Pulser pump/hu

Az impulzusos szivattyú egy egyszerű, vízzel hajtott mechanikus eszköz, más néven buborékos szivattyú. Ennek a szivattyúnak az alkatrészeit különféle célokra használták, többek között olaj kinyerésére vagy hűtőkörforgásokban. A hővel hajtott buborékos szivattyúk a leggyakoribbak, de az impulzusos szivattyúnak ez a sajátos kialakítása, amely a levegő turbulens áramlását használja fel a folyamban, még nem terjedt el. Ennek a szivattyúnak a két fő előnye, hogy nincsenek mechanikus vagy mozgó alkatrészei, és hogy nem használ vegyszereket, csak a patak vizét. A patak közelében telepített szivattyú kizárólag a patak energiáját felhasználva képes vizet felemelni.

Engedélyt adok az összes korábban ehhez a projekthez készített képem és animált gifem újrafelhasználására és adaptálására. Brian White, 2010. május 3.

Háttérinformációk

Áttekintés

Az impulzusos szivattyú egy trompe és egy légbeömlős szivattyú kombinációja . Patak közelébe telepítve az impulzusos szivattyú a patak szintje fölé képes vizet szivattyúzni. Ez lehetővé teszi a nehezen elérhető helyeken lévő patakok könnyű elérését, vagy a patakból származó víz csöveken keresztüli elvezetését egy másik helyre öntözési vagy ivóvízellátási célokra.

Az impulzusadó egyszerűen a trompe részt használja a légszállító rész működtetéséhez. A szivattyút bemutató videó itt tekinthető meg .

Előnyök

Amint azt a Bevezetés részben említettük , a szivattyú fő előnye kettős. Először is, az impulzusos szivattyúnak ebben a kialakításában nincsenek vegyi összetevők, ellentétben a hővel működő buborékos szivattyúkkal, amelyek hasonló elvek szerint működnek (lásd a Hővel működő buborékos szivattyúk című részt alább). Ez lehetővé teszi a szivattyú széleskörű használatát, amelyek szennyezetlen víz szivattyúzását igénylik, például öntözésre és ivóvíz szivattyúzására. Ezenkívül a vegyszerek hiánya és a rendelkezésre álló folyóvíz szivattyúfolyadékként való használata jelentősen csökkenti a szivattyú költségét.

Másodszor, az impulzusos szivattyúnak nincsenek mozgó alkatrészei. Telepítés után ez a szivattyú a víz turbulens áramlását használja a levegő csapdájába ejtésére, a gravitációt pedig annak összenyomására (lásd a Működési elv részt alább), hogy a víz egy részét a vízfolyás magassága fölé szivattyúzza. Nincs szükség mechanikus alkatrészekre, amelyek jellemzően drágábbak és nehezebben telepíthetők.

Ezen előnyök mellett azt is állították, hogy az impulzusos szivattyúk pozitív hatással vannak a víz minőségére az oxigéntartalom növelésével. ^{[ 1 ]} Az alapötlet az, hogy a levegő és a víz összekeverésével a szívószivattyúban a köztük lévő megnövekedett felület lehetővé teszi, hogy több oxigén jusson a vízbe, mint ami egy patakban jellemző. További kutatásokra van szükség ennek az elképzelésnek a megerősítésére.

Előzmények

A trompe-okat a vízerőmű-turbinák előtt használták levegő szivattyúzására a bányákba, levegő biztosítására a pneumatikus gépek számára, amelyek az első alpesi alagutak egy részét építették, valamint levegővel látták el azokat a motorokat, amelyek a 19. század végén Párizs gazdag negyedeit világították meg. A légszivattyúkat még mindig széles körben használják a vízművek a víz nagyon mély kutakból történő vízszivattyúzásra. Kompresszorokat használnak a levegő lenyomására a kutakba, és a levegő egy második, szélesebb csövön keresztül tör fel, magával hozva a vizet.

Működési elv

A pulzáló szivattyú (más néven buborékszivattyú) hidraulikus víznyomást használ a levegő összenyomásához, ami kiszorítja a vizet, és a víz "impulzusait" magasabbra emeli, mint korábban. Ez ugyanazon az elven működik, mint a trompe és a légbefúvásos szivattyú.

Modell felépítése

Más hasonló kísérleti projektek sikere alapján ^{[ 2 ]} egy koncepciómodellt készítettek. Az itt felsorolt ​​anyagok egy modell megépítéséhez szükségesek, amely kisméretű alkalmazásokhoz, például az alábbi „Meglévő szivattyúk” részben leírtakhoz, vagy további teszteléshez használható. Az itt leírt műanyag csövek rugalmas műanyag csövek, amelyek hasznosak teszteléshez, mivel a megfelelő magasságra hajlíthatók és újra felhasználhatók különböző tesztekhez, azonban tömör PVC csövek is használhatók, és nem teszthelyzetben praktikusabbak lennének megvalósítani. (Lásd a „ Tesztelés” részt.)

Anyagok

Ezek az anyagok ennek a pulzáló szivattyú modellnek a szerves részét képezik. A csővezeték elvágásához használt ollón kívül semmilyen további szerszámot nem használtak.

• 
  1. ábra: 2 darab 3/4" belső átmérőjű átlátszó műanyag cső
• 
  1a. ábra: 1 darab 3/8" belső átmérőjű átlátszó műanyag cső
• 
  1b. ábra: 2 db 3/4"-os műanyag csőcsatlakozó, amelyek egyik végén illeszkednek a műanyag csőbe, a másik végén pedig menetesek.
• 
  1c. ábra: 1 db 3/8"-os kompressziós csatlakozó, amely az egyik végén a cső köré illeszkedik, a helyére nyomva azt, a másik végén pedig menetes.
• 
  1d. ábra: 1 db 1 1/2"-os háromutas csatlakozó két súrlódó illesztésű nyílással egymással szemben és egy felette
• 
  1e. ábra: 2 db 1 1/2"-3/4"-os csatlakozó, az egyik végén belül menetes, az egyik végén pedig súrlódó illesztéssel a háromutas csatlakozóhoz és a műanyag csőcsatlakozóhoz való csatlakozáshoz.
• 
  1f. ábra: 1 db 1 1/2"-3/8"-os csatlakozó, az egyik végén belül menetes, az egyik végén pedig súrlódó illesztéssel a háromutas csatlakozóhoz és a műanyag csőcsatlakozóhoz való csatlakozáshoz.

A fentieken kívül a modell összeállításához és teszteléséhez a következő kiegészítő anyagokra volt szükség:

• 
  1. ábra: 1 tömlő a víz szabályozott adagolásához
• 
  1a. ábra: csövek megtartására szolgáló tartók és csatlakozó mechanizmusok
• 
  1b. ábra: vödrök és mosogató a felesleges víz elvezetésére

Költségek

Ennek a prototípusnak a költsége némileg magas volt, azonban a legtöbb más vízszivattyúzási módszer költségéhez képest nagyon alacsony. Továbbá, ha ezt a konstrukciót nagyobb léptékben építik meg, valószínűleg sokkal alacsonyabb költséggel lehetne megépíteni. A prototípus költségei a következők:

A modell felépítése és beállítása

A modell építése nagyon egyszerű, mivel nagyon kevés alkatrészből áll. A nehéz rész a csövek beállítása, hogy a lehető legfüggőlegesebbek maradjanak.

Az alábbiakban egy videó látható a modellem működéséről. Figyeljük meg a csövekben lévő buborékokat, amelyek egyértelműen mutatják, hogy a bemeneti cső buborékos áramlási módban, a szivattyúcső pedig csigaáramlási módban van.

Pulzusszivattyú prototípus

Szerzők: Brian White

A modell felépítéséhez használt folyamatot az alábbiakban részletesen ismertetjük.

1

Vágd el a csöveket

• Először is, a csöveket a kívánt hosszúságúra kell vágni.
• Ebben a modellben a 3/4"-os bemeneti csövet körülbelül 2,1 m hosszúra vágták.
• A kivezető csövet 2,1 m hosszúra vágták, így változtatható volt a különböző tesztek elvégzéséhez.
• A szivattyúcsövet hosszún tartottuk, hogy a magasságot változtatni lehessen az alább leírt tesztek során.

2

Csatlakoztassa a szeparátortartályt

• Ebben a modellben a háromutas csatlakozót használják elválasztó tartályként az impulzusadó szivattyúhoz.
• Az 1 1/2"-3/4"-os csatlakozók szorosan illeszkedtek a háromutas csatlakozó közvetlenül egymással szemben lévő oldalaiba. Epoxigyanta felvihető a szoros illeszkedés biztosítására.
• Az 1 1/2"-3/8"-os csatlakozót a háromutas csatlakozó furatába illesztettük, amely 90 fokban van a másik két furattól.

3

Csatlakoztassa a csőcsatlakozókat

• Először csavarja be a 3/8"-os csatlakozáshoz szükséges kompressziós csatlakozót az 1 1/2"-3/8"-os csatlakozóba.
• Ezután csavarja be a 3/4"-os csatlakozáshoz szükséges műanyag csőszerelvényeket az 1 1/2"-3/4"-os csatlakozókba.
• Ha ezeket a csövek csatlakoztatása előtt csatlakoztatja, a csövek nem fognak összegubancolódni.

4

Csatlakoztassa a csöveket

• A 3/4"-os csőnek szorosan kell illeszkednie a 3/4"-os csatlakozóra. Egy fémbilinccsel rögzíthető tovább.
• A 3/8"-os kompressziós csatlakozónak van egy alkatrésze, ami a cső külsején körbefut, egy kis darab illeszthető a cső belsejébe, hogy nyitva tartsa, majd a cső külsején lévő darab becsavarható a már az 1 1/2"-3/8"-os csatlakozóhoz csatlakoztatott kompressziós csatlakozóba, így a csövet a helyén tartva.

5

Közgyűlés

• Most a szivattyú összes fő alkatrésze csatlakoztatva van. A következő lépés a szivattyú beállítása.
• Először is, határozzuk meg a csövek rögzítésének módját. Ehhez egy fa palánk használható, és a csöveket erre lehet szegezni. Annak érdekében, hogy könnyen állítható eszközt kapjunk, ebben a kísérletben a csöveket ragasztószalaggal rögzítettük a tartószerkezethez és a falhoz.
• Győződjön meg arról, hogy a csövek függőlegesek, és hogy a csövek magassága a kívánt.
• Egy tömlőt csatlakoztattak a beömlőcső tetejéhez úgy, hogy mind a 3/4" átmérőjű csövet, mind a tömlővéget egy rövid, 1" átmérőjű hulladékcsőbe helyezték. A tömlővel szimulálták a patak áramlását.
• A kivezető csövet úgy állították be, hogy a víz a mosogatóba folyjon.

Tesztelés

A modell felállítása után néhány előzetes tesztet végeztek annak bizonyítására, hogy a szivattyú valóban hasznos munkát képes végezni. Sokkal részletesebb tesztekre van szükség ahhoz, hogy ez a pulzáló szivattyúterv szélesebb körű elfogadást és használatot kapjon.

Ebben a tesztben két változót változtattak: a szivattyú hidraulikus emelőmagasságát és a szivattyúcső magasságát.

Várható, hogy a hidraulikus emelőmagasság növekedésével az áramlási sebesség is növekedni fog. Ezt a hatást a szivattyú is demonstrálta, az eredményeket az alábbiakban mutatjuk be.

Ahogy a szivattyúcső magassága növekszik, egyre több energiára van szükség ahhoz, hogy az impulzusok elérjék a cső tetejét. Az áramlási sebesség várható csökkenése az alábbiakban látható.

Amikor e két változó hatását kombináljuk, az eredmény egy olyan diagram, amely azt mutatja, hogyan függ az áramlási sebesség a hidraulikus emelőmagasságtól és a szivattyúcső magasságától. Ez az ábra felhasználható e mennyiségek és az áramlási sebesség közötti kapcsolat bemutatására. Még nagy hidraulikus emelőmagasságok esetén is kicsi lehet az áramlási sebesség, ha a szivattyúcső magassága nagy. Ezenkívül, még ha a szivattyúcső magassága kicsi is, a kis emelőmagasság csökkenti a szivattyúcsövön átszivattyúzott víz mennyiségét. Ez az alábbiakban látható.

Csúcsteljesítményen (nagy szállítómagasság és rövid szivattyúcső) ez a modell közel 100 ml/s sebességgel, azaz 1 literrel pumpált 10 másodpercenként! Annak ellenére, hogy minden egyes értéknél többször tesztelték, az eredmények reprodukálhatósága továbbra is megkérdőjelezhető. A pontos áramlási sebességtől függetlenül ez a kísérlet azt mutatja, hogy hatalmas potenciál rejlik a pulzáló szivattyú széles körű vízszivattyúzásra való alkalmazásában. További teszteket kell végezni az áramlás, a szállítómagasság és a szivattyúcső magassága közötti pontos összefüggés jobb értékelése érdekében.

Tudományos modell

Annak ellenére, hogy az impulzusos szivattyúk, vagy legalábbis az ilyen típusú szivattyúk hasonló kialakításai, már meglehetősen régóta léteznek, nincs jó magyarázat vagy modell, amely leírná őket. A hasonló problémák, mint például a hővel működő buborékos szivattyúk esetében , gyakran zárt rendszerek, amelyek nem igényelnek kimeneti csövet. Ebben a részben bemutatunk néhány tudományos elvet, amelyek a szivattyú működése mögött állnak, és két különböző modellt fejlesztünk ki. Az első modell az egyszerű manométer modell , a második pedig a bonyolultabb nyomásmodell .

Kétfázisú áramlás

Ennél a kialakításnál fontos koncepció a kétfázisú áramlás , ami azt jelenti, hogy egy folyadékot és egy gázt egy meniszkusz választ el egymástól. A kétfázisú áramlásnak legalább hét különböző állapota létezik, ^{[ 3 ]} amelyek közül több az impulzusadó működése során is megfigyelhető.

Slug Flow

A szivattyúnak a szivattyúcsövön felfelé irányuló emelőhatása többnyire a csigaáramlási üzemmódban történik. Csigaáramlás esetén a folyadék és a gáz különböző rétegekre válik szét, amelyek a cső szinte teljes keresztmetszetét elfoglalják, ahogy az alább látható.

A tömör csőrendszerben az áramláshoz megengedett csőátmérő az áramlás sebességétől és viszkozitásától függ. A szivattyúcsőben lévő sebességet nagyon nehéz leírni, még számos egyszerűsítő feltételezéssel is. Például, ha a cső nem függőleges, a buborékok már nem szimmetrikusak, ami a buborékok sebességének változását eredményezi. Az áramlás teljes leírásához számos dimenzió nélküli tagra, köztük a Froude-számra, az Eötvös-számra és a Reynolds-számra van szükség. ^{[ 4 ]} Bár még mindig nincs egyértelmű egyetértés a legmegfelelőbb modellt illetően, többet is javasoltak. ^{[ 5 ]}

A folyadék tulajdonságainak teljes meghatározása a folyásirányban történő áramlás során, valamint egy olyan modell levezetése, amely magában foglalja az áramlási rendszer teljes hatásait, meghaladja e modell hatókörét. Ehelyett egy sokkal egyszerűbb modellt veszünk figyelembe, amely teljesen függőleges csöveket és állandó áramlást feltételez stb., amint azt az alábbiakban részletesebben tárgyaljuk.

Manométer modell

Ha több cső van ugyanabban a folyadékban, akkor az egyes csövekben a folyadék maximális magasságát a tömegmegmaradás törvénye adja meg. A manométerhez hasonló elvet alkalmazva , a cső külső nyomása, sűrűsége és átmérője határozza meg a folyadék magasságát. Ez azt jelenti, hogy a sűrűség, ρ, szorozva a cső keresztmetszeti területével, A, és a folyadék magasságával, h, minden cső esetében azonos, amikor azonos nyomáson lépnek ki, ahogy a jobb oldali ábra is mutatja. Ez azt jelenti, hogy ha egy zárt tartály tele van vízzel, és a tetején két egyforma, a levegő felé nyitott szívószál található, akkor a szívószálakban lévő folyadék azonos magasságba emelkedik, azaz az egyik szívószálban nem lesz több folyadék, mint a másikban.

Vagyis:

 (ρEgyh)1=(ρEgyh)2

Ez akkor érthető, ha minden változó állandó. Egy impulzusadós szivattyúnál a probléma bonyolultabb. Van egy bemeneti és egy kimeneti cső, azonos keresztmetszettel, de különböző magassággal, és van egy szivattyúcső, amelynek kisebb a felülete és nagyobb a magassága. A bemeneti és kimeneti csövek szinte teljesen meg vannak töltve vízzel, így a sűrűségük közelíthető a víz sűrűségének, azonban egy adott időpontban a szivattyúcső nagy része levegővel van tele, nem vízzel. A fenti egyenlet ekkor a következőképpen alakul:

 ρwegyter(Egyh)énnlet=ρwegyter(Egyh)otetlet+[ρwegyter%wegyter+ρegyénr%egyénr](Egyh)ptemp

Vagy, ha a be- és kimeneti csövek keresztmetszete azonos:

 ρwegyterEgy(hénnlet−hotetlet)=[ρwegyter%wegyter+ρegyénr%egyénr](Egyh)ptemp

Aholhénnlet−hotetleta hidraulikus emelőmagasság. A víz szivattyúzásának magassága ezután a következő megoldással határozható meg:hptemp

hptemp=ρwegyterEgy(hénnlet−hotetlet)[ρwegyter%wegyter+ρegyénr%egyénr]Egyptemp

Ennek a modellnek a fő problémája, hogy figyelmen kívül hagyja a folyadék sebességét, ahogy az áthalad a szivattyún. Ez egy nem elhanyagolható mennyiség, mivel ha a folyadék mozgása elhanyagolható lenne, a kimeneti csőben lévő levegő elválna a víztől, és a szivattyú elveszítené a vízmozgatási képességét. Ez a manométer modell azonban illusztrálja a szivattyú alapelvét, és cáfolja az impulzusos szivattyúval szembeni leggyakoribb kritikát, miszerint a kisebb szivattyúcső fizikailag lehetetlen a vízáram kezdeti magasságánál magasabbra szivattyúzni. A fenti érvelés azt mutatja, hogy ez csak akkor igaz, ha a szivattyúcsőben lévő folyadék álló, vagy ha a jelenlévő levegő mennyisége elhanyagolható.

Nyomásmodell

Elmélet

A sebesség figyelembevételéhez az áramlást részletesebben kell értékelni, az energiamegmaradás törvényét és Bernoulli egyenletét használva . Ez a módszer az áramlás nyomásának változását modellezi a különböző pontokban.

A 4. helyen az 1. helyről származó nyomást a következőképpen adjuk meg:

 P4=P1+ρ4gh1−ρ4(v42−v12)2

Hasonlóképpen, 2-ből 5-nél:

 P5=P2+ρ5gh2−ρ5(v52−v22)2

És 3-ból 6-kor:

 P6=P3+ρ6gh3−ρ6(v62−v32)2

A 3-as pontnál a sebességet nullának feltételezzük, hogy meghatározzuk a víz maximális szivattyúzási magasságát. Ez felső határt ad a víz által elérhető magasságra. Az 1-es, 2-es és 3-as pontoknál a nyomás körülbelül egy atmoszférának tekinthető, mivel a '3' kilép a légkörbe, és az '1' és '2' csak nagyon kis hidrosztatikai nyomással rendelkezik, ami a folyásmélységhez kapcsolódik. A 4-es, 5-ös és 6-os pontok közötti alsó tartályon kontrolltérfogat-elemzést végezve a tömegmegmaradás törvénye a következőket diktálja:

 ρ4Egy4v4=ρ5Egy5v5+ρ6Egy6v6

A kísérlet geometriájából ismert az összes cső területe. A kimeneti cső minimális levegőtartalommal rendelkezik, így a sűrűsége a víz sűrűségének felel meg.

^{Egy forrás [ 6 ]} munkájára építve, amely egy hővel hajtott buborékszivattyút elemzett zárt rendszerben, a nyomásváltozás 4-ről 5-ről 6-ra a következőképpen írható le:

 P6=P4−ρ6v4(v6−v4)−P5+ρ6v5(v6−v5)

A levezetés eddigi pontjáig minden feltételezés egy meglehetősen általános esetre vonatkozott. A modellben szereplő következő feltételezések egy konkrétabb, egyszerűsített modellt biztosítanak. Az első feltételezés az, hogy a 4 és 5 közötti sebesség megközelítőleg állandó. Mivel a folyadéknak csak kis része távozik a szivattyúcsőből, feltételezzük, hogy a folyadék nagy része megtartja lendületét, miközben a kimeneti csövön keresztül halad tovább.

Másodszor, a szivattyúcsőben lévő „slugg” üzemmódban lévő gáztartalomról feltételezzük, hogy 70%, ami a „slugg” áramlás átlagos értéke. Ezenkívül feltételezzük, hogy a bemeneti csőben lévő gáz buborékos áramlási üzemmódban van, ahol a gáztartalom átlagosan 30%. ^{[ 7 ]} Ezek azt jelentik, hogy:

 ρ6=0.7ρegyénr+0.3ρwegyter

 ρ4=0.3ρegyénr+0.7ρwegyter

Az elmélet tesztelése

Ezzel a hét egyenlettel és a hozzájuk tartozó feltételezésekkel a Nyomásmodellnek még mindig eggyel több ismeretlenje van, mint az egyenletnek, ami azt jelenti, hogy egy ésszerű magasságot iterációval kell meghatározni. A bemenetek a rendszer geometriai paraméterei, és a '4'-es ponton lévő nyomást és sebességet, ahol a legmagasabb nyomás várható, kell kimenetként megadni. Ha ezek az értékek ésszerűek, a rendszer működőképessé tehető; ha nem, akkor egy újabb iterációt kell végrehajtani.

A rendszer modellezésének első lépését az EES szoftverrel végeztük el. A fenti egyenleteket definiáltuk, és néhány kezdeti feltételt beállítottunk. Amint a képen látható, a fent felsorolt ​​feltételezéseken túlmenően meg kell adni a csövek magasságát és átmérőjét, valamint az áramlás sebességét az 1. és 2. pontban. A program ezután kimenetileg adja meg a csőben mért sebességet és a nyomásokat. A modell érvényességének jobb felmérése érdekében ez az EES program vagy egy hasonló használható.

Meglévő Pulser szivattyúk

A pulzáló szivattyúk nem igazán hitelesek, mivel nem történt velük szakmai értékelés, bár elkezdődtek a további kutatások (lásd az alábbi külső linkeket). Számos modellt építettek azonban, és online videók is elérhetők a működésük bemutatására. A pulzáló szivattyú ezen kialakítása nem szabadalmaztatott, és a tervek közkincsek. ^{[ 8 ]}

Működő impulzusszivattyú

Egy 20 éves, működő pulzáló szivattyú példája itt érhető el , ha alulról nem töltődik. Ezt a szivattyút egy kis patak hajtja, amelyből 300 liter víz zuhan le 0,5 méter magasból, és ez adja az energiát. A szivattyú adatai azt mutatják, hogy a tromp szakaszon lefelé irányuló 0,32 és 0,68 méter közötti látszólagos vízsebesség elég gyors ahhoz, hogy a légbuborékok lekerüljenek a csőben.

A légszállítási szakaszon a látszólagos légsebesség a legjobban 0,7 ms⁻¹ és 1,5 méter/s között működik. Ez 12 mm-es és 19 mm-es csövek használata és egyenesen felfelé pumpálás esetén történt.

Az alacsonyabb látszólagos légsebesség működött a legjobban emelkedőn felfelé pumpáláskor. (A látszólagos sebesség a víz vagy a levegő sebessége a csöveken keresztül, feltételezve, hogy csak egyféle folyadék van a csőben.) Jó útmutató lehet, ha elkészíted a sajátodat. Brian

A Gaiatechnician szerint a pulzáló szivattyúk sokkal nagyobb áramlásokkal és emelőmagasságokkal is képesek működni .

Rendkívüli egyszerűségük miatt nagy értéket képviselhetnek a vízparti közösségek számára. A videóban látható apró impulzusos szivattyú naponta körülbelül 5 tonna vizet képes egy tárolótartályba szivattyúzni. ^{[ 9 ]}

Egy második példa ( itt látható ) az impulzusos szivattyút használja az állatok vízellátásának biztosítására. A szivattyú áramlási sebessége körülbelül 30 liter/perc egy 40 mm-es lefolyócsövön keresztül. 30 ml/perc sebességgel képes 3 méter magasra, vagy 1 l/perc sebességgel 1 méter magasra emelni a vizet. ^{[ 10 ]}

Mike Donevan, a Practical Farm Ideas magazin munkatársa megengedte, hogy képeket és szöveget használjak fel abból az időből, amikor a pumpa szerepelt a magazinjában, egy linkért cserébe. http://www.farmideas.co.uk/

Szerintem ezek értékesek lesznek mindenkinek, aki a projektjeihez szükséges csőméretek kitalálásához alapadatokat szeretne.

Brian White

Hőhajtású buborékszivattyúk

A hővel működő buborékszivattyúk a leggyakoribb pulzáló szivattyútípusok. Hasonló működési elvet alkalmaznak, mint ez a pulzáló szivattyú, de zárt rendszerben. Általában egy víz forráspontja alatti hűtőközeget kevernek a folyadékkal. Miután a keveréket összenyomják, felmelegítik, ami buborékok kialakulásához vezet a hűtőközegből a munkaközegben. A hűtőközeg buborékai ezután a vizet felfelé nyomják a szivattyúcsövön, akárcsak az pulzáló szivattyúban. A keverék ezután egy elválasztó kamrába jut, ahol a folyadék egy abszorberbe, a hűtőközeg pedig egy kondenzátorba kerül. ^{[ 11 ]}

Következtetések

Ez a különleges pulzáló szivattyú rendkívül egyszerűen megépíthető, és nagy hatással lehet a víz szivattyúzására. Nem használ vegyszereket a víz szivattyúzásához, így a patakba visszaengedett víz nem szennyeződik. Épp ellenkezőleg, olyan állítások is felmerültek, hogy a patakba visszajuttatott víz több oxigént tartalmaz, ami jobb környezetet biztosít a víz alatti élőlények számára. A patakba vissza nem juttatott víz felhasználható a föld öntözésére vagy ivóvíz előállítására. A szivattyú által biztosított plusz szintemelkedés lehetővé teszi, hogy a vizet messzebbre szállítsák, mint amennyire a patak önmagában képes lenne.

Maga a szivattyú nagyon kevés anyagból, csak egyszerű csövekből és csatlakozókból készül, és az optimális kialakítás megtalálása után olcsón elkészíthető. A szivattyú beállítása után szinte semmilyen karbantartást nem igényel, így a kezdeti telepítési és felszerelési költségeken kívül a szivattyú olcsón és egyszerűen tudja ellátni a közelben élőket vízzel.

Ebben az elemzésben egy kísérleti és egy elméleti modellt is kidolgoztak. A kísérleti modell egy korábbi tervre épült, és a koncepció bizonyítására szolgált. A modell egyértelműen jelezte a várható trendeket, a legnagyobb áramlási sebességeket nagy hidraulikus nyomás és rövid szivattyúcső esetén mutatva. Két elméleti modellt javasoltak, az első a tömegmegmaradás elvén alapult, mint egy manométer. Ez a modell durva becslést adott a második cső magasságára, de az érvényessége nagyon korlátozott, mivel elhanyagolható sebességet feltételez, azonban cáfolja azt az elképzelést, hogy egy pulzáló szivattyú ilyen kialakítása fizikailag lehetetlen. A második elméleti modell mind a tömegmegmaradást, mind az energiamegmaradást használta a szivattyú minden egyes szakaszában a sebességek és nyomások értékelésére. Ez a második modell megköveteli a felhasználótól, hogy iterálja a kapott értékeket annak érdekében, hogy meghatározott körülmények között ésszerű geometriát határozzon meg. A Mérnöki Egyenlet Megoldó segítségével egy sablont hoztak létre, amely lehetővé teszi a felhasználó számára, hogy iterálja a feltételezéseket az optimális geometria meghatározása érdekében.

Ajánlások

Mind a kísérleti, mind az elméleti modell nagy hasznát venné egy szakmai értékelésnek és további kutatásoknak. A kísérleti modellt szigorúbb vizsgálati sémával kellene tesztelni, minden magasságnál és emelésnél sokkal több vizsgálattal. Más változókat, például a tartály méretét, a csövek átmérőjét és az áramlási sebességet is tesztelni kellene, hogy meghatározzuk a pulzáló szivattyúra gyakorolt ​​hatásukat, és szélesebb értéktartományt kellene használni. A kísérlet során felmerült fő akadály az eredeti tartályon és tömlőn keresztüli szivárgás volt. A fent leírt módszerek alkalmazásával ezek a problémák könnyen leküzdhetők, és több idő fordítható részletesebb vizsgálatok elvégzésére.

A javasolt elméleti modell tovább bővíthető és tesztelhető olyan szoftverekkel, mint a fent leírt EES program. Ezenkívül számos olyan tényezőt nem vettek figyelembe, amelyeket a modellnek tartalmaznia kell ahhoz, hogy pontosan meg tudja jósolni a szivattyún keresztüli áramlási sebességet. Ezek a következők:

• Kétfázisú tömlőáramlás elemzése szivattyúcsőben
• A levegőtartalom és az áramlási viszony meghatározása a bemeneti és kimeneti csövekben
• Súrlódási/viszkózus veszteségek
• Turbulens áramlás
• Nyomásgradiens az elválasztó tartályon keresztül

Külső linkek

• A Gaiatechnician YouTube-os magyarázata itt található . Részletesebb magyarázatért látogassa meg a weboldalát .
• További videókat működő impulzusszivattyúkról itt és itt talál
• A Bubble Action Pumps Ltd. hasonló terméket gyárt, amely napelemeken keresztül pumpálja a vizet. Nézd meg a weboldalukon .
• Az Altenergymag itt ismerteti az impulzusszivattyúkat
• Az All About Pumps-ról itt is van egy leírás
• A pulzáló szivattyú elkészítésének leírásáért látogasson el az Instructables oldalra.

Hivatkozások