Жидкостные насосы в физике - виды, формулы и определения с примерами

Жидкостные насосы:

Поршневой жидкостный насос, схема которого изображена на рисунке 126, состоит из цилиндра и поршня, который свободно движется в цилиндре, плотно прилегая к его стенкам.

В нижней части цилиндра и в поршне есть клапаны, которые открываются только вверх. Если поршень движется вверх, то вода под действием атмосферного давления входит в трубу, поднимает нижний клапан и движется за поршнем. При движении поршня вниз вода давит на нижний клапан, и он при этом закрывается. Вместе с тем под давлением воды открывается клапан внутри поршня, и вода переходит в пространство над поршнем. При следующем движении поршня вверх вместе с ним поднимается вода, которая есть над поршнем, и выливается в отводную трубу. Одновременно за поршнем поднимается новая порция воды, которая во время следующего опускания поршня будет уже над ним. Такие процессы будут повторяться до тех пор, пока мы не прекратим качать воду.

На практике используют также поршневой жидкостный насос с воздушной камерой. Такой насос схематично изображён на рисунке 127. После втягивания воды через всасывающий клапан 2 в цилиндр насоса, с помощью ручки 5 нажимают на поршень 1. Давлением воды в цилиндре закрывается всасывающий клапан 2, вместе с тем открывается нагнетательный клапан 3, вода поступает в сосуд с воздушной камерой 4 и через трубу выливается наружу. При движении ручки вверх закрывается клапан 3 и открывается клапан 2 - вода поступает в цилиндр. Далее процессы повторяются до тех пор, пока не накачают необходимое количество воды.

А на какую высоту или с какой глубины можно поднять воду с помощью таких насосов ? Вы уже знаете, что плотность ртути в 13,6 раза больше, чем воды. Ртуть в трубке поднимается на 760 мм. Тогда вода подымется на высоту, в 13,6 раз большую: она равна 10 336 мм. Значит, поршневыми жидкостными насосами можно качать воду лишь с глубины, не превышающей 10м.

Кстати:

Сердце человека является удивительным насосом, непрерывно работающим в течение жизни человека. Оно перекачивает за одну минуту 6 л крови, за сутки - 8600 л, за год - около 3 млн литров, а за 70 лет жизни -около 220 млн литров. Если бы сердце не перегоняло кровь по замкнутой системе, а накачивало в какой-то резервуар, то можно было бы заполнить бассейн длиной 100 м, шириной 100 м и глубиной 22 м.

Пример №1

Кому легче вытягивать ногу из грязи: корове или лошади? Почему?

Ответ: легче вытягивать ногу из грязи корове, так как у нее, в отличие от лошади, копыто раздвоено.

Пример №2

На рисунке 128 изображенная морская звезда. За счёт чего она может легко цепляться к морскому дну или к другим предметам?

Ответ: за счёт большого количества присосок в нижней части звезды.

• Заказать решение задач по физике

Пример №3

Манометр, присоединённый на водонапорной станции к трубе, по которой подаётся вода к баку в башне, показывает давление 303 ООО Па. Какова высота воды в башне?
 

Дано:

р  = 303 ООО Па

= 1000 
 = 9,81

 = ?
Решение:

Чтобы определить высоту воды в башне, используем формулу ,

из которой получим

Ответ: высота воды в водонапорной башне равна 30,88м.

Жидкостный поршневой насос

Одним из приборов, который действует благодаря атмосферному давлению, является жидкостный поршневой насос. Он состоит из цилиндра 2, поршня 3 и двух клапанов: впускного 1 и выпускного 4 (рис. 107).

Поршень плотно прилегает к внутренней поверхности цилиндра. Поэтому при его движении вверх (рис. 108) давление под ним вследствие увеличения объема уменьшается и жидкость под действием атмосферного давления заходит в цилиндр, открывая при этом впускной клапан.

Выпускной клапан при этом закрывается, поскольку на него действует неуравновешенное атмосферное давление. Когда цилиндр заполнится водой (рис. 109), поршень начнет опускаться и создавать некоторое давление, которое согласно закону Паскаля передается на клапаны. Вследствие этого нижний клапан закрывается, а выпускной 4 открывается и выпускает жидкость из цилиндра наружу. Давление поршня на жидкость в цилиндре может быть достаточно большим, поэтому этот насос способен поднимать воду на значительную высоту, ограничение которой — только уровень совершенства и технологии изготовления насоса.

Однако всасывать воду этот насос может только с глубины, не превышающей 9,8 м. Только на такую высоту атмосферное давление может поднять воду. Поэтому для откачивания воды с глубоких колодцев насосы опускают на глубину значительно меньшую, чем 9,8 м.