Pulser pump/sk

Údaje o projekte

Typ	Vodné čerpadlo
Autori	Brian White
Poloha	Kingston , Kanada
Stav	Navrhnuté Modelované Prototypovaný Nasadené
Roky	2008
Cena	60 USD
Manifest OKH	Stiahnuť

Pulzné čerpadlo je jednoduché mechanické zariadenie poháňané vodou, známe aj ako bublinkové čerpadlo. Komponenty tohto čerpadla sa používajú na rôzne účely vrátane extrakcie oleja alebo v chladiacich cykloch. Najbežnejšie sú bublinkové čerpadlá poháňané teplom, ale táto konkrétna konštrukcia pulzného čerpadla využívajúca turbulentné prúdenie v prúde na zachytávanie vzduchu sa ešte nestala bežnou. Dve hlavné výhody tohto čerpadla sú, že nemá žiadne mechanické ani pohyblivé časti a že nepoužíva žiadne chemikálie, iba vodu z potoka. Po inštalácii v blízkosti potoka dokáže čerpadlo zdvíhať vodu iba s použitím energie z potoka.

Súhlasím s opätovným použitím a úpravou všetkých obrázkov a animovaných GIFov, ktoré som v minulosti pre tento projekt vytvoril. Brian White, 3. mája 2010

Základné informácie

Prehľad

Pulzné čerpadlo je kombináciou trompe a vzduchového čerpadla . Pulzné čerpadlo, nainštalované v blízkosti potoka, dokáže čerpať vodu do výšky nad hladinu potoka. To umožňuje ľahký prístup k potokom na ťažko dostupných miestach alebo odvádzanie vody z potoka potrubím na iné miesto na zavlažovanie alebo na pitné účely.

Pulzné čerpadlo jednoducho používa trompovu časť na napájanie vzduchovej časti. Video vysvetľujúce čerpadlo si môžete pozrieť tu .

Výhody

Ako bolo uvedené v úvodnej časti, hlavné výhody čerpadla sú dvojaké. Po prvé, táto konštrukcia pulzného čerpadla neobsahuje žiadne chemické zložky, ako je bežné v bublinových čerpadlách poháňaných teplom, ktoré fungujú na podobných princípoch (pozri Tepelne poháňané bublinové čerpadlá nižšie). To umožňuje použitie čerpadla na širokú škálu úloh, ktoré vyžadujú čerpanie nekontaminovanej vody, ako je zavlažovanie a čerpanie pitnej vody. Okrem toho, nevyžaduje žiadne chemikálie a využíva dostupnú potočnú vodu ako čerpaciu kvapalinu, čo výrazne znižuje náklady na čerpadlo.

Po druhé, pulzné čerpadlo nemá žiadne pohyblivé komponenty. Po inštalácii toto čerpadlo využíva turbulentný tok prúdu na zachytávanie vzduchu a gravitáciu na jeho stláčanie (pozri časť Princíp činnosti nižšie) na prečerpanie časti vody do výšky nad výškou prúdu. Nie sú potrebné žiadne mechanické komponenty, ktoré sú zvyčajne drahšie a ťažšie sa inštalujú.

Okrem týchto výhod sa tiež tvrdí, že pulzné čerpadlá majú pozitívny vplyv na kvalitu vody zvýšením obsahu kyslíka. ^{[ 1 ]} Základná myšlienka je, že zmiešaním vzduchu a vody v sacom čerpadle umožňuje zväčšená povrchová plocha medzi nimi prenos väčšieho množstva kyslíka do vody, ako je typické pre potok. Na potvrdenie tejto myšlienky by sa mal vykonať ďalší výskum.

História

Pred vodnými elektrárňami sa trompy používali na čerpanie vzduchu do baní, na dodávku vzduchu pre pneumatické stroje, ktoré vytvorili niektoré z prvých alpských tunelov, a na dodávku vzduchu na pohon motorov, ktoré osvetľovali bohaté časti Paríža koncom 19. storočia. Vzduchové čerpadlá sa stále hojne používajú vo vodárenských spoločnostiach na čerpanie vody z veľmi hlbokých vrtov. Na vtláčanie vzduchu do vrtov používajú kompresory a vzduch vyviera cez druhé širšie potrubie, ktoré so sebou nesie vodu.

Princíp činnosti

Pulzné čerpadlo (známe aj ako bublinkové čerpadlo) využíva hydraulický tlak vody na stláčanie vzduchu, ktorý vytlačí vodu a tlačí vodu „pulzuje“ do vyššej výšky ako predtým. Funguje to na rovnakom princípe ako trompe a vzduchové čerpadlo.

Konštrukcia modelu

Na základe úspechu iných podobných pilotných projektov ^{[ 2 ]} bol zostrojený overovací koncept modelu. Uvedené materiály slúžia na zostavenie modelu, ktorý možno použiť v malom rozsahu, ako sú tie, ktoré sú opísané v časti Existujúce čerpadlá nižšie, alebo na ďalšie testovanie. Plastové rúrky opísané v tomto dokumente sú flexibilné plastové rúrky, ktoré sú užitočné na testovanie, pretože sa dajú ohnúť do správnej výšky a opätovne použiť na rôzne testy, avšak dalo by sa použiť aj pevné PVC potrubie, ktoré by bolo praktickejšie na implementáciu v netestovacích situáciách. (Pozri časť Testovanie .)

Materiály

Tieto materiály sú vnútornými súčasťami tohto modelu pulzného čerpadla. Okrem nožníc na strihanie hadičiek neboli použité žiadne ďalšie nástroje.

• 
  Obr. 1: 2 kusy priehľadnej plastovej trubice s vnútorným priemerom 3/4"
• 
  Obr. 1a: 1 kus priehľadnej plastovej trubice s vnútorným priemerom 3/8"
• 
  Obr. 1b: 2 plastové konektory na rúrky s priemerom 3/4", ktoré sa na jednom konci zasúvajú do plastovej rúrky a na druhom konci majú závit.
• 
  Obr. 1c: 1 kompresný fiting s priemerom 3/8", ktorý sa na jednom konci objíme okolo trubice, stláča ju na miesto a na druhom konci má závit.
• 
  Obr. 1d: Trojcestný konektor 1 @ 1 1/2" s dvoma otvormi s trecím uchytením oproti sebe a jedným nad sebou
• 
  Obr. 1e: 2 konektory s rozmermi 1 1/2" až 3/4", so závitom na jednom konci a trecím uchytením na jednom konci na pripojenie k trojcestnému konektoru a plastovému konektoru rúrky
• 
  Obr. 1f: 1 konektor s rozmermi 1 1/2" až 3/8", so závitom na jednom konci a trecím uchytením na jednom konci na pripojenie k trojcestnému konektoru a plastovému konektoru rúrky

Okrem vyššie uvedených položiek boli na zostavenie a otestovanie tohto modelu potrebné aj tieto ďalšie materiály:

• 
  Obr. 1: 1 hadica na kontrolované dodávanie vody
• 
  Obr. 1a: podpery a spojovacie mechanizmy na uchytenie hadíc
• 
  Obr. 1b: vedrá a drez na odtok prebytočnej vody

Náklady

Cena tohto prototypu bola trochu vysoká, avšak v porovnaní s cenami väčšiny iných spôsobov čerpania vody je veľmi nízka. Navyše, ak by sa tento návrh postavil vo väčšom meradle, je pravdepodobné, že by sa dal postaviť za oveľa nižšie náklady. Približné náklady na tento prototyp sú uvedené nižšie:

Vytvorenie a nastavenie modelu

Postup zostavenia tohto modelu je veľmi jednoduchý, pretože má len veľmi málo komponentov. Najzložitejšie je nastaviť rúrky tak, aby zostali čo najviac vertikálne.

Nižšie je zobrazené video modelu, ktorý som zostavil počas práce. Všimnite si bubliny v trubiciach, ktoré jasne ukazujú, že vstupná trubica je v režime bublinového prúdenia a čerpacia trubica je v režime slimákového prúdenia.

Prototyp pulzného čerpadla

Autori: Brian White

Proces použitý na vytvorenie tohto modelu je podrobne opísaný nižšie.

1

Odrežte rúrky

• Najprv je potrebné rúry narezať na požadovanú dĺžku.
• V tomto modeli bola vstupná trubica s priemerom 3/4" skrátená na dĺžku približne 2,1 m.
• Výstupná trubica bola tiež skrátená na dĺžku 2,1 m, aby sa dala meniť na vykonávanie rôznych testov.
• Čerpacia trubica bola ponechaná dlhá, aby bolo možné meniť jej výšku v testoch opísaných nižšie.

2

Pripojte separačnú nádobu

• V tomto modeli sa trojcestný konektor používa ako oddeľovacia nádoba pre pulzné čerpadlo.
• Konektory s rozmermi 1 1/2" až 3/4" boli tesne zasunuté do priamo protiľahlých strán trojcestného konektora. Na zabezpečenie tesného utesnenia je možné použiť epoxid.
• Konektor 1 1/2" až 3/8" bol zasunutý do otvoru trojcestného konektora, ktorý je 90 stupňov od ktoréhokoľvek z dvoch ostatných otvorov.

3

Pripojte konektory hadičiek

• Najprv naskrutkujte kompresný fiting pre 3/8" pripojenie na konektor 1 1/2" až 3/8"
• Potom naskrutkujte plastové rúrkové spojky pre 3/4" pripojenie ku konektorom 1 1/2" až 3/4".
• Spojením týchto prvkov pred pripojením hadičky sa hadička nezamotá.

4

Pripojenie hadičky

• Hadica s priemerom 3/4" by mala pevne priliehať k konektoru s priemerom 3/4". Dá sa ďalej udržať na mieste utiahnutím kovovej svorky okolo nej.
• Kompresný prvok 3/8" má komponent, ktorý obchádza vonkajšiu stranu trubice, malý kus sa vloží dovnútra trubice, aby ju držal otvorenú, a potom sa kus, ktorý je okolo vonkajšej strany trubice, môže zaskrutkovať do kompresného fitingu, ktorý je už pripojený ku konektoru 1 1/2" až 3/8", čím sa trubica drží na mieste.

5

Zhromaždenie

• Teraz sú všetky hlavné komponenty čerpadla pripojené. Ďalším krokom je nastavenie čerpadla.
• Najprv určte spôsob uchytenia rúrok na mieste. Na to sa môže použiť drevená doska a rúrky sa na ňu pribijú. Aby sa zariadenie dalo ľahko nastaviť, v tomto experimente boli rúrky pripevnené páskou k nosnému systému a stene.
• Uistite sa, že rúry sú zvislé a že výška rúrok je požadovaná.
• Hadica bola pripojená k hornej časti vstupnej trubice zasunutím trubice s priemerom 3/4" aj hrdla hadice do krátkej odpadovej trubice s priemerom 1". Hadica bola použitá na simuláciu toku prúdu.
• Výpustná trubica bola nastavená tak, aby odtekala do drezu.

Testovanie

Po nastavení modelu sa vykonalo niekoľko predbežných testov, ktoré mali preukázať, že čerpadlo skutočne dokáže vykonávať užitočnú prácu. Predtým, ako sa tento návrh pulzného čerpadla rozšíri a bude používať, je potrebné oveľa podrobnejšie testovanie.

V tomto teste sa zmenili dve premenné, hydraulická výška čerpadla a výška čerpacej trubice.

Očakáva sa, že so zvyšujúcim sa hydraulickým tlakom sa zvýši aj prietok. Tento efekt bol preukázaný čerpadlom a výsledky sú uvedené nižšie.

S rastúcou výškou čerpacej trubice je potrebné viac energie na to, aby impulzy dosiahli vrchol trubice. Zodpovedajúci očakávaný pokles prietoku je možné vidieť nižšie.

Keď sa účinky oboch týchto premenných skombinujú, výsledkom je graf znázorňujúci, ako prietok závisí od hydraulického spádu aj od výšky čerpacej rúry. Tento graf možno použiť na demonštráciu vzťahu medzi týmito veličinami a prietokom. Aj pri veľkých hydraulických spádoch môže byť prietok malý, ak je výška čerpacej rúry veľká. Okrem toho, aj keď je výška čerpacej rúry malá, malý spád zníži množstvo vody prečerpanej cez čerpaciu rúru. Toto je znázornené nižšie.

Pri maximálnom výkone (veľký výtlačok a krátka čerpacia trubica) tento model čerpal rýchlosťou dosahujúcou takmer 100 ml/s, čiže 1 l každých 10 sekúnd! Napriek viacerým testom pri každej hodnote je reprodukovateľnosť týchto výsledkov stále otázna. Bez ohľadu na presný prietok tento experiment ukazuje, že pulzné čerpadlo má obrovský potenciál na široké využitie na čerpanie vody. Mali by sa vykonať ďalšie testy, aby sa lepšie vyhodnotil presný vzťah medzi prietokom, výtlačkom a výškou čerpacej trubice.

Vedecký model

Napriek tomu, že pulzné čerpadlá, alebo aspoň rôzne podobné konštrukcie tohto typu čerpadiel, existujú už pomerne dlho, neexistuje dobré vysvetlenie ani model, ktorý by ich popisoval. Podobné problémy, ako napríklad pri tepelne poháňaných bublinových čerpadlách , sú často uzavreté systémy, ktoré nevyžadujú výstupné potrubie. V tejto časti sú prezentované niektoré vedecké princípy fungovania tohto čerpadla a sú vyvinuté dva rôzne modely. Prvý model je jednoduchý model manometra a druhý je zložitejší model tlaku .

Dvojfázový tok

Dôležitou koncepciou tohto návrhu je dvojfázový tok , čo je stav, keď je kvapalina a plyn oddelené meniskom. Existuje najmenej sedem rôznych režimov dvojfázového toku, ^{[ 3 ]} z ktorých niekoľko sa prejavuje počas prevádzky pulzného čerpadla.

Slug Flow

Zdvíhacia činnosť čerpadla v čerpacej trubici prebieha prevažne v režime slimákového prúdenia. Pri slimákovom prúdení sa kvapalina a plyn oddeľujú do rôznych vrstiev, ktoré zaberajú takmer celý prierez trubice, ako je znázornené nižšie.

Pre prúdenie v režime slug závisí povolený priemer trubice od rýchlosti prúdenia a jeho viskozity. Rýchlosť v trubici čerpadla je veľmi ťažké opísať, a to aj s niekoľkými zjednodušujúcimi predpokladmi. Napríklad, ak trubica nie je vertikálna, bubliny už nie sú symetrické, čo vedie k zmenám v rýchlosti bublín. Na úplný opis prúdenia je potrebných niekoľko bezrozmerných členov vrátane Froudeovho čísla, Eotvosovho čísla a Reynoldsovho čísla. ^{[ 4 ]} Hoci stále neexistuje jasná zhoda o najvhodnejšom modeli, bolo navrhnutých niekoľko. ^{[ 5 ]}

Úplné určenie vlastností tekutiny počas stlačeného prúdenia a odvodenie modelu vrátane všetkých vplyvov tohto režimu prúdenia presahuje rámec tohto modelu. Namiesto toho sa uvažuje o oveľa jednoduchšom modeli, ktorý predpokladá úplne vertikálne rúry a ustálený tok atď., ako je podrobnejšie popísané nižšie.

Model manometra

V prípade viacerých trubíc v tej istej kvapaline je maximálna výška kvapaliny v každej trubici daná zákonom zachovania hmotnosti. Použitím rovnakého princípu ako pri manometri určujú vonkajší tlak, hustota a priemer trubice výšku kvapaliny. To znamená, že hustota ρ vynásobená plochou prierezu trubice A vynásobená výškou kvapaliny h je pre každú trubicu rovnaká, keď vystupujú z rovnakého tlaku, ako je znázornené na diagrame vpravo. To znamená, že ak je uzavretá nádoba naplnená vodou s dvoma rovnakými slamkami navrchu, ktoré sú otvorené do vzduchu, kvapalina v slamkách vystúpi do rovnakej výšky, t. j. v jednej slamke nebude viac kvapaliny ako v druhej.

To znamená:

 (ρAhod.)1=(ρAhod.)2

Toto dáva zmysel, ak sú všetky premenné konštantné. V pulznom čerpadle je problém zložitejší. Existuje vstupná trubica a výstupná trubica s rovnakým prierezom, ale rôznymi výškami, a potom je tu čerpacia trubica s menšou plochou a vyššou výškou. Vstupná a výstupná trubica sú takmer úplne naplnené vodou, takže hustotu možno aproximovať ako hustotu vody, avšak v danom čase má čerpacia trubica veľkú časť trubice naplnenú vzduchom, nie vodou. Vyššie uvedená rovnica potom vyzerá takto:

 ρwater(Ahod.)janlet=ρwater(Ahod.)otytlet+[ρwater%water+ρajar%ajar](Ahod.)ptymp

Alebo, ak majú vstupné a výstupné potrubie rovnaký prierez:

 ρwaterA(hod.janlet−hod.otytlet)=[ρwater%water+ρajar%ajar](Ahod.)ptymp

Kdehod.janlet−hod.otytletje hydraulický spád. Výšku, do ktorej je možné vodu čerpať, potom možno určiť riešením prehod.ptymp

hod.ptymp=ρwaterA(hod.janlet−hod.otytlet)[ρwater%water+ρajar%ajar]Aptymp

Hlavným problémom tohto modelu je, že ignoruje rýchlosť kvapaliny pri jej prechode čerpadlom. Ide o nezanedbateľnú veličinu, pretože ak by bol pohyb kvapaliny zanedbateľný, vzduch vo výstupnej trubici by sa oddelil od vody a čerpadlo by stratilo schopnosť pohybovať vodou. Tento model s manometrom však ilustruje základný princíp čerpadla a vyvracia najčastejšiu kritiku pulzného čerpadla, ktorou je, že je fyzikálne nemožné, aby menšia čerpacia trubica čerpala vodu nad počiatočnú výšku prúdu. Vyššie uvedený argument ukazuje, že to platí iba vtedy, ak je kvapalina v čerpacej trubici stacionárna alebo ak je množstvo prítomného vzduchu zanedbateľné.

Model tlaku

Teória

Aby sa zohľadnila rýchlosť, je potrebné tok vyhodnotiť podrobnejšie pomocou zákona zachovania energie a Bernoulliho rovnice . Táto metóda modeluje zmenu tlaku prúdenia v rôznych bodoch.

V mieste 4 je tlak z miesta 1 daný vzťahom:

 P4=P1+ρ4ghod.1−ρ4(v42−v12)2

Podobne, pri 5 z 2:

 P5=P2+ρ5ghod.2−ρ5(v52−v22)2

A v 6. kole z 3:

 P6=P3+ρ6ghod.3−ρ6(v62−v32)2

Rýchlosť v bode 3 sa považuje za nulovú, aby sa určila maximálna výška, do ktorej je možné vodu čerpať. To poskytne hornú hranicu výšky, ktorú môže voda dosiahnuť. Taktiež možno predpokladať, že tlaky v bodoch 1, 2 a 3 sú približne jedna atmosféra, pretože „3“ vystupuje do atmosféry a „1“ a „2“ majú iba veľmi malý hydrostatický tlak, ktorý je spojený s hĺbkou prúdu. Pri analýze kontrolného objemu spodnej nádoby medzi 4, 5 a 6 platí zákon zachovania hmotnosti:

 ρ4A4v4=ρ5A5v5+ρ6A6v6

Plochy všetkých trubíc sú známe z geometrie experimentu. Výstupná trubica má minimálny obsah vzduchu, takže sa dá predpokladať, že hustota sa rovná hustote vody.

Na základe práce jedného zdroja ^{[ 6 ]} , ktorý analyzoval tepelne poháňané bublinkové čerpadlo v uzavretom systéme, možno zmenu tlaku zo 4 a 5 na 6 opísať takto:

 P6=P4−ρ6v4(v6−v4)−P5+ρ6v5(v6−v5)

Až do tohto bodu odvodzovania boli všetky predpoklady pre pomerne všeobecný prípad. Nasledujúce predpoklady v modeli poskytujú špecifickejší, zjednodušený model. Prvým predpokladom je, že rýchlosť medzi 4 a 5 je približne konštantná. Keďže len malá časť tekutiny je odklonená, aby vyšla z čerpacej trubice, predpokladá sa, že väčšina tekutiny si zachováva svoju hybnosť a pokračuje cez výstupnú trubicu.

Po druhé, predpokladá sa, že obsah plynu v režime prúdenia s bublinkami v čerpacej trubici je 70 %, čo je priemerná hodnota pre prúdenie s bublinkami. Taktiež sa predpokladá, že plyn vo vstupnej trubici je v režime prúdenia bublín, kde je obsah plynu v priemere 30 %. ^{[ 7 ]} To znamená, že:

 ρ6=0.7ρajar+0.3ρwater

 ρ4=0.3ρajar+0.7ρwater

Testovanie teórie

S týmito siedmimi rovnicami a sprievodnými predpokladmi má tlakový model stále o jednu neznámu viac ako rovnicu, čo znamená, že primeranú výšku je potrebné určiť iteráciou. Vstupmi sú geometrické parametre systému a výstupom by mal byť tlak a rýchlosť v bode „4“, kde sa očakáva najvyšší tlak. Ak sú tieto hodnoty primerané, systém je možné nastaviť na fungovanie; ak nie, mala by sa vykonať ďalšia iterácia.

Prvý krok modelovania tohto systému bol vykonaný pomocou softvéru EES. Boli definované vyššie uvedené rovnice a boli stanovené niektoré počiatočné podmienky. Ako je vidieť na obrázku, okrem vyššie uvedených predpokladov je potrebné zadať výšku a priemery trubíc a rýchlosť prúdu v bodoch 1 a 2. Program potom vygeneruje rýchlosť v celej trubici a tlaky. Na lepšie posúdenie platnosti tohto modelu je možné použiť tento program EES alebo podobný.

Existujúce pulzné čerpadlá

Pulzné čerpadlá nie sú dôveryhodné, pretože nebolo vykonané žiadne odborné hodnotenie, hoci sa začínajú ďalej skúmať (pozri externé odkazy nižšie). Bolo však vyrobených niekoľko modelov a online sú dostupné videá, ktoré ukazujú, ako fungujú a ako fungujú. Tento dizajn pulzného čerpadla nie je patentovaný a návrhy sú verejne dostupné. ^{[ 8 ]}

Fungujúce pulzné čerpadlo

Príklad 20 rokov funkčného pulzného čerpadla je k dispozícii tu , ak sa nezaťažuje nižšie. Toto čerpadlo je poháňané malým prúdom s 300 litrami vody padajúcej z výšky 0,5 metra, ktorý vytvára energiu. Údaje z tohto čerpadla ukazujú, že zdanlivá rýchlosť vody v prúdiacej časti medzi 0,32 metra za sekundu a 0,68 metra za sekundu je dostatočne rýchla na to, aby sa vzduchové bubliny dostali dole potrubím.

Zdanlivá rýchlosť vzduchu v prepravnej sekcii sa zdá byť najefektívnejšia medzi 0,7 ms-1 a 1,5 metra za sekundu. Toto bolo pri použití potrubí s priemerom 12 mm a 19 mm a čerpaní priamo nahor.

Nižšia zdanlivá rýchlosť vzduchu fungovala najlepšie pri stúpaní do kopca. (Zdanlivá rýchlosť je rýchlosť vody alebo vzduchu cez potrubie za predpokladu, že v potrubí bola iba jedna kvapalina.) Je to dobrý návod, ak si ho vytvoríte sami. Brian

Podľa Gaiatechniciana môžu pulzné čerpadlá pracovať s oveľa väčšími prietokmi a výtlakmi .

Vďaka svojej extrémnej jednoduchosti môžu byť veľmi cenné pre komunity žijúce pri vode. Malé pulzné čerpadlo vo videu dokáže prečerpať približne 5 ton vody denne do skladovacej nádrže. ^{[ 9 ]}

Druhý príklad (znázornený tu ) využíva pulzné čerpadlo na zabezpečenie vody pre zvieratá. Jeho prietok je približne 30 litrov/min cez 40 mm odpadové potrubie. Dokáže zdvihnúť 30 ml/min do 3 m alebo 1 l/min do 1 m. ^{[ 10 ]}

Mike Donevan z časopisu Practical Farm Ideas mi dovolil použiť obrázky a text z čias, keď bolo čerpadlo v jeho časopise, výmenou za odkaz. http://www.farmideas.co.uk/

Myslím si, že budú cenné pre každého, kto chce odhadnúť správne veľkosti potrubí pre svoje projekty pomocou odhadov z bejzbalového štartu.

Brian White

Tepelne poháňané bublinkové čerpadlá

Tepelne poháňané bublinkové čerpadlá sú najbežnejším typom pulzných čerpadiel. Používajú podobný princíp činnosti ako táto konštrukcia pulzného čerpadla, ale v uzavretom systéme. Vo všeobecnosti sa chladivo s bodom varu nižším ako je bod varu vody zmieša s kvapalinou. Po stlačení zmesi sa zahreje, čo spôsobí tvorbu bublín z chladiva v pracovnej kvapaline. Bubliny chladiva potom tlačia vodu hore trubicou čerpadla, ako v pulznom čerpadle. Zmes potom vstupuje do separačnej komory, kde sa kvapalina posiela do absorbéra a chladivo do kondenzátora. ^{[ 11 ]}

Závery

Tento konkrétny dizajn pulzného čerpadla je mimoriadne jednoduchý na výrobu a má potenciál výrazne zmeniť spôsob čerpania vody. Na čerpanie vody sa nepoužívajú chemikálie, takže voda vpúšťaná späť do potoka nie je kontaminovaná. Naopak, existujú tvrdenia, že voda vrátená do potoka obsahuje viac kyslíka, čo vytvára lepšie prostredie pre podvodné živočíchy. Voda, ktorá sa nevracia do potoka, sa môže použiť na zavlažovanie pôdy alebo na zabezpečenie pitnej vody. Zvýšená výška, ktorú čerpadlo poskytuje, umožňuje prepravu vody ďalej, ako by ju dokázal premiestniť samotný potok.

Samotné čerpadlo je vyrobené z veľmi malého množstva materiálov, iba z jednoduchých rúrok a spojov, a po nájdení optimálneho návrhu sa dá vyrobiť lacno. Po nastavení čerpadla nie je potrebná takmer žiadna údržba, takže okrem počiatočných nákladov na inštaláciu a vybavenie môže čerpadlo lacno a jednoducho dodávať vodu ľuďom v okolí.

V tejto analýze bol vyvinutý experimentálny aj teoretický model. Experimentálny model bol založený na predchádzajúcom návrhu a slúžil ako dôkaz konceptu. Model jasne naznačil očakávané trendy a ukázal najvyššie prietoky pre veľký hydraulický spád a krátku čerpaciu trubicu. Boli navrhnuté dva teoretické modely, prvý založený na princípe zachovania hmotnosti, podobne ako manometer. Tento model poskytol hrubý odhad výšky druhej trubice, ale jeho platnosť je veľmi obmedzená, pretože predpokladá zanedbateľnú rýchlosť, avšak slúži na vyvrátenie myšlienky, že tento návrh pulzného čerpadla je fyzikálne nemožný. Druhý teoretický model použil zákon zachovania hmotnosti aj zákon zachovania energie na vyhodnotenie rýchlostí a tlakov v každom stupni čerpadla. Tento druhý model vyžaduje, aby používateľ iteroval na získaných hodnotách, aby určil primeranú geometriu za špecifických podmienok. Pomocou nástroja Engineering Equation Solver bola vytvorená šablóna, ktorá by používateľovi umožnila iterovať na základe predpokladov, aby určil optimálnu geometriu.

Odporúčania

Experimentálny aj teoretický model by výrazne prospeli z odborného hodnotenia a ďalšieho výskumu. Experimentálny model by sa mal testovať pomocou prísnejšej testovacej schémy s oveľa väčším počtom testov v každej výške a spáde. Mali by sa testovať aj ďalšie premenné, ako je veľkosť nádoby, priemer trubíc a rýchlosť prúdenia, aby sa určil ich vplyv na pulzné čerpadlo, a mal by sa použiť širší rozsah hodnôt. Hlavnou nevýhodou, ktorá sa vyskytla počas tohto experimentu, bol únik cez pôvodnú nádobu a hadicu. Použitím vyššie opísaných metód sa tieto problémy dajú ľahko prekonať a viac času sa dá venovať vykonaniu podrobnejších testov.

Navrhovaný teoretický model by sa dal ďalej rozšíriť a otestovať pomocou softvéru, ako je napríklad program EES opísaný vyššie. Okrem toho existuje niekoľko faktorov, ktoré neboli zohľadnené a ktoré je potrebné zahrnúť do modelu, aby presne predpovedal prietok cez čerpadlo. Patria sem:

• Analýza dvojfázového prúdenia v čerpacej trubici
• Stanovenie obsahu vzduchu a režimu prúdenia vo vstupných a výstupných rúrkach
• Straty trením/viskózou
• Turbulentný tok
• Tlakový gradient v separačnej nádobe

Externé odkazy

• Vysvetlenie Gaiatechniciana na YouTube nájdete tu . Podrobnejšie vysvetlenie nájdete na jeho webovej stránke .
• Ďalšie videá fungujúcich pulzných čerpadiel nájdete tu a tu
• Spoločnosť Bubble Action Pumps Ltd. vyrába podobný produkt, ktorý čerpá vodu cez solárne termálne panely. Pozrite si ho na ich webovej stránke .
• Altenergymag tu popisuje pulzné čerpadlá
• Všetko o pumpách nájdete aj tu
• Popis výroby pulzného čerpadla nájdete v dokumente Instructables.

Referencie

Údaje o stránke

Kľúčové slová	voda , vodné čerpadlo , pulzné čerpadlo , plastové hadice , spojky hadíc , trojcestný konektor
Cieľ udržateľného rozvoja	SDG06 Čistá voda a hygiena
Autori	Abby , Brian White
Licencia	CC-BY-SA-3.0
Organizácie	Mech425 , Queen's University
Jazyk	Angličtina (en)
Preklady	Ruština , Kirgizčina , Čínština , Litovčina , Holandčina , nemčina , Ukrajinčina , Francúzština , Španielčina , Taliančina
Súvisiace	13 podstránok , 37 strán odkaz tu
Zobrazenia	8 904 zobrazení stránky ( analytika )
Vytvorené	3. februára 2008 , Brian White
Posledná úprava	4. apríla 2025 , autor: StandardWikitext bot
Citovať ako	Abby , Brian White (2008 – 2025). „Pulzné čerpadlo“ . Appropedia . Získané 16. júla 2025 .
Dotazy API	základné , sémantické , html , súbory , viac