井戸の再生(24)エアーリフトポンプ(改良)

前回、エアーリフトポンプの能力(揚水量)をアップすべく下図のとおり改良しました。

<当初>

<改良後>

揚水量をアップさせるには送気量を増やせばよいと考え、エアー源として当初のコンプレッサー(100L/min)に加えブロワ(80L/min)を稼働させられるようにしたわけです。
これにより最大180L/min程度の送気が可能です。

では、実際に稼動させてみます。
まずは、ヤフオクで落札したブロワ(ジャンク品)の動作確認を兼ねてブロワ(80L/min)のみを稼働させて揚水します。

写真では伝えられませんが、どういうわけかコンプレッサー(100L/min)使用時よりも勢いよく水が出てきます。
コンプレッサーよりも送気量が少ない(△20L/min)ため、揚水量は減るはずなのですが??

疑問に思いつつ、ブロワーに加えコンプレッサーも稼働させて(計180L/min程度)揚水してみると、揚水管の吐出口から出てくるのはエアーばかりで肝心の水が出てきません??

想定に反し、送気量を増やしても揚水量が増えないどころか、0(減少)になってしまいました。
今回の改良において揚水管(VPφ20)は変えていませんので、送気量を増やしたことでエアーの流速が早くなっています。
どうやら、この流速は大きくても小さくてもいけないようで、ある速度のときに最大の揚水量が得られるようです(ちゃんとしたデータを取って検証したのではなく、あくまでも感覚的なものです)。

当初、コンプレッサー(100L/min)の送気量だけでは少ないと考えたのですが、実は少ないどころか、揚水管(の口径)に対して多すぎたわけです。
エアーリフトポンプの改良は送気量を増やす方向ではなく、意外なことに減らす方向に行うべきだったのです。

ちなみに、揚水管がVPφ20(口径20mm)の場合、送気量80L/minで揚水量がmaxになるとし、そのときの流速(V=送気量×4/π/揚水管の口径^2)を求めると4.2m/secとなります。

V=80(L/min)×4/π/20(mm)^2=4.2(m/sec)

揚水管の口径に関わらず、この流速で最大の揚水量が得られると仮定すれば(実際にはこのように単純ではないと思います)、コンプレッサー+ブロワ(計180L/min)を稼働させる場合の揚水管の最適口径Dを求めることができます。

D=sqrt(180(L/min)×4/π/4.2(m/sec))=30(mm)

上記のとおり、揚水管を現在のφ20mmからφ30mmのものに変更すれば、コンプレッサー+ブロワの能力(計180L/min)を最大限発揮できるのかもしれません。

しかし、ブロワ(80L/min)だけでも井戸浚いには十分な揚水量のように感じています。
あと、この井戸は隣家の近くにある(我が家からは離れている)ためコンプレッサーだと大きな動作音が気になっていたのですが、その点、ブロワは静音です。
そんなことで、ブロワのみでエアーリフトポンプを稼働させ、井戸浚いを行っていくことにします。

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