Qu'est-ce qu'une pompe à bulles?
Une pompe à bulles est un dispositif utilisé pour faire monter un fluide d'un endroit à un autre, plus haut sans énergie mécanique. Au lieu de cela, il utilise l'énergie thermique pour alimenter ce changement de position en augmentant la flottabilité du fluide en mouvement. On parle parfois de pompe à air ou de pompe à vapeur.
Dans sa forme la plus élémentaire, une pompe à bulles consiste en un tube dont l'entrée est située dans un réservoir inférieur et la sortie, dans un réservoir supérieur. Son but est d'élever un fluide du réservoir inférieur vers le réservoir supérieur. Le fluide dans le réservoir inférieur est généralement chauffé, entraînant le passage d’une partie du liquide à une phase vapeur. Cette vapeur est plus flottante que la forme liquide du fluide et monte à travers le tube en entraînant du liquide vers le haut. Généralement, une vanne à sens unique ou un autre mécanisme empêche le fluide de refluer dans le tube lorsqu’il refroidit.
Un exemple simple d'utilisation d'une pompe à bulles est celui d'une cafetière goutte à goutte. Dans de nombreuses cafetières ordinaires, de l’eau est versée dans un réservoir situé à l’arrière et du café moulu dans un filtre situé en haut de la machine. Pour préparer du café, l'eau doit être chauffée puis filtrée à travers le marc de café au-dessus. Pour que cela se produise, il faut que l'eau soit en quelque sorte soulevée au-dessus du terrain pour pouvoir y couler. Une pompe à bulles avec son entrée au fond du réservoir d’eau et sa sortie au-dessus des sols est utilisée pour accomplir cette tâche.
Alors que de nombreuses pompes utilisent des moyens mécaniques pour déplacer un fluide, la pompe à bulles est uniquement alimentée par de l'énergie thermique. En conséquence, sa construction est très simple avec peu de composants mobiles. Ceci offre des avantages en termes de fiabilité et de coût dans de nombreuses applications. Cependant, ces pompes ne sont généralement pas adaptées à une utilisation dans des applications à haute pression.
La force de gravité tirant vers le bas agit pour contrer la flottabilité ascendante du fluide pompé. La friction entre le fluide pompé et la paroi intérieure du tube résiste également à son mouvement ascendant. Une conception efficace de la pompe à bulles doit prendre en compte des variables telles que le frottement entre le fluide et le tube, la longueur et le diamètre du tube, etc. Une conception appropriée est nécessaire pour garantir que les forces agissant contre le mouvement ascendant du fluide ne le surmontent pas avant que le fluide n’atteigne le réservoir supérieur.
Les pompes à bulles sont utilisées dans une gamme d'applications allant du très simple au très technique. Les installations d'aquaculture et les écloseries utilisent souvent des pompes à bulles dans leurs opérations, par exemple. Certains chauffe-eau solaires tirent parti du fluide chauffé qu'ils contiennent en utilisant une pompe à bulles pour le faire circuler dans le système. Une pompe à bulles est également un élément clé d'un cycle de réfrigération appelé cycle Einstein.