Mikä on kuplapumppu?

Kuplapumppu on laite, jota käytetään nesteen nostamiseen paikasta toiseen korkeampaan paikkaan ilman mekaanista energiaa. Sen sijaan se käyttää lämpöenergiaa tämän asennonmuutoksen tehostamiseksi lisäämällä sen siirtämän nesteen kelluvuutta. Sitä kutsutaan joskus ilmahissi- tai höyrynpoistopumpuksi.
Perusmuodossaan kuplapumppu koostuu putkesta, jonka sisääntulo on alemmassa säiliössä ja ulostulo korkeammassa säiliössä. Sen tarkoitus on nostaa neste alemmasta säiliöstä korkeampaan. Alemman säiliön neste kuumenee tyypillisesti, jolloin osa nesteestä muuttaa faasit höyrymuotoon. Tämä höyry on kelluvampaa kuin nesteen nestemäinen muoto ja nousee ylös putken läpi kuljettamalla jonkin verran nestettä ylöspäin. Yleensä yksisuuntainen venttiili tai muu mekanismi estää nesteen virtaamisen takaisin putkea pitkin jäähtyessään.

Yksinkertainen esimerkki kuplapumpun käytöstä on tavallinen tiputuskahvinkeitin. Monissa tavallisissa kahvinkeittimissä vesi kaadetaan takana olevaan säiliöön ja kahvijauhe asetetaan suodattimeen koneen yläosassa. Kahvin keittämiseksi vesi on lämmitettävä ja suodatettava sen yläpuolella olevien kahvijauheiden läpi. Jotta tämä tapahtuisi, vesi on jotenkin nostettava maaperän yläpuolelle, jotta se voi tippua sen läpi. Tämän tehtävän suorittamiseen käytetään kuplapumppua, jonka sisääntulo on vesisäiliön pohjassa ja sen poistoaukon yläpuolella.

Vaikka monet pumput käyttävät mekaanisia välineitä nesteen siirtämiseen, kuplapumppu käyttää vain lämpöenergiaa. Tämän seurauksena sen rakenne on hyvin yksinkertainen ja siinä on vain muutamia liikkuvia osia. Tämä tarjoaa etuja luotettavuuden ja kustannusten suhteen monissa sovelluksissa. Nämä pumput eivät kuitenkaan tyypillisesti sovellu käytettäväksi korkeapainesovelluksissa.

Painovoima, joka vetää alaspäin, torjuu pumpattavan nesteen ylöspäin suuntautuvaa kelluvuutta. Kitka pumpattavan nesteen ja putken sisäseinän välillä vastustaa myös sen ylöspäin suuntautuvaa liikettä. Tehokkaan kuplapumpun suunnittelussa on otettava huomioon muuttujat, kuten nesteen ja putken välinen kitka, putken pituus ja halkaisija jne. Oikea suunnittelu on tarpeen sen varmistamiseksi, että nesteen ylöspäin suuntautuvaa liikettä vastustavat voimat eivät voita sitä ennen kuin neste saavuttaa ylemmän säiliön.

Kuplapumppuja käytetään monissa sovelluksissa, yksinkertaisista erittäin teknisiin. Vesiviljelylaitokset ja hautomot käyttävät usein esimerkiksi kuplapumppuja toiminnassaan. Jotkut aurinkolämmittimet hyödyntävät niiden sisältämää lämmitettyä nestettä käyttämällä kuplipumppua kiertämään sitä järjestelmän läpi. Kuplapumppu on myös keskeinen osa Einstein -sykliä.