Pulser pump/fi

Pulssipumppu on yksinkertainen, vesikäyttöinen mekaaninen laite, joka tunnetaan myös nimellä kuplapumppu. Tämän pumpun osia on käytetty useisiin tarkoituksiin, kuten öljyn uuttamiseen tai jäähdytyskiertoihin. Lämpökäyttöiset kuplapumput ovat yleisimpiä, mutta tämä pulssipumpun rakenne, joka hyödyntää virran turbulenttista virtausta ilman vangitsemiseen, ei ole vielä yleistynyt. Tämän pumpun kaksi tärkeintä etua ovat, että siinä ei ole mekaanisia tai liikkuvia osia eikä se käytä kemikaaleja, ainoastaan ​​puron vettä. Kun pumppu on asennettu puron lähelle, se voi nostaa vettä käyttämällä vain puron energiaa.

Annan luvan käyttää uudelleen ja muokata kaikkia kuvia ja animoituja gif-kuvia, joita olen aiemmin tuottanut tätä projektia varten. Brian White, 3. toukokuuta 2010

Taustatiedot

Yleiskatsaus

Pulssipumppu on trompe- ja paineilmapumpun yhdistelmä . Puron lähelle asennettuna pulssipumppu voi pumpata vettä puron pinnan yläpuolelle. Tämä mahdollistaa vaikeasti tavoitettavissa oleviin paikkoihin sijoitettujen purojen helpon saavuttamisen tai veden johtamisen purosta putkia pitkin toiseen paikkaan kastelu- tai juomavesitarkoituksiin.

Pulssipumppu käyttää trompe-osaa ilmajousituksen voimanlähteenä. Pumppua selittävän videon voi katsoa täältä .

Edut

Kuten johdanto- osiossa mainittiin , pumpun tärkeimmät edut ovat kaksitahoisia. Ensinnäkin tässä pulssipumpun rakenteessa ei ole kemiallisia komponentteja, kuten on yleistä lämpökäyttöisissä kuplapumpuissa, jotka toimivat samankaltaisilla periaatteilla (katso alla oleva Lämpökäyttöiset kuplapumput). Tämä mahdollistaa pumpun käytön monenlaisissa tehtävissä, jotka vaativat pumpattavan puhdasta vettä, kuten kasteluun ja juomaveden pumppaamiseen. Lisäksi kemikaalien puuttuminen ja käytettävissä olevan puroveden käyttö pumppausnesteenä alentaa huomattavasti pumpun kustannuksia.

Toiseksi, pulssipumpussa ei ole liikkuvia osia. Asennuksen jälkeen pumppu hyödyntää virran pyörteistä virtausta ilman vangitsemiseen ja painovoimaa sen puristamiseen (katso alla oleva toimintaperiaate ) pumpatakseen osan vedestä virran korkeutta korkeammalle. Mekaanisia komponentteja, jotka ovat tyypillisesti kalliimpia ja vaikeampia asentaa, ei tarvita.

Näiden hyötyjen lisäksi on myös väitetty, että pulssipumpuilla on positiivinen vaikutus veden laatuun lisäämällä happipitoisuutta. ^{[ 1 ]} Perusajatuksena on, että sekoittamalla ilmaa ja vettä imupumpussa niiden välinen suurempi pinta-ala mahdollistaa enemmän happea siirtymisen veteen kuin purossa on tyypillistä. Tämän ajatuksen vahvistamiseksi tarvitaan lisätutkimuksia.

Historia

Ennen vesivoimaturbiineja trompeja käytettiin ilman pumppaamiseen kaivoksiin, ilman tuottamiseen pneumaattisille koneille, joilla rakennettiin joitakin ensimmäisistä alppitunneleista, ja ilman tuottamiseen moottoreille, jotka valaisivat Pariisin vauraita alueita 1800-luvun lopulla. Vesilaitokset käyttävät edelleen laajalti paineilmapumppuja veden pumppaamiseen erittäin syvistä kaivoista. Ne käyttävät kompressoreita ilman työntämiseen alas kaivoihin, ja ilma purkautuu toisen, leveämmän putken läpi kuljettaen vettä mukanaan.

Toimintaperiaate

Pulssipumppu (eli kuplapumppu) käyttää hydraulista vesipatsaa ilman puristamiseen, mikä syrjäyttää veden ja työntää vesipulsseja korkeammalle kuin ennen. Tämä toimii samoilla periaatteilla kuin trompe- ja paineilmapumppu.

Mallin rakentaminen

Muiden vastaavien pilottiprojektien menestyksen perusteella ^{[ 2 ]} rakennettiin konseptimalli. Tässä luetellut materiaalit on tarkoitettu mallin rakentamiseen, jota voidaan käyttää pienimuotoisissa sovelluksissa, kuten alla olevassa Olemassa olevat pumput -osiossa kuvatuissa sovelluksissa, tai jatkotestausta varten. Tässä kuvatut muoviputket ovat joustavia muoviputkia, jotka ovat hyödyllisiä testauksessa, koska ne voidaan taivuttaa oikeaan korkeuteen ja käyttää uudelleen eri testeissä. Myös kiinteitä PVC-putkia voitaisiin käyttää, ja ne olisivat käytännöllisempiä toteuttaa muussa kuin testitilanteessa. (Katso Testaus-osio . )

Materiaalit

Nämä materiaalit ovat tämän pulssipumppumallin olennaisia ​​osia. Letkujen katkaisemiseen käytettyjen saksien lisäksi ei käytetty muita työkaluja.

• 
  Kuva 1: 2 kpl 3/4" sisähalkaisijaltaan olevaa kirkasta muoviputkea
• 
  Kuva 1a: 1 kpl 3/8" sisähalkaisijaltaan olevaa kirkasta muoviputkea
• 
  Kuva 1b: 2 kpl 3/4" muoviputkiliittimiä, jotka sopivat muoviputken sisään toisesta päästä ja joissa on kierteet toisessa päässä
• 
  Kuva 1c: 1 @ 3/8" puristusliitin, joka sopii putken ympärille toisesta päästä puristaen sen paikalleen ja jossa on kierteet toisessa päässä
• 
  Kuva 1d: 1 @ 1 1/2" kolmitieliitin, jossa on kaksi kitkasoviteaukkoa vastakkain ja yksi yläpuolella
• 
  Kuva 1e: 2 kpl 1 1/2" - 3/4" liittimiä, joiden toisessa päässä on kierteet ja toisessa päässä kitkaliitin kolmitieliittimeen ja muoviputken liittimeen kytkemistä varten.
• 
  Kuva 1f: 1 @ 1 1/2" - 3/8" liitin, jonka toisessa päässä on kierteet ja toisessa päässä kitkaliitin kolmitieliittimeen ja muoviputken liittimeen kytkemistä varten

Yllä mainittujen lisäksi mallin kokoamiseen ja testaamiseen tarvittiin seuraavat lisämateriaalit:

• 
  Kuva 1: 1 letku veden hallitusti toimittamiseen
• 
  Kuva 1a: tuet ja liitosmekanismit putkien pitämiseksi paikallaan
• 
  Kuva 1b: ämpärit ja allas ylimääräisen veden tyhjentämiseksi

Kustannukset

Tämän prototyypin kustannukset olivat jonkin verran korkeat, mutta verrattuna useimpien muiden vedenpumppausmenetelmien kustannuksiin ne ovat erittäin alhaiset. Lisäksi, jos tämä malli rakennetaan suuremmassa mittakaavassa, on todennäköistä, että se voitaisiin rakentaa paljon alhaisemmilla kustannuksilla. Tämän prototyypin kustannukset on arvioitu alla:

Mallin rakentaminen ja käyttöönotto

Tämän mallin rakentaminen on erittäin suoraviivaista, koska siinä on hyvin vähän osia. Hankala osuus on putkien asentaminen niin, että ne pysyvät mahdollisimman pystysuorina.

Alla on video tekemästäni mallista työskentelyn aikana. Huomaa putkissa olevat kuplat, jotka osoittavat selvästi, että tuloputki on kuplavirtaustilassa ja pumppausputki etanavirtaustilassa.

Pulser-pumpun prototyyppi

Tekijät: Brian White

Tämän mallin rakentamiseen käytetty prosessi kuvataan yksityiskohtaisesti alla.

1

Leikkaa putket

• Ensin putket on leikattava haluttuun pituuteen.
• Tässä mallissa sisääntuloaukon 3/4" putki katkaistiin noin 2,1 metrin pituiseksi.
• Myös ulostuloputki katkaistiin 2,1 metrin pituiseksi, jotta sitä voitiin vaihdella erilaisten testien suorittamiseksi.
• Pumppausputkea pidettiin pitkänä, jotta sen korkeutta voitiin vaihdella alla kuvatuissa kokeissa.

2

Liitä erotussäiliö

• Tässä mallissa kolmitieliitintä käytetään pulssipumpun erotussäiliönä.
• 1 1/2" - 3/4" liittimet sopivat tiiviisti kolmitieliittimen vastakkaisille puolille. Epoksihartseilla voidaan varmistaa tiivis istuvuus.
• 1 1/2" - 3/8" liitin sovitettiin kolmitieliittimen reikään, joka on 90 asteen kulmassa jommastakummasta kahdesta muusta reiästä.

3

Liitä letkuliittimet

• Kierrä ensin 3/8"-liitännän puristusliitin 1 1/2" - 3/8" -liittimeen.
• Kierrä sitten 3/4"-liitännän muoviset putkiliittimet 1 1/2" - 3/4" -liittimiin.
• Yhdistämällä nämä ennen letkujen liittämistä, letkut eivät sotkeudu.

4

Liitä letku

• 3/4" letkun tulee sopia tiukasti 3/4" liittimen päälle. Se voidaan pitää paikallaan kiristämällä sen ympärille metallipuristimia.
• 3/8" puristusliittimessä on osa, joka kulkee putken ulkopuolella. Putken sisään sopii pieni pala pitämään sitä auki. Putken ulkopuolella oleva pala voidaan sitten ruuvata 1 1/2" - 3/8" -liittimeen jo kytkettyyn puristusliittimeen pitäen putkea paikallaan.

5

Kokoonpano

• Nyt kaikki pumpun pääkomponentit on kytketty. Seuraava vaihe on pumpun asentaminen.
• Määritä ensin menetelmä putkien pitämiseksi paikoillaan. Tätä varten voidaan käyttää puista korilevyä, johon putket voidaan naulata. Jotta laite olisi helposti säädettävä, tässä kokeessa putket kiinnitettiin teipillä tukijärjestelmään ja seinään.
• Varmista, että putket ovat pystysuorassa ja että putkien korkeus on haluttu.
• Letku liitettiin tuloputken yläosaan asettamalla sekä 3/4 tuuman halkaisijaltaan oleva putki että letkun suutin lyhyeen, halkaisijaltaan 1 tuuman romuputkeen. Letkua käytettiin virtauksen simulointiin.
• Poistoputki oli asetettu tyhjentämään vesi lavuaariin.

Testaus

Mallin asettamisen jälkeen suoritettiin muutamia alustavia testejä sen osoittamiseksi, että pumppu todellakin voi tuottaa hyödyllistä työtä. Ennen kuin tämä pulssipumppumalli saavuttaa laajemman hyväksynnän ja käytön, tarvitaan paljon yksityiskohtaisempia testejä.

Tässä kokeessa muutettiin kahta muuttujaa: pumpun hydraulipainetta ja pumppausputken korkeutta.

On odotettavissa, että hydraulisen pään kasvaessa myös virtausnopeus kasvaa. Pumppu osoitti tämän vaikutuksen, ja tulokset on esitetty alla.

Pumppausputken korkeuden kasvaessa pulssien saavuttaminen putken yläreunaan vaatii enemmän energiaa. Vastaava odotettu virtausnopeuden lasku näkyy alla.

Kun näiden molempien muuttujien vaikutukset yhdistetään, tuloksena on kuvaaja, joka osoittaa, miten virtausnopeus riippuu sekä hydraulisesta paineesta että pumppausputken korkeudesta. Tätä kuvaajaa voidaan käyttää havainnollistamaan näiden suureiden ja virtausnopeuden välistä suhdetta. Jopa suurilla hydraulisilla paineilla virtausnopeus voi olla pieni, jos pumppausputken korkeus on suuri. Lisäksi, vaikka pumppausputken korkeus olisi pieni, pieni paine vähentää pumppausputken läpi pumpattavan veden määrää. Tämä on esitetty alla.

Huipputehollaan (suuri nostokorkeus ja lyhyt pumppausputki) tämä malli pumppasi lähes 100 ml/s eli 1 litran 10 sekunnin välein! Huolimatta useista testeistä kullakin arvolla, näiden tulosten toistettavuus on edelleen kyseenalainen. Virtausnopeudesta riippumatta tämä koe osoittaa, että pulssipumpulla on valtava potentiaali laajaan käyttöön veden pumppaamisessa. Lisätestejä tulisi tehdä virtauksen, nostokorkeuden ja pumppausputken korkeuden välisen tarkan suhteen arvioimiseksi paremmin.

Tieteellinen malli

Vaikka pulssipumppuja, tai ainakin erilaisia ​​vastaavia tämän tyyppisiä pumppuja, on ollut olemassa jo melko pitkään, niille ei ole olemassa hyvää selitystä tai mallia. Samankaltaiset ongelmat, kuten lämpökäyttöisten kuplapumppujen , ovat usein suljettuja järjestelmiä, jotka eivät vaadi poistoputkea. Tässä osiossa esitetään joitakin tämän pumpun toiminnan taustalla olevia tieteellisiä periaatteita ja kehitetään kaksi erilaista mallia. Ensimmäinen malli on yksinkertainen manometrimalli ja toinen on monimutkaisempi painemalli .

Kaksivaiheinen virtaus

Tärkeä käsite tässä suunnittelussa on kaksifaasivirtaus , jossa neste ja kaasu ovat toisistaan ​​meniskillä erotettuina. Kaksifaasivirtauksessa on ainakin seitsemän erilaista tilaa ^{[ 3 ]} , joista useita esiintyy pulssipumpun käytön aikana.

Etanan virtaus

Pumpun nostovoima pumppausputkea pitkin tapahtuu enimmäkseen etanavirtaustilassa. Etanavirtauksessa neste ja kaasu erottuvat eri kerroksiksi, jotka täyttävät lähes koko putken poikkileikkauksen, kuten alla on esitetty.

Etanan virtauksessa sallitun putken halkaisija riippuu virtausnopeudesta ja sen viskositeetista. Pumppuputken nopeutta on erittäin vaikea kuvata, jopa useilla yksinkertaistavilla oletuksilla. Esimerkiksi jos putki ei ole pystysuora, kuplat eivät ole enää symmetrisiä, mikä johtaa kuplien nopeuden muutoksiin. Virtauksen täydelliseen kuvaamiseen tarvitaan useita dimensiotonta termiä, kuten Frouden luku, Eötvosin luku ja Reynoldsin luku. ^{[ 4 ]} Vaikka sopivimmasta mallista ei ole vieläkään selkeää yksimielisyyttä, useita on ehdotettu. ^{[ 5 ]}

Nesteen ominaisuuksien täydellinen määrittäminen etanavirtauksen aikana ja mallin johtaminen, joka sisältää tämän virtausjärjestelmän kaikki vaikutukset, eivät ole tämän mallin mahdollisuuksia. Sen sijaan tarkastellaan paljon yksinkertaisempaa mallia, jossa oletetaan täysin pystysuorat putket ja tasainen virtaus jne., kuten jäljempänä käsitellään tarkemmin.

Manometrimalli

Kun samassa nesteessä on useita putkia, nesteen enimmäiskorkeus kussakin putkessa määräytyy massan säilymislain perusteella. Samaa periaatetta käyttäen kuin manometrissä , putken ulkoinen paine, tiheys ja halkaisija määräävät nesteen korkeuden. Tämä tarkoittaa, että tiheys ρ kertaa putken poikkileikkauspinta-ala A kertaa nesteen korkeus h on sama jokaiselle putkelle, kun ne poistuvat samaan paineeseen, kuten oikealla olevassa kaaviossa on esitetty. Tämä tarkoittaa, että jos suljettu astia on täynnä vettä ja sen yläosassa on kaksi samanlaista ilmalle avointa pilliä, pillien neste nousee samaan korkeuteen, eli toisessa pillissä ei ole enemmän nestettä kuin toisessa.

Toisin sanoen:

 (ρAh)1=(ρAh)2

Tämä on järkevää, jos kaikki muuttujat ovat vakioita. Pulssipumpussa ongelma on monimutkaisempi. Siinä on tuloputki ja lähtöputki, joilla on sama poikkileikkaus, mutta eri korkeudet, ja sitten on pumppausputki, jolla on pienempi pinta-ala ja suurempi korkeus. Tulo- ja lähtöputket ovat lähes kokonaan täynnä vettä, joten tiheyttä voidaan arvioida veden tiheyden mukaiseksi, mutta tiettynä ajankohtana pumppausputkessa on suuri osa täynnä ilmaa, ei vettä. Yllä oleva yhtälö muuttuu sitten seuraavasti:

 ρwater(Ah)minänlet=ρwater(Ah)oisinätlet+[ρwater%water+ρaminär%aminär](Ah)psinämp

Tai jos tulo- ja lähtöputkilla on sama poikkileikkauspinta-ala:

 ρwaterA(hminänlet−hoisinätlet)=[ρwater%water+ρaminär%aminär](Ah)psinämp

Jossahminänlet−hoisinätleton hydraulinen pää. Korkeus, jolle vesi voidaan pumpata, voidaan sitten määrittää ratkaisemallahpsinämp

hpsinämp=ρwaterA(hminänlet−hoisinätlet)[ρwater%water+ρaminär%aminär]Apsinämp

Tämän mallin suurin ongelma on, että se jättää huomiotta nesteen nopeuden sen kulkiessa pumpun läpi. Tämä on merkittävä suure, sillä jos nesteen liike olisi merkityksetön, poistoputkessa oleva ilma erottuisi vedestä ja pumppu menettäisi kykynsä liikuttaa vettä. Tämä manometrimalli kuitenkin havainnollistaa pumpun perusperiaatetta ja kumoaa yleisimmän pulssipumppua koskevan kritiikin, jonka mukaan pienemmän pumppausputken on fyysisesti mahdotonta pumpata vettä virtauksen alkuperäistä korkeutta korkeammalle. Yllä oleva argumentti osoittaa, että tämä pitää paikkansa vain, jos pumppausputkessa oleva neste on paikallaan tai jos läsnä olevan ilman määrä on merkityksetön.

Painemalli

Teoria

Nopeuden huomioon ottamiseksi virtausta on arvioitava yksityiskohtaisemmin käyttämällä energian säilymislakia ja Bernoullin yhtälöä . Tämä menetelmä mallintaa virtauksen paineen muutosta eri pisteissä.

Paikassa 4 paine sijainnista 1 saadaan kaavasta:

 P4=P1+ρ4gh1−ρ4(v42−v12)2

Samoin, kohdasta 5 kohdasta 2:

 P5=P2+ρ5gh2−ρ5(v52−v22)2

Ja klo 6 alkaen klo 3:

 P6=P3+ρ6gh3−ρ6(v62−v32)2

Nopeuden pisteessä 3 oletetaan olevan nolla, jotta voidaan määrittää veden pumppauksen enimmäiskorkeus. Tämä antaa ylärajan veden saavuttamalle korkeudelle. Myös paineiden pisteissä 1, 2 ja 3 voidaan olettaa olevan noin yksi ilmakehä, koska '3' poistuu ilmakehään ja '1':llä ja '2':lla on vain hyvin pieni hydrostaattinen paine, joka liittyy virran syvyyteen. Suorittamalla kontrollitilavuusanalyysi pohjasäiliössä pisteiden 4, 5 ja 6 välillä, massan säilymislaki sanelee:

 ρ4A4v4=ρ5A5v5+ρ6A6v6

Kaikkien putkien pinta-alat tunnetaan kokeen geometrian perusteella. Poistoputkessa on minimaalinen ilmapitoisuus, joten tiheyden voidaan olettaa olevan yhtä suuri kuin veden tiheyden.

^{Yhden lähteen [ 6 ]} työhön perustuen , jossa analysoitiin lämpökäyttöistä kuplapumppua suljetussa järjestelmässä, paineen muutos arvoista 4 ja 5 arvoon 6 voidaan kuvata seuraavasti:

 P6=P4−ρ6v4(v6−v4)−P5+ρ6v5(v6−v5)

Tähän asti johdannaisessa kaikki oletukset ovat koskeneet melko yleistä tapausta. Seuraavat mallin oletukset tarjoavat tarkemman ja yksinkertaistetun mallin. Ensimmäinen oletus on, että nopeus 4 ja 5 välillä on suunnilleen vakio. Koska vain pieni osa nesteestä ohjataan ulos pumppausputkesta, oletetaan, että suurin osa nesteestä säilyttää liikemääränsä jatkaessaan virtaustaan ​​ulostuloputken läpi.

Toiseksi, pumppausputken kaasupitoisuuden oletetaan olevan kuplavirtaustilassa 70 %, mikä on keskimääräinen arvo kuplavirtaukselle. Myös tuloputken kaasun oletetaan olevan kuplavirtaustilassa, jossa kaasupitoisuus on keskimäärin 30 %. ^{[ 7 ]} Tämä tarkoittaa, että:

 ρ6=0.7ρaminär+0.3ρwater

 ρ4=0.3ρaminär+0.7ρwater

Teorian testaaminen

Näillä seitsemällä yhtälöllä ja niihin liittyvillä oletuksilla painemallilla on edelleen yksi tuntematon enemmän kuin yhtälöllä, mikä tarkoittaa, että kohtuullinen korkeus on määritettävä iteraation avulla. Syötteet ovat järjestelmän geometriset parametrit, ja paine ja nopeus kohdassa '4', jossa odotetaan esiintyvän korkein paine, tulisi antaa tulosteena. Jos nämä arvot ovat kohtuullisia, järjestelmä voidaan asettaa toimimaan; jos eivät, tulisi suorittaa uusi iteraatio.

Tämän järjestelmän mallinnuksen ensimmäinen vaihe tehtiin EES-ohjelmistolla. Yllä olevat yhtälöt määriteltiin ja asetettiin joitakin alkuehtoja. Kuten kuvasta näkyy, putkien korkeus ja halkaisijat sekä virran nopeus kohdissa 1 ja 2 on syötettävä yllä lueteltujen oletusten lisäksi. Ohjelma antaa sitten tulokseksi nopeuden koko putkessa ja paineet. Mallin validiuden arvioimiseksi paremmin voidaan käyttää tätä EES-ohjelmaa tai vastaavaa.

Olemassa olevat Pulser-pumput

Pulseripumpuilla ei ole uskottavuutta, koska vertaisarviointia ei ole tehty, vaikka niitä aletaankin tutkia lisää (katso alla olevat ulkoiset linkit). Useita malleja on kuitenkin rakennettu, ja verkossa on saatavilla videoita, jotka näyttävät, miten ne toimivat. Tätä pulseripumpun mallia ei ole patentoitu, ja mallit ovat julkisia. ^{[ 8 ]}

Toimiva pulssipumppu

Esimerkki 20 vuotta vanhasta toimivasta pulssipumpusta on saatavilla täältä , jos se ei kuormita alhaalta. Pumppu saa virtansa pienestä purosta, josta putoaa 300 litraa vettä 0,5 metriä ja joka tuottaa virtauksen. Pumpun mittaukset osoittavat, että näennäinen veden nopeus 0,32–0,68 metriä sekunnissa on riittävä lähettämään ilmakuplat putkea pitkin.

Ilman näennäinen nopeus ilmakuljetusosuudella näyttää toimivan parhaiten 0,7 ms⁻¹ ja 1,5 metrin sekunnissa välillä. Tämä tehtiin käytettäessä 12 mm:n ja 19 mm:n putkia ja pumpattaessa suoraan ylöspäin.

Pienempi näennäinen ilmannopeus toimi parhaiten pumpattaessa ylöspäin kaltevaa pintaa. (Näennäinen nopeus on veden tai ilman nopeus putkissa olettaen, että putkessa oli vain yhtä nestettä.) Se on hyvä ohje, jos teet oman. Brian

Pulser-pumput voivat toimia paljon suuremmilla virtauksilla ja nostokorkeuksilla Gaiatechnicianin mukaan .

Äärimmäisen yksinkertaisuutensa ansiosta ne voivat olla erittäin hyödyllisiä rantayhteisöille. Videolla näkyvä pieni pulssipumppu voi pumpata noin 5 tonnia vettä päivässä varastosäiliöön. ^{[ 9 ]}

Toisessa esimerkissä ( tässä ) käytetään pulssipumppua veden toimittamiseen eläimille. Sen virtausnopeus on noin 30 litraa minuutissa 40 mm:n viemäriputken kautta. Se voi nostaa 30 ml/min 3 metrin korkeuteen tai 1 l/min 1 metrin korkeuteen. ^{[ 10 ]}

Mike Donevan Practical Farm Ideas -lehdestä antoi minulle luvan käyttää kuvia ja tekstiä ajalta, jolloin pumppu oli hänen lehdessään, vastineeksi linkistä. http://www.farmideas.co.uk/

Mielestäni ne ovat arvokkaita kaikille, jotka haluavat perustietoja arvioidakseen hyviä putkikokoja projekteihinsa

Brian White

Lämpökäyttöiset kuplapumput

Lämpökäyttöiset kuplapumput ovat yleisin pulssipumpputyyppi. Ne toimivat samankaltaisella periaatteella kuin tämä pulssipumppu, mutta suljetussa järjestelmässä. Yleensä nesteeseen sekoitetaan kylmäainetta, jonka kiehumispiste on veden kiehumispistettä alhaisempi. Kun seos on puristettu, sitä kuumennetaan, jolloin kylmäaineesta muodostuu kuplia työnesteeseen. Kylmäaineen kuplat työntävät sitten vettä pumpun putkea pitkin ylöspäin, kuten pulssipumpussa. Seos siirtyy sitten erotuskammioon, jossa neste johdetaan absorboijaan ja kylmäaine lauhduttimeen. ^{[ 11 ]}

Johtopäätökset

Tämä pulssipumpun rakenne on erittäin yksinkertainen rakentaa, ja sillä on potentiaalia vaikuttaa merkittävästi veden pumppaamiseen. Se ei käytä kemikaaleja veden pumppaamiseen, joten takaisin puroon päästetty vesi ei ole saastunut. Päinvastoin, on esitetty väitteitä, joiden mukaan puroon palautettu vesi sisältää enemmän happea, mikä tarjoaa paremman ympäristön vedenalaisille eliöille. Virtaan palauttamatonta vettä voidaan käyttää maan kasteluun tai juomaveden tuottamiseen. Pumpun tarjoama lisäkorkeus mahdollistaa veden kuljettamisen pidemmälle kuin pelkkä puro pystyisi sitä siirtämään.

Itse pumppu on valmistettu hyvin harvoista materiaaleista, vain yksinkertaisista putkista ja liitoksista, ja optimaalisen suunnittelun löytämisen jälkeen se voidaan valmistaa edullisesti. Pumppu ei vaadi juurikaan huoltoa asennuksen jälkeen, joten alkuasennus- ja laitekustannuksia lukuun ottamatta pumppu voi toimittaa vettä edullisesti ja helposti lähellä oleville.

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
• Pulssipumpun valmistusohjeet löytyvät Instructables- sivustolta.

Viitteet