Performance of a Modified Ram Pump With Double Inlets: An Innovative Technique to Improve Performance of the Hydraulic Ram Pump

Hydraulic ram pump offers electricity-free, low-cost and reliable way to supply water to a higher elevation. The goal of this study was to modify the existing hydraulic ram pump system to improve its overall performance. In the present work, the effects of adding a second drive pipe to a common pressure chamber of the existing ram pump unit were studied. Notably, the other components remained the same throughout all experiments. It was hypothesized that the addition of second drive pipe should increase the amount of water delivered by the pump and overall yield a better result in terms of pump’s volumetric efficiency and energy efficiency. Building on previous findings, all testing conducted during our research was completed using an optimal drive pipe inclination angle of 67.5°, with a pipe length of 4.8 ft, and a delivery pipe height of 10′8″. Using these initial conditions, and a single drive pipe, resulted in a maximum efficiency of 8%. Test runs with an additional drive pipe of the same length and inclination and with modifying the waste and check valve showed a considerable increase in the pump’s efficiency, up to 22%. Remarkably, the delivery flow rate increased by as much as 340%.

POTENSI TEKANAN WATER HAMMER PADA PIPA PVC 1,5 IN SEBAGAI DRIVE PIPE UNTUK POMPA HIDRAM

Pada penelitian ini dibuat simulasi sistem pompa hidram yang mencakup instalasi pengujian water hammer dengan tambahan drive pipe berbahan PVC dan Galvanis. Pipa uji lerdiri dari pipa galvanis diameter 1 in sepaniang 25 meter dan disambung dengan pipa galvanis diameter 1,5 in sepanjang 12,25 meter. Pipa uji yang ke 2 adalah pipa galvanis diameter 1 in disambung dengan pipa PVC diameter 1,5 in sepanjang 12,25 meter. Simulasi ini bertujuan untuk melihat fenomena potensi tekanan water hammer pada kedua pipa uji tersebut. Sumber air dialirkan dengan menggunakan pompa ke pipa uji sebagai drive pipe lalu aliran tersebut dihentikan oleh penutupan katup solenoid yang diatur oleh ATMEGA 16 controller. Tekanan yang dihasilkan akibat penutapan katup inilah yang disebut tekanan water hammer yang kemudian disimpan di air chamber. Jika katup delivery dibuka maka air mengalir melalui delirery pipe. Semakin tinggi tekanan water hammer, maka semakin tinggi kemampuan untuk menaikan air. Pemilihan material untuk bahan drive pipe akan berpengaruh pada tekanan yang dihasilkan. Penggunaan pipa PVC pada debit 202,75 ml/s menghasilkan tekanan sebesar 1 bar. Sedangkan, pipa galvanis pada debit 185,12 ml/s menghasilkan tekanan sebesar 4,7 bar.

Pengaruh Diameter Piringan Katup Limbah Terhadap Tekanan Aliran Balik Dalam Pompa Hidram

Pompa hidram bekerja dengan memanfaatkan proses palu air. Terjadinya palu air akan mengakibatkan sebagian air menuju ke tabung udara dan sebagian lagi akan mengalami aliran balik pada pipa penggerak. Diameter piringan katup limbah mempengaruhi laju aliran dan gaya tekan di dalam badan pompa, sehingga akan mempengaruhi besarnya tekanan balik yang terjadi. Oleh sebab itu perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai pengaruh diameter piringan katup limbah terhadap tekanan aliran balik dalam pipa penggerak pompa hidram. Penelitian menggunakan variasi diameter piringan katup limbah 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, dan 53 mm. Penelitian dilakukan dengan menggunakan kamera berkecepatan tinggi yaitu 960 fps, untuk merekam aliran balik yang sudah disemprotkan gliter sebelumnya. Sehingga didapatkan jarak pergerakan gliter untuk mendapat kecepatan dan pada akhirnya mendapat tekanan. Hasil dari penelitian menunjukkan diameter piringan katup limbah berpengaruh terhadap tekanan balik yang terjadi. Dimana head tekanan tertinggi terjadi pada diameter piringan katup limbah 40 mm sebesar 42.76 N/m2. Diikuti dengan debit pemompaan terbesar pada diameter piringan 42.88 mm sebesar 2.3 liter/menit. Selain tekanan, semakin besar diameter piringan katup limbah akan meningkatkan frekuensi dan efisiensi pompa hidram. Namun debit pembuangan menurun seiring bertambahnya diameter piringan. Hydram pump works by utilizing the water hammer process. Water hammer that take place some water flow into the air tube and some other will back into the drive pipe. The waste valve disk diameter affects the flow rate and the pressure force inside the pump body, so that it will affect the back pressure. Therefore it is necessary to conduct further research on the effect of the waste valve disk diameter to backflow pressure in the hydram pump drive pipe. The work used variations in diameter of 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, and 53 mm. The flow pattern was recorded using a high-speed camera with 960 fps. The water was mixing with glitters. The glitter movement distance is obtained to get the speed and then its pressure. The results that show the diameter of the waste valve influences the back pressure. Finally the highest pressure is on the disk diameter 40 mm at 42.76 N/m2. Furthermore, the largest pumping debit was on a 42.88 mm disk diameter at 2.3 liters/minute. In addition, the larger valve disk diameter cause the higher frequency and efficiency. However, the waste debit decreases with increasing disk diameter.

Pengaruh “Drive Head” terhadap Efisiensi dan Kemampuan “Delivery Head” Maksimum pada Pompa Hidram

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mempelajari pengaruh ketinggian sumber air (drive head) terhadap efisiensi dan kemampuan maksimum memompa air (delivery head) pada pompa jenis hidram. Pompa hidram yang dibuat terdiri dari ukuran ½, ¾, dan 1 in. Dalam penelitian ini, air dialirkan dari tangki penampung sebagai sumber air melalui “drive pipe”, selanjutnya pompa hidram memompakan air tersebut ke tempat yang lebih tinggi melalui “delivery pipe”. Hasil penelitian menunjukkan bahwa tinggi sumber air umpan (drive head) dan tinggi tangki air penampung (delivery head) berpengaruh terhadap efisiensi pompa. Semakin besar drive head (h) dan delivery head (H), untuk semua ukuran pompa, efisiensi pompa semakin menurun. Efisiensi tertinggi pompa yaitu pada pompa hidram ukuran 1 in dimana drive head (h) pompa tersebut setinggi 0,55 m dan delivery head (H) setinggi 3 m dengan efisiensi sebesar 56,73 %. Tinggi sumber air umpan (drive head) berpengaruh terhadap delivery head maksimum (Hmax), semakin besar drive head (h) semakin besar delivery head maksimumnya (Hmax).

Pengaruh Diameter Lubang Snifter-Valve Terhadap Peningkatan Tekanan Dalam Tabung Udara Pompa Hydram

Pompa hydram telah banyak diaplikasikan terutama di daerah pedesaan atau perbukitan dimana ketersediaan suplai energy listrik menjadi kendala. Pompa hydram adalah pompa mekanis yang memanfaatkan peningkatan tekanan (water hammer) yang terjadi akibat mekanisme penutupan katup limbah secara tiba-tiba. Untuk itu pada badan pompa hydram dipasang tabung udara untuk mengurangi denyutan aliran air hasil pemompaan. Dalam kurun waktu tertentu operasi pompa hydram, jumlah udara yang ada dalam tabung udara akan terus berkurang. Untuk menggantikan volume udara dalam tabung udara tersebut maka pompa hydram dilengkapi dengan katup penghirup udara (snifter-valve). Namun dalam implementasinya, katup ini hanya berupa lubang berdiameter 1 ÷ 2 mm pada jarak sekitar 2 cm di bawah katup tekan pada badan pompa hydram. Namun sampai saat ini belum ada acuan diameter lubang snifter-valve tersebut. Oleh sebab itu, pada penelitian ini diinvestigasi besarnya peningkatan tekanan yang terjadi dalam tabung udara pompa hydram. Pada penelitian ini pompa hydram dilengkapi dengan katup hirup dengan variasi diameter lubangnya yaitu 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 dan 2,5 mm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada model pompa hydram dengan pipa penggerak berdiameter 1¼ inchi yang diuji, peningkatan tekanan yang terjadi dalam tabung udara berkisar antara 0,4 sampai dengan 0,5 bar. Snifter-valve dengan lubang berdiameter 1,5 mm menghasilkan peningkatan tekanan water hammer tertinggi dalam tabung udara sehingga memberikan kerja tertinggi yang terjadi dalam pompa hydram. Hydraulic ram pumps have been implemented and installed mainly in hilly or remote area where they are facing public electrical supply problem. Hydraulic ram pumps are mechanical pumps that utilize the increased water hammer due to the sudden shutdown mechanism of the waste valve. Therefore, the hydraulic ram pump is equipped with air vessel to reduce the pulsation of the pumping water flow. Within a certain period of hydraulic ram pump operation, the amount of air present in the air vessel will continue to decrease. In order to replace the air volume in the air vessel, the hydraulic ram pump is equipped with a snifter-valve. However, in its implementation, this valve is only a hole with a diameter of 1 ÷ 2 mm at a distance of about 2 cm below the delivery valve on the body of the hydraulic ram pump. However, there has not been any reference for determining the diameter of the snifter-valve hole yet. Therefore, in this study, works carried out for investigating the magnitude of the increased pressure that occurs in the air vessel of hydram pump. In this study, a hydraulic ram pump equipped with a snifter-valve with various orifice diameters of 0.5, 1.0, 1.5, 2.0 and 2.5 mm. The results show that for the hydraulic ram pump model with 1¼ inch diameter of the drive pipe that tested, the incrising pressure in the air vessel is about 0.4 up to 0.5 bar. The snifter-valve with 1.5 mm orifice diameter generates the highest incrising pressure of water hammer pressure in the air vessel, therefore, it gives the maximum work in the hydraulic ram pump.

Generic design of ram pumps

The hydraulic ram pump was invented over 200 years ago but became obsolete with the general availability of mains water. It is used for pumping surface water and is powered by the potential energy of the supply. Ram pumps are particularly appropriate for use in remote regions of the developing world as their construction is basic and robust and they are inexpensive and easy to install and maintain. A rational design procedure applicable to any ram pump is described in this paper. The method is based on the three non-dimensional relationships that have been found to govern ram pump behaviour. The relationships express beat frequency, quantity delivered and source capacity in terms of the independent variables. By assigning upper and lower bounds to the critical velocity in the drive pipe, it is possible to derive three characteristic pump parameters from which the dependent variables may be determined directly. These parameters all take the same numerical values within a feasible design space. The design method has been confirmed using the results of existing experiments. A number of examples are given which illustrate the ease and rapidity of the procedure.