Pulser pump/it

La pompa a impulsi è un semplice dispositivo meccanico alimentato ad acqua, noto anche come pompa a bolle. I componenti di questa pompa sono stati utilizzati per vari scopi, tra cui l'estrazione di petrolio o nei cicli di refrigerazione. Le pompe a bolle azionate dal calore sono le più comuni, ma questo particolare design di pompa a impulsi che sfrutta il flusso turbolento di un corso d'acqua per intrappolare l'aria non è ancora diventato comune. I due principali vantaggi di questa pompa sono l'assenza di parti meccaniche o mobili e il fatto che non utilizza sostanze chimiche, ma solo l'acqua di un corso d'acqua. Una volta installata vicino a un corso d'acqua, la pompa può sollevare l'acqua utilizzando solo l'energia del corso d'acqua.

Autorizzo il riutilizzo e l'adattamento di tutte le immagini e le gif animate che ho prodotto in passato per questo progetto. Brian White, 3 maggio 2010

Informazioni di base

Panoramica

La pompa a impulsi è una combinazione di una pompa a trompe-l'oeil e di una pompa ad aria compressa . Installata vicino a un corso d'acqua, la pompa a impulsi può pompare l'acqua a un'altezza superiore al livello del corso d'acqua. Ciò consente di raggiungere facilmente corsi d'acqua in punti difficili da raggiungere, o di convogliare l'acqua di un corso d'acqua in un luogo diverso, per l'irrigazione o per uso potabile.

La pompa pulsatrice utilizza semplicemente la parte trompe per alimentare la parte airlift. Un video che spiega il funzionamento della pompa è disponibile qui .

dei benefici

Come accennato nella sezione Introduzione , i principali vantaggi della pompa sono duplici. In primo luogo, questo design della pompa pulsatrice non contiene componenti chimici, come invece accade nelle pompe a bolle azionate dal calore, che funzionano secondo principi simili (vedere Pompe a bolle azionate dal calore di seguito). Ciò consente alla pompa di essere utilizzata per un'ampia gamma di applicazioni che richiedono il pompaggio di acqua non contaminata, come l'irrigazione e il pompaggio di acqua potabile. Inoltre, non richiedendo l'uso di sostanze chimiche e utilizzando l'acqua del fiume disponibile come fluido di pompaggio, si riduce notevolmente il costo della pompa.

In secondo luogo, la pompa pulser non ha componenti mobili. Una volta installata, questa pompa sfrutta il flusso turbolento del flusso per intrappolare l'aria e la gravità per comprimerla (vedere la sezione "Principio di funzionamento" di seguito) per pompare una parte dell'acqua a un'altezza superiore a quella del flusso. Non sono necessari componenti meccanici, che sono in genere più costosi e più difficili da installare.

Oltre a questi benefici, è stato anche affermato che le pompe a impulsi hanno un effetto positivo sulla qualità dell'acqua aumentando il contenuto di ossigeno. ^{[ 1 ]} L'idea di base è che mescolando aria e acqua insieme nella pompa di aspirazione, l'aumentata superficie tra di esse consente di trasmettere più ossigeno all'acqua rispetto a quanto avviene normalmente in un corso d'acqua. Ulteriori ricerche dovrebbero essere condotte per confermare questa idea.

cronologia

Le trompes venivano utilizzate prima delle turbine idroelettriche per pompare aria nelle miniere, per fornire aria alle macchine pneumatiche che realizzarono alcune delle prime gallerie alpine e per alimentare i motori che illuminavano i quartieri ricchi di Parigi alla fine del XIX secolo. Le pompe pneumatiche sono ancora ampiamente utilizzate dalle aziende idriche per pompare acqua da pozzi molto profondi. Utilizzano compressori per spingere l'aria nei pozzi, che fuoriesce attraverso una seconda tubazione più larga che trasporta l'acqua.

Principio di funzionamento

Una pompa pulsatrice (detta anche pompa a bolle) sfrutta la pressione idraulica dell'acqua per comprimere l'aria, che sposta l'acqua, spingendo gli "impulsi" d'acqua a un'altezza maggiore rispetto a prima. Funziona con gli stessi principi di una pompa a trompe-l'oeil e di una pompa ad aria compressa.

Costruzione di un modello

Sulla base del successo di altri progetti pilota simili, ^{[ 2 ]} è stato costruito un modello di prova di concetto. I materiali elencati qui sono per la costruzione di un modello, che può essere utilizzato per applicazioni su piccola scala, come quelle descritte nella sezione Pompe esistenti di seguito, o per ulteriori test. I tubi di plastica descritti qui sono tubi di plastica flessibili, utili per i test, in quanto possono essere piegati all'altezza corretta e riutilizzati per test diversi; tuttavia, potrebbero essere utilizzati anche tubi in PVC solido, che sarebbero più pratici da implementare in una situazione non di test. (Vedi la sezione Test .)

materiali

Questi materiali sono componenti intrinseci di questo modello di pompa pulsata. A parte le forbici per tagliare il tubo, non sono stati utilizzati altri utensili.

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  Fig. 1: 2 pezzi di tubo di plastica trasparente con diametro interno di 3/4"
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  Fig 1a: 1 pezzo di tubo di plastica trasparente con diametro interno di 3/8"
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  Fig. 1b: 2 connettori per tubi in plastica da 3/4" che si adattano all'interno del tubo in plastica su un'estremità e hanno filettature sull'altra estremità
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  Fig. 1c: 1 raccordo a compressione da 3/8" che si adatta al tubo su un'estremità, comprimendolo in posizione, e ha filettature sull'altra estremità
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  Fig. 1d: 1 connettore a tre vie da 1 1/2" con due aperture a innesto rapido una di fronte all'altra e una sopra
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  Fig. 1e: 2 connettori da 1 1/2" a 3/4", filettati all'interno di un'estremità e con accoppiamento a frizione su un'estremità per collegarsi al connettore a tre vie e al connettore del tubo di plastica
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  Fig. 1f: 1 connettore da 1 1/2" a 3/8", filettato all'interno di un'estremità e con accoppiamento a frizione su un'estremità per collegarsi al connettore a tre vie e al connettore del tubo di plastica

Oltre agli elementi sopra menzionati, per allestire e testare questo modello sono stati necessari i seguenti materiali aggiuntivi:

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  Fig 1: 1 tubo per fornire acqua in modo controllato
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  Fig 1a: supporti e meccanismi di collegamento per sostenere i tubi
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  Fig 1b: secchi e lavandino per scolare l'acqua in eccesso

costi

Il costo di questo prototipo è stato piuttosto elevato, ma se confrontato con i costi della maggior parte degli altri sistemi di pompaggio dell'acqua, è molto basso. Inoltre, se questo progetto venisse realizzato su scala più ampia, è probabile che potrebbe essere realizzato a un costo molto inferiore. I costi approssimativi di questo prototipo sono indicati di seguito:

Creazione e impostazione del modello

Costruire questo modello è molto semplice, dato che ha pochissimi componenti. La parte più difficile è posizionare i tubi in modo che rimangano il più verticali possibile.

Di seguito è mostrato un video del modello che ho realizzato durante il lavoro. Notate le bolle nei tubi che dimostrano chiaramente che il tubo di ingresso è in regime di flusso a bolle e il tubo di pompaggio è in regime di flusso a slug.

Prototipo di pompa pulsatrice

Autori: Brian White

Di seguito viene descritto in dettaglio il processo utilizzato per realizzare questo modello.

1

Tagliare i tubi

• Per prima cosa bisogna tagliare i tubi alla lunghezza desiderata.
• In questo modello, il tubo di ingresso da 3/4" è stato tagliato in modo da essere lungo circa 2,1 m.
• Anche il tubo di uscita è stato tagliato per essere lungo 2,1 m, in modo da poter essere variato per eseguire test diversi
• Il tubo di pompaggio è stato mantenuto lungo per poterne variare l'altezza nei test descritti di seguito.

2

Collegare il contenitore di separazione

• In questo modello, il connettore a tre vie viene utilizzato come contenitore di separazione per la pompa pulsatrice.
• I connettori da 1 1/2" a 3/4" sono stati inseriti perfettamente nei lati opposti del connettore a tre vie. È possibile applicare della resina epossidica per garantire una tenuta stagna.
• Il connettore da 1 1/2" a 3/8" è stato inserito nel foro del connettore a tre vie che si trova a 90 gradi rispetto a uno degli altri due fori.

3

Collegare i connettori dei tubi

• Per prima cosa, avvitare il raccordo a compressione per la connessione da 3/8" al connettore da 1 1/2" a 3/8"
• Quindi, avvitare i raccordi del tubo di plastica per il collegamento da 3/4" ai connettori da 1 1/2" a 3/4"
• Collegandoli prima di collegare il tubo, quest'ultimo non si aggroviglierà.

4

Collegare il tubo

• Il tubo da 3/4" deve essere inserito saldamente nel connettore da 3/4". È possibile tenerlo ulteriormente in posizione stringendo una fascetta metallica attorno ad esso.
• Il raccordo a compressione da 3/8" ha un componente che circonda la parte esterna del tubo, un piccolo pezzo si inserisce all'interno del tubo per tenerlo aperto, quindi il pezzo che circonda la parte esterna del tubo può essere avvitato nel raccordo a compressione già collegato al connettore da 1 1/2" a 3/8", tenendo il tubo in posizione.

5

Assemblea

• Ora che tutti i componenti principali della pompa sono collegati, la fase successiva è l'installazione della pompa.
• Per prima cosa, bisogna stabilire un metodo per tenere fermi i tubi. A questo scopo, si può utilizzare una tavola di legno su cui fissare i tubi. Per ottenere un dispositivo facilmente regolabile, in questo esperimento i tubi sono stati fissati con del nastro adesivo al sistema di supporto e alla parete.
• Assicurarsi che i tubi siano verticali e che le loro altezze siano quelle desiderate.
• Un tubo flessibile è stato collegato alla parte superiore del tubo di ingresso inserendo sia il tubo da 3/4" di diametro sia l'ugello del tubo flessibile in un corto tubo di scarto da 1" di diametro. Il tubo flessibile è stato utilizzato per simulare il flusso del flusso.
• Il tubo di scarico era impostato per scaricare nel lavandino.

Test

Dopo aver impostato il modello, sono stati eseguiti alcuni test preliminari per dimostrare che la pompa può effettivamente produrre lavoro utile. Sono necessari test molto più approfonditi prima che questo tipo di pompa pulsatrice possa ottenere un'accettazione e un utilizzo più diffusi.

In questo test sono state modificate due variabili: la prevalenza idraulica della pompa e l'altezza del tubo di pompaggio.

Si prevede che all'aumentare della prevalenza idraulica aumenterà anche la portata. Questo effetto è stato dimostrato dalla pompa e i risultati sono mostrati di seguito.

All'aumentare dell'altezza del tubo di pompaggio, è necessaria più energia affinché gli impulsi raggiungano la sommità del tubo. La corrispondente diminuzione della portata prevista è visibile di seguito.

Combinando gli effetti di entrambe queste variabili, si ottiene un grafico che mostra come la portata dipenda sia dal carico idraulico che dall'altezza del tubo di pompaggio. Questo grafico può essere utilizzato per dimostrare la relazione tra queste due grandezze e la portata. Anche con carichi idraulici elevati, la portata potrebbe essere ridotta se l'altezza del tubo di pompaggio è elevata. Inoltre, anche quando l'altezza del tubo di pompaggio è ridotta, un carico ridotto ridurrà la quantità d'acqua pompata attraverso il tubo di pompaggio. Questo è mostrato di seguito.

Alle massime prestazioni (elevata prevalenza e tubo di pompaggio corto), questo modello ha pompato a una portata che ha raggiunto quasi 100 ml/s, ovvero 1 l ogni 10 secondi! Nonostante i numerosi test effettuati per ciascun valore, la riproducibilità di questi risultati è ancora discutibile. Indipendentemente dalla portata esatta, questo esperimento dimostra che la pompa a impulsi ha un enorme potenziale per un ampio utilizzo nel pompaggio dell'acqua. Ulteriori test sono necessari per valutare meglio l'esatta relazione tra portata, prevalenza e altezza del tubo di pompaggio.

Modello scientifico

Nonostante le pompe a impulsi, o almeno vari modelli simili di questo tipo di pompa, esistano da parecchio tempo, non esiste una spiegazione o un modello valido che le descriva. Problemi simili, come quello delle pompe a bolle azionate dal calore , spesso sono sistemi chiusi, che non richiedono un tubo di scarico. In questa sezione vengono presentati alcuni dei principi scientifici alla base del funzionamento di questa pompa e vengono sviluppati due diversi modelli. Il primo modello è il semplice modello del manometro , mentre il secondo è il più complesso modello della pressione .

Flusso bifase

Un concetto importante per questo progetto è il flusso bifase , che si verifica quando un liquido e un gas sono separati da un menisco. Esistono almeno sette diversi regimi di flusso bifase, ^{[ 3 ]} molti dei quali si manifestano durante il funzionamento della pompa pulsatrice.

flusso slug

L'azione di sollevamento della pompa lungo il tubo di pompaggio avviene principalmente nel regime di flusso a slug. In questo regime, il liquido e il gas si separano in strati diversi che occupano quasi l'intera sezione trasversale del tubo, come mostrato di seguito.

Per il flusso nel regime di slug, il diametro consentito del tubo dipende dalla velocità del flusso e dalla sua viscosità. La velocità nel tubo della pompa è molto difficile da descrivere, anche con diverse ipotesi semplificative. Ad esempio, se il tubo non è verticale, le bolle non sono più simmetriche, con conseguenti variazioni nella loro velocità. Diversi termini adimensionali, tra cui il numero di Froude, il numero di Eotvos e il numero di Reynolds, sono necessari per descrivere completamente il flusso. ^{[ 4 ]} Sebbene non vi sia ancora un chiaro accordo sul modello più appropriato, ne sono stati proposti diversi. ^{[ 5 ]}

La determinazione completa delle proprietà del fluido durante il flusso a slug e la derivazione di un modello che includa tutti gli effetti di questo regime di flusso esulano dallo scopo di questo modello. Viene invece considerato un modello molto più semplice, che presuppone tubi completamente verticali e flusso costante, ecc., come discusso più avanti.

Modello del manometro

Con più tubi immersi nello stesso liquido, l'altezza massima del liquido in ciascun tubo è data dalla conservazione della massa. Utilizzando lo stesso principio di un manometro , la pressione esterna, la densità e il diametro del tubo determinano l'altezza del liquido. Ciò significa che la densità, ρ, moltiplicata per l'area della sezione trasversale del tubo, A, moltiplicata per l'altezza del fluido, h, è la stessa per ciascun tubo quando escono alla stessa pressione, come mostrato nel diagramma a destra. Ciò significa che se un contenitore chiuso è pieno d'acqua con due cannucce uguali in cima, aperte all'aria, il liquido nelle cannucce salirà alla stessa altezza, ovvero non ci sarà più liquido in una cannuccia che nell'altra.

Vale a dire:

 (ρUNH)1=(ρUNH)2

Questo ha senso se tutte le variabili sono costanti. In una pompa a impulsi, il problema è più complicato. Ci sono un tubo di ingresso e un tubo di uscita, con la stessa sezione trasversale, ma altezze diverse, e poi c'è il tubo di pompaggio con un'area più piccola e un'altezza maggiore. I tubi di ingresso e di uscita sono quasi completamente riempiti d'acqua, quindi la densità può essere approssimata a quella dell'acqua; tuttavia, in un dato momento, il tubo di pompaggio ha una grande porzione piena d'aria, non d'acqua. L'equazione precedente diventa quindi:

 ρioUNTeR(UNH)ioNleT=ρioUNTeR(UNH)otuTleT+[ρioUNTeR%ioUNTeR+ρUNioR%UNioR](UNH)PtuMP

Oppure, se i tubi di ingresso e di uscita hanno la stessa sezione trasversale:

 ρioUNTeRUN(HioNleT−HotuTleT)=[ρioUNTeR%ioUNTeR+ρUNioR%UNioR](UNH)PtuMP

DoveHioNleT−HotuTleTè la prevalenza idraulica. L'altezza a cui l'acqua può essere pompata può quindi essere determinata risolvendo perHPtuMP

HPtuMP=ρioUNTeRUN(HioNleT−HotuTleT)[ρioUNTeR%ioUNTeR+ρUNioR%UNioR]UNPtuMP

Il problema principale di questo modello è che ignora la velocità del fluido mentre attraversa la pompa. Questa è una quantità non trascurabile, poiché se il moto del fluido fosse trascurabile, l'aria nel tubo di uscita si separerebbe dall'acqua e la pompa perderebbe la sua capacità di muovere l'acqua. Questo modello di manometro, tuttavia, illustra il principio di base della pompa e confuta la critica più comune alla pompa a impulsi, ovvero che è fisicamente impossibile per il tubo di pompaggio più piccolo pompare acqua oltre l'altezza iniziale del flusso. L'argomentazione di cui sopra dimostra che ciò è vero solo se il fluido nel tubo di pompaggio è stazionario o se la quantità di aria presente è trascurabile.

modello di pressione

Teoria

Per tenere conto della velocità, il flusso deve essere valutato in modo più dettagliato, utilizzando la conservazione dell'energia e l'equazione di Bernoulli . Questo metodo modella la variazione di pressione del flusso nei diversi punti.

Nella posizione 4, la pressione dalla posizione 1 è data da:

 P4=P1+ρ4GH1−ρ4(contro42−contro12)2

Allo stesso modo, a 5 da 2:

 P5=P2+ρ5GH2−ρ5(contro52−contro22)2

E alle 6 da 3:

 P6=P3+ρ6GH3−ρ6(contro62−contro32)2

Si assume che la velocità in 3 sia zero, per determinare l'altezza massima a cui l'acqua può essere pompata. Questo fornirà un limite superiore all'altezza che l'acqua può raggiungere. Inoltre, si può supporre che le pressioni in 1, 2 e 3 siano approssimativamente pari a un'atmosfera, poiché '3' esce nell'atmosfera e '1' e '2' hanno solo una pressione idrostatica molto bassa, associata alla profondità del flusso. Eseguendo un'analisi del volume di controllo sul contenitore inferiore tra 4, 5 e 6, la conservazione della massa impone:

 ρ4UN4contro4=ρ5UN5contro5+ρ6UN6contro6

Le aree di tutti i tubi sono note dalla geometria dell'esperimento. Il tubo di uscita ha un contenuto d'aria minimo, quindi si può supporre che la densità sia uguale a quella dell'acqua.

Basandosi sul lavoro di una fonte, ^{[ 6 ]} che ha analizzato una pompa a bolle alimentata dal calore in un sistema chiuso, il cambiamento di pressione da 4 e 5 a 6 può essere descritto come segue:

 P6=P4−ρ6contro4(contro6−contro4)−P5+ρ6contro5(contro6−contro5)

Fino a questo punto della derivazione, tutte le ipotesi si riferivano a un caso piuttosto generale. Le ipotesi seguenti nel modello forniscono un modello più specifico e semplificato. La prima ipotesi è che la velocità tra 4 e 5 sia approssimativamente costante. Poiché solo una piccola porzione del fluido viene deviata per uscire dal tubo di pompaggio, si presume che la maggior parte del fluido mantenga la sua quantità di moto mentre prosegue il suo percorso attraverso il tubo di uscita.

In secondo luogo, si presume che il contenuto di gas nel regime di flusso a slug all'interno del tubo di pompaggio sia pari al 70%, che rappresenta un valore medio per il flusso a slug. Inoltre, si presume che il gas nel tubo di ingresso sia nel regime di flusso a bolle, dove il contenuto di gas è in media del 30%. ^{[ 7 ]} Ciò significa che:

 ρ6=0.7ρUNioR+0.3ρioUNTeR

 ρ4=0.3ρUNioR+0.7ρioUNTeR

Testare la teoria

Con queste sette equazioni e le relative ipotesi, il modello di pressione ha ancora un'incognita in più rispetto all'equazione, il che significa che un'altezza ragionevole deve essere determinata tramite iterazione. Gli input sono i parametri geometrici del sistema e la pressione e la velocità in corrispondenza del punto '4', dove ci si aspetta che si verifichi la pressione più elevata, dovrebbero essere restituite. Se questi valori sono ragionevoli, il sistema può essere impostato per funzionare; in caso contrario, dovrebbe essere eseguita un'altra iterazione.

Un primo passaggio alla modellazione di questo sistema è stato effettuato utilizzando il software EES. Sono state definite le equazioni di cui sopra e sono state impostate alcune condizioni iniziali. Come si può vedere nell'immagine, è necessario inserire l'altezza e il diametro dei tubi e la velocità del flusso nei punti 1 e 2, oltre alle ipotesi sopra elencate. Il programma restituisce quindi la velocità lungo il tubo e le pressioni. Per valutare meglio la validità di questo modello, è possibile utilizzare questo programma EES o uno simile.

Pompe Pulser esistenti

Le pompe pulsatrici mancano di credibilità perché non sono state sottoposte a revisione paritaria, sebbene si stia iniziando a studiarle più approfonditamente (vedere i link esterni di seguito). Tuttavia, sono stati realizzati diversi modelli e sono disponibili online video che ne mostrano il funzionamento. Questo modello di pompa pulsatrice non è brevettato e i suoi progetti sono di pubblico dominio. ^{[ 8 ]}

Pompa pulsatrice funzionante

Un esempio di una pompa a impulsi funzionante di 20 anni fa è disponibile qui , se non presenta un carico inferiore. Questa pompa è alimentata da un piccolo flusso d'acqua con 300 litri di caduta da un'altezza di 0,5 metri che produce energia. I dati di questa pompa mostrano che una velocità apparente dell'acqua lungo la parte di tromp compresa tra 0,32 metri al secondo e 0,68 metri al secondo è sufficientemente elevata da far scendere le bolle d'aria lungo il tubo.

La velocità apparente dell'aria nella sezione di sollevamento sembra funzionare al meglio tra 0,7 ms-1 e 1,5 metri al secondo. Questo risultato si è ottenuto utilizzando tubi da 12 mm e 19 mm e pompando direttamente verso l'alto.

Una velocità apparente dell'aria inferiore funzionava meglio quando si pompava su un pendio. (La velocità apparente è la velocità dell'acqua o dell'aria attraverso i tubi, supponendo che nel tubo ci fosse un solo fluido). È una buona guida se la crei tu stesso. Brian

Secondo Gaiatechnician , le pompe pulsatrici possono funzionare con portate e prevalenze molto maggiori .

Grazie alla loro estrema semplicità, possono essere di grande valore per le comunità costiere. La piccola pompa pulsatrice nel video può pompare circa 5 tonnellate di acqua al giorno in un contenitore di stoccaggio. ^{[ 9 ]}

Un secondo esempio (mostrato qui ) utilizza la pompa pulsatrice per fornire acqua agli animali. Ha una portata di alimentazione di circa 30 litri/min attraverso un tubo di scarico da 40 mm. Può sollevare 30 mL/min a 3 m o 1 L/min a 1 m. ^{[ 10 ]}

Mike Donevan di Practical Farm Ideas mi ha permesso di utilizzare immagini e testi tratti dal periodo in cui la pompa era sulla sua rivista in cambio di un link. http://www.farmideas.co.uk/

Penso che saranno utili a chiunque voglia cifre approssimative per indovinare le buone dimensioni dei tubi per i propri progetti

Brian White

Pompe a bolle azionate dal calore

Le pompe a bolle azionate dal calore sono il tipo più comune di pompa a impulsi. Utilizzano un principio di funzionamento simile a quello di questa pompa a impulsi, ma in un sistema chiuso. In generale, un refrigerante con un punto di ebollizione inferiore a quello dell'acqua viene miscelato con il fluido. Dopo essere stata compressa, la miscela viene riscaldata, provocando la formazione di bolle di refrigerante nel fluido di lavoro. Le bolle di refrigerante spingono quindi l'acqua lungo il tubo della pompa, come nella pompa a impulsi. La miscela entra quindi in una camera di separazione, dove il liquido viene inviato a un assorbitore e il refrigerante a un condensatore. ^{[ 11 ]}

Conclusioni

Questo particolare progetto di pompa pulsata è estremamente semplice da costruire e ha il potenziale per avere un impatto significativo sul modo in cui l'acqua viene pompata. Non utilizza sostanze chimiche per pompare l'acqua, quindi l'acqua reimmessa nel corso d'acqua non è contaminata. Al contrario, sono state avanzate affermazioni secondo cui l'acqua reimmessa nel corso d'acqua contiene più ossigeno, garantendo un ambiente migliore per le creature sottomarine. L'acqua che non viene reimmessa nel corso d'acqua può essere utilizzata per irrigare i terreni o per fornire acqua potabile. La maggiore elevazione fornita dalla pompa consente di trasportare l'acqua a una distanza maggiore di quella che il corso d'acqua da solo sarebbe in grado di spostare.

La pompa stessa è realizzata con pochissimi materiali, solo semplici tubi e raccordi, e una volta individuato il design ottimale, può essere realizzata a basso costo. Una volta installata, la pompa non richiede praticamente alcuna manutenzione, quindi, a parte i costi iniziali di installazione e attrezzatura, la pompa può fornire acqua a chi si trova nelle vicinanze in modo semplice ed economico.

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 ha anche una descrizione qui
• Per una descrizione di come realizzare una pompa pulsatrice, visita Instructables

Riferimenti