Или, если впускная и выпускная трубы имеют одинаковую площадь поперечного сечения:

 ρшатерА(часянлет−часотытлет)"="[ρшатер%шатер+ρаяр%аяр](Ачас)птымп{\displaystyle \ \rho _{вода}A(h_{вход}-h_{выход}) = [\rho _{вода}\%_{вода}+\rho _{воздух}\%_{воздух}] (Ах)_{насос}}

Гдечасянлет−часотытлет{\displaystyle h_{вход}-h_{выход}}это гидравлическая головка. Высоту, на которую можно накачать воду, можно определить, решив уравнениечасптымп{\displaystyle h_{насос}}

часптымп"="ρшатерА(часянлет−часотытлет)[ρшатер%шатер+ρаяр%аяр]Аптымп{\displaystyle h_{pump}={\frac {\rho _{water}A(h_{вход}-h_{выход})}{[\rho _{вода}\%_{вода}+\rho _{ воздух}\%_{воздух}]A_{насос}}}}

Основная проблема этой модели заключается в том, что она игнорирует скорость жидкости, проходящей через насос. Это немалая величина, так как если бы движение жидкости было незначительным, воздух в выпускной трубке отделился бы от воды, и насос потерял бы способность перекачивать воду. Однако эта модель манометра иллюстрирует основной принцип работы насоса и опровергает наиболее распространенную критику в адрес импульсного насоса, которая заключается в том, что насосная трубка меньшего размера физически не может перекачивать воду выше начальной высоты потока. Приведенный выше аргумент показывает, что это верно только в том случае, если жидкость в насосной трубке неподвижна или если количество присутствующего воздуха незначительно.

Модель давления

Теория

Важные моменты, используемые в модели давления

Чтобы учесть скорость, поток необходимо оценить более подробно, используя сохранение энергии и уравнение Бернулли . Этот метод моделирует изменение давления потока в разных точках.

В точке 4 давление из точки 1 определяется выражением:

 п4"="п1+ρ4гчас1−ρ4(в42−в12)2{\displaystyle \ P_{4}=P_{1}+\rho _{4}gh_{1} - {\frac {\rho _{4}(v_{4}^{2}-v_{1}^ {2})}{2}}}

Аналогично при 5 из 2:

 п5"="п2+ρ5гчас2−ρ5(в52−в22)2{\displaystyle \ P_{5}=P_{2}+\rho _{5}gh_{2}-{\frac {\rho _{5}(v_{5}^{2}-v_{2}^ {2})}{2}}}

И в 6 из 3:

 п6"="п3+ρ6гчас3−ρ6(в62−в32)2{\displaystyle \ P_{6}=P_{3}+\rho _{6}gh_{3}-{\frac {\rho _{6}(v_{6}^{2}-v_{3}^ {2})}{2}}}

Скорость в точке 3 предполагается равной нулю, чтобы определить максимальную высоту, на которую можно перекачивать воду. Это обеспечит верхний предел высоты, которой может достичь вода. Кроме того, можно предположить, что давления в точках 1, 2 и 3 составляют примерно одну атмосферу, поскольку точка «3» выходит в атмосферу, а «1» и «2» имеют лишь очень небольшое гидростатическое давление, связанное с глубиной. транслировать. Выполняя анализ контрольного объема нижнего контейнера между 4, 5 и 6, сохранение массы диктует:

 ρ4А4в4"="ρ5А5в5+ρ6А6в6{\displaystyle \ \rho _{4}A_{4}v_{4} = \rho _{5}A_{5}v_{5}+\rho _{6}A_{6}v_{6}}

Площади всех трубок известны из геометрии эксперимента. В выпускной трубке минимальное содержание воздуха, поэтому плотность можно принять равной плотности воды.

Основываясь на работе одного источника, ^[6] который анализировал пузырьковый насос с тепловым приводом в закрытой системе, изменение давления от 4 и 5 до 6 можно описать следующим образом:

 п6"="п4−ρ6в4(в6−в4)−п5+ρ6в5(в6−в5){\displaystyle \ P_{6}=P_{4}-\rho _{6}v_{4}(v_{6}-v_{4})-P_{5}+\rho _{6}v_{5 }(v_{6}-v_{5})}

До этого момента при выводе все предположения относились к довольно общему случаю. Следующие предположения в модели обеспечивают более конкретную и упрощенную модель. Первое предположение состоит в том, что скорость между 4 и 5 примерно постоянна. Поскольку только небольшая часть жидкости отводится для выхода из нагнетательной трубки, предполагается, что большая часть жидкости сохраняет свой импульс, продолжая двигаться через выпускную трубку.

Во-вторых, газосодержание в снарядном режиме внутри откачивающей трубы принимается равным 70 %, что является средним значением для снарядного течения. Также предполагается, что газ во входной трубке находится в режиме пузырькового течения, где газосодержание составляет в среднем 30%. ^[7] Это означает, что:

 ρ6"="0,7ρаяр+0,3ρшатер{\displaystyle \ \rho _{6} = 0,7\rho _{воздух} +0,3\rho _{вода}}

 ρ4"="0,3ρаяр+0,7ρшатер{\displaystyle \ \rho _{4}=0,3\rho _{воздух} +0,7\rho _{вода}}

Проверка теории

Схема импульсного насоса

С учетом этих семи уравнений и сопутствующих предположений модель давления по-прежнему имеет еще одно неизвестное уравнение, а это означает, что разумная высота должна быть определена путем итерации. Входными данными являются геометрические параметры системы, а на выходе должны быть давление и скорость в точке «4», где ожидается самое высокое давление. Если эти значения приемлемы, систему можно настроить для функционирования; если нет, то должна произойти еще одна итерация.

Первый этап моделирования этой системы был выполнен с использованием программного обеспечения EES. Были определены приведенные выше уравнения и заданы некоторые начальные условия. Как видно на изображении, в дополнение к предположениям, перечисленным выше, необходимо ввести высоту и диаметр трубок, а также скорость потока в точках 1 и 2. Затем программа выводит скорость по всей трубе и давление. Чтобы лучше оценить обоснованность этой модели, можно использовать эту программу EES или аналогичную.

Существующие импульсные насосы

Импульсные насосы не заслуживают доверия, поскольку не было проведено экспертной оценки, хотя их исследования начинаются дальше (см. Внешние ссылки ниже). Однако было создано несколько моделей, и в Интернете доступны видеоролики, демонстрирующие, как они работают и как они работают. Данная конструкция пульсационного насоса не запатентована и находится в свободном доступе. ^[8]

Рабочий насос-пульсатор

Пример работающего импульсного насоса 20-летней давности доступен здесь , если он не загружается ниже. Этот насос приводится в действие небольшим потоком воды из 300 литров, падающим с высоты 0,5 метра, производящим электроэнергию. Цифры, полученные с помощью этого насоса, показывают, что кажущаяся скорость воды в топочной части, составляющая от 0,32 до 0,68 метра в секунду, достаточна для того, чтобы пузырьки воздуха отправлялись вниз по трубе.

Кажущаяся скорость воздуха в секции эрлифта, по-видимому, лучше всего работает в диапазоне от 0,7 мс-1 до 1,5 метра в секунду. Это было при использовании труб диаметром 12 мм и 19 мм и накачке прямо вверх.

Более низкая кажущаяся скорость воздуха лучше всего работала при подъеме на уклон. (Кажущаяся скорость — это скорость воды или воздуха в трубах при условии, что в трубе находится только одна жидкость.) Это хороший ориентир, если вы сделаете это самостоятельно. Брайан

По словам Гайатехника, импульсные насосы могут работать с гораздо большими расходами и напорами, чем у них .

Из-за своей чрезвычайной простоты они могут представлять большую ценность для прибрежных сообществ. Крошечный пульсационный насос на видео может перекачивать около 5 тонн воды в день в резервуар для хранения. ^[9]

Во втором примере (показанном здесь ) используется импульсный насос для подачи воды животным. Скорость подачи составляет около 30 литров/мин через сливную трубу диаметром 40 мм. Он может поднимать со скоростью 30 мл/мин на высоту 3 м или 1 л/мин на высоту 1 м. ^[10]

Майк Доневан, специалист по практическим фермерским идеям, позволил мне использовать фотографии и текст того времени, когда насос был в его журнале, в обмен на ссылку. http://www.farmideas.co.uk/

Я думаю, что они будут полезны для всех, кто хочет, чтобы приблизительные цифры могли угадать подходящие размеры труб для своих проектов.

Брайан Уайт

Тепловые пузырьковые насосы

Схема пузырькового насоса с тепловым приводом

Пузырьковые насосы с тепловым приводом являются наиболее распространенным типом пульсационных насосов. В них используется тот же принцип работы, что и в конструкции этого импульсного насоса, но в закрытой системе. Обычно с жидкостью смешивается хладагент с температурой кипения ниже температуры кипения воды. После сжатия смеси ее нагревают, в результате чего из хладагента в рабочей жидкости образуются пузырьки. Пузырьки хладагента затем выталкивают воду вверх по трубке насоса, как в насосе-импульсе. Затем смесь поступает в камеру разделения, где жидкость направляется в абсорбер, а хладагент – в конденсатор. ^[11]

Выводы

Эта конкретная конструкция импульсного насоса чрезвычайно проста в изготовлении и может оказать большое влияние на перекачку воды. Для перекачки воды не используются химикаты, поэтому вода, возвращаемая в ручей, не загрязняется. Напротив, были высказаны утверждения, указывающие на то, что вода, возвращаемая в ручей, содержит больше кислорода, что обеспечивает лучшую среду для подводных существ. Воду, которая не возвращается в ручей, можно использовать для орошения земель или обеспечения питьевой водой. Дополнительная высота, которую обеспечивает насос, позволяет транспортировать воду дальше, чем мог бы переместить ее один только поток.

Сам насос состоит из очень небольшого количества материалов, только простых трубок и соединений, и после того, как будет найдена оптимальная конструкция, его можно будет изготовить недорого. После установки насоса практически не требуется техническое обслуживание, поэтому, помимо первоначальных затрат на установку и оборудование, насос может дешево и легко подавать воду тем, кто находится поблизости.

В ходе этого анализа были разработаны как экспериментальная, так и теоретическая модели. Экспериментальная модель была основана на предыдущей конструкции и служила доказательством концепции. Модель четко указала ожидаемые тенденции, показав самые высокие скорости потока при большом гидравлическом напоре и короткой насосной трубке. Были предложены две теоретические модели, первая основана на принципе сохранения массы, подобно манометру. Эта модель дала приблизительную оценку высоты второй трубки, но ее достоверность очень ограничена, поскольку она предполагает незначительную скорость, однако она помогает опровергнуть идею о том, что такая конструкция импульсного насоса физически невозможна. Вторая теоретическая модель использовала как сохранение массы, так и сохранение энергии для оценки скоростей и давлений на каждой ступени насоса. Эта вторая модель требует от пользователя итерации полученных значений, чтобы определить разумную геометрию в конкретных условиях. С помощью Engineering Equation Solver был сформирован шаблон, который позволял пользователю повторять сделанные предположения, чтобы определить оптимальную геометрию.

Рекомендации

Как экспериментальная, так и теоретическая модель получат большую пользу от экспертной оценки и дальнейших исследований. Экспериментальную модель следует протестировать по более жесткой схеме испытаний с большим количеством испытаний на каждой высоте и напоре. Другие переменные, такие как размер контейнера, диаметр трубок и скорость потока, также должны быть проверены, чтобы определить их влияние на насос-импульс, и следует использовать более широкий диапазон значений. Основной проблемой, с которой столкнулся во время этого эксперимента, была утечка через оригинальный контейнер и шланг. Используя описанные выше методы, эти проблемы можно легко преодолеть и потратить больше времени на проведение более подробных испытаний.

Предложенная теоретическая модель может быть дополнительно расширена и протестирована с использованием такого программного обеспечения, как программа EES, описанная выше. Кроме того, существует несколько неучтенных факторов, которые необходимо включить в модель, чтобы она могла точно спрогнозировать скорость потока через насос. К ним относятся:

• Анализ двухфазного снарядного течения в насосной трубе
• Определение содержания воздуха и режима потока во входных и выходных трубах
• Потери на трение/вязкость
• Турбулентный поток
• Градиент давления в разделительном контейнере

Внешние ссылки

• Объяснения Гайатехника на YouTube можно найти здесь . Для более подробного объяснения посетите его сайт
• Другие видео работы пульсационных насосов можно посмотреть здесь и здесь.
• Bubble Action Pumps Ltd. производит аналогичный продукт, который перекачивает воду через солнечные тепловые панели. Проверьте это на их сайте .
• Здесь Altenergymag описывает импульсные насосы.
• Здесь также есть описание All About Pumps.
• Описание того, как сделать импульсный насос, можно найти на сайте Instructables.

Рекомендации

Данные страницы

Ключевые слова	вода , водяной насос , импульсный насос , пластиковые трубки , соединители трубок , трехходовой соединитель
ЦУР	SDG06 Чистая вода и санитария
Авторы	Эбби , Брайан Уайт
Лицензия	CC-BY-SA-3.0
Язык	английский (англ.)
Переводы	Китайский , киргизский , голландский , литовский , французский , испанский
Связанный	6 подстраниц , 37 страниц, ссылка здесь
Влияние	9841 просмотр страниц
Созданный	3 февраля 2008 г. , Брайан Уайт
Модифицированный	23 октября 2023 г. , автор StandardWikitext bot
Цитировать как	Эбби , Брайан Уайт (2008–2023). «Пульсерный насос» . Аппропедия . Проверено 6 февраля 2024 г.
API-запросы	базовый , семантический , HTML , файлы и многое другое