583. Будут ли действовать в безвоздушном пространстве поршневые жидкостные насосы?
Нагнетающие — да, всасывающие — нет.
584. Почему у жидкостных и газовых насосов поршень должен плотно прилегать к стенкам трубки насоса?
Чтобы не допустить просачивания жидкости или газа. Иначе работа насоса будет неэффективна.
585. Почему при нормальном атмосферном давлении вода за поршнем всасывающего насоса может быть поднята не более чем на 10,3 м?
Потому что вода поднимается за счет разности атмосферного давления и давления воздуха за поршнем всасывающего насоса, которая не может превысить атмосферное давление.
586. При нормальном атмосферном давлении вода за поршнем всасывающего насоса поднимается не более чем на 10,3 м. На какую высоту при всех равных условиях поднимается за поршнем нефть?
Т.к. плотность нефти меньше плотности воды в 1,25 раз, максимальная высота, на которую может быть поднята нефть, равна 1,25•10,3 м = 12,9 м.
587. Куда движется поршень насоса (рис. 169)?
Вниз. Это можно заметить по состоянию клапанов.
588. На рисунке 170 изображена схема насоса, откачивающего воздух. Куда легче двигать поршень: вверх или вниз? Почему? (Вес поршня со штоком и трение не учитывать.)
Вверх. При движении вверх преодолевается атмосферное давление, при движении вниз под поршнем создается давление чуть больше атмосферного.
589. Зачем шланги к насосам, служащим для откачивания воздуха из баллонов, делают из толстостенной резиновой трубки (иногда усиленной стальной спиралью)?
Делается это ввиду большой разности давлений воздуха в баллоне и атмосферного давления и опасности разрыва шлангов.
590. Объясните, как работает насос, схема которого изображена на рисунке 171.
Оба насоса работают так. При движении поршня вверх под ним создается разряжение.. Под влиянием перепада давлений клапаны открываются, жидкость поднимается вверх. При движении поршня вниз он давит на воду, нижний клапан закрывается, вода через правый клапан и трубочку выливается в сосуд.
591. Объясните, как работают насосы, схемы которых изображены на рисунке 172.
Насос работает следующим образом. Жидкость перекачивается снизу вверх. При движении поршня влево открывается правый нижний и левый верхний клапаны. При движении поршня вправо открыты два других клапана. В обоих случаях вода перекачивается снизу вверх.
592. По схеме рисунка 173 объясните действие пожарного насоса. Какое назначение имеет воздушная камера А?
Пожарный насос работает следующим образом. При движении левого поршня вниз жидкость вытекает наружу за счет давления, оказываемого на воду левым поршнем. При этом правый поршень движется вверх, увлекая за собой воду из водоема. При движении правого поршня вниз положение клапанов меняется на противоположное, и вода вытекает наружу под действием давления правого поршня. Воздушная камера А служит для того, чтобы вода била струей, без заметных пульсаций. Воздух в ней сжат, его давление больше атмосферного, и поэтому при смене движений поршней на противоположные насос продолжает качать воду.
593. Объясните, как работает насос, схема которого изображена на рисунке 174.
Насос работает следующим образом. При надавливании на резиновую мембрану левый клапан закрывается, вода выходит через правый. При отпускании мембраны под ней образуется разряжение, и вода поступает в камеру через левый клапан.
594. На рисунке 175 дана схема устройства компрессора — машины для нагнетания воздуха: Р — поршень, Kt и К2 — клапаны. Внимательно рассмотрев рисунок, ответьте, в какую сторону движется поршень. Каково будет положение клапанов, если поршень станет двигаться в обратную сторону? Как называется прибор, присоединенный к трубе, по которой сжатый воздух поступает в магистраль?
Поршень движется вправо. При движении поршня влево клапан К2 откроется, а клапан К1 закроется. Прибор, присоединенный к трубе, по которой сжатый воздух поступает в магистраль, называется манометром — он показывает давление сжатого воздуха в трубе.
595. Объясните, как работает нагнетательный насос садового опрыскивателя (рис. 176).
Одним из клапанов в насосе является кожаная манжетка — поршень.
При движении поршня вниз под ним создается давление, превышающее атмосферное, открывается клапан, и жидкость вытекает из баллона по шлангу через наконечник наружу.
596. Кран трубки, соединяющий сосуд с манометром, открыли (рис. 177). Больше или меньше атмосферного давление воздуха в сосуде А?
Давление воздуха в сосуде А равно атмосферному, так как столбы жидкостей в правой и левой трубке находятся на одном уровне.
597. Будет ли изменяться уровень ртути в манометре (см. задачу 596) с изменением атмосферного давления?
Если атмосферное давление увеличится, то уровень ртути в манометре (правом колене) повысится. Если же атмосферное давление понизится, то уровень ртути в манометре понизится.
598. Как будут изменяться уровни ртути в манометре (см. рис. 177), если сосуд А нагревать; охлаждать?
Если сосуд А нагревать, то уровень ртути в манометре понизится, так как давление в сосуде А увеличилось. Если же сосуд 1 охлаждать, то уровень ртути в манометре повысится.
599. Трубка левого манометра заполнена водой, правого — ртутью (рис. 178). Какой из этих манометров чувствительнее?
Манометр с водой на порядок чувствительнее, так как плотность воды в 13,6 раз меньше, чем ртути.
600. Открытые жидкостные манометры соединены с сосудами (рис. 179). В каком из сосудов давление газа равно атмосферному давлению; больше атмосферного; меньше атмосферного давления?
В сосуде А давление газа меньше атмосферного, в сосуде В — равно атмосферному, в сосуде С — меньше атмосферного.
601. Чему равно давление на ртуть на уровнях а и б (рис. 180), если атмосферное давление нормальное?
602. Чему равно давление на ртуть на уровнях а, б, в (рис. 181), если атмосферное давление нормальное?
603. Чему равна цена деления шкалы манометра (рис. 182)? Какое давление показывает манометр?
604. Каким будет показание манометра, изображенного на рисунке 182, если его соединить с баллоном, давление газа в котором равно атмосферному?
Показание манометра будет равно 0, так как манометры показывают разность давления в сосуде и атмосферного.
Источник
583. Будут ли действовать в безвоздушном пространстве поршневые жидкостные насосы?
Нагнетающие — да, всасывающие — нет.
584. Почему у жидкостных и газовых насосов поршень должен плотно прилегать к стенкам трубки насоса?
Чтобы не допустить просачивания жидкости или газа. Иначе работа насоса будет неэффективна.
585. Почему при нормальном атмосферном давлении вода за поршнем всасывающего насоса может быть поднята не более чем на 10,3 м?
Потому что вода поднимается за счет разности атмосферного давления и давления воздуха за поршнем всасывающего насоса, которая не может превысить атмосферное давление.
586. При нормальном атмосферном давлении вода за поршнем всасывающего насоса поднимается не более чем на 10,3 м. На какую высоту при всех равных условиях поднимается за поршнем нефть?
Т.к. плотность нефти меньше плотности воды в 1,25 раз, максимальная высота, на которую может быть поднята нефть, равна 1,25•10,3 м = 12,9 м.
587. Куда движется поршень насоса (рис. 169)?
Вниз. Это можно заметить по состоянию клапанов.
588. На рисунке 170 изображена схема насоса, откачивающего воздух. Куда легче двигать поршень: вверх или вниз? Почему? (Вес поршня со штоком и трение не учитывать.)
Вверх. При движении вверх преодолевается атмосферное давление, при движении вниз под поршнем создается давление чуть больше атмосферного.
589. Зачем шланги к насосам, служащим для откачивания воздуха из баллонов, делают из толстостенной резиновой трубки (иногда усиленной стальной спиралью)?
Делается это ввиду большой разности давлений воздуха в баллоне и атмосферного давления и опасности разрыва шлангов.
590. Объясните, как работает насос, схема которого изображена на рисунке 171.
Оба насоса работают так. При движении поршня вверх под ним создается разряжение.. Под влиянием перепада давлений клапаны открываются, жидкость поднимается вверх. При движении поршня вниз он давит на воду, нижний клапан закрывается, вода через правый клапан и трубочку выливается в сосуд.
591. Объясните, как работают насосы, схемы которых изображены на рисунке 172.
Насос работает следующим образом. Жидкость перекачивается снизу вверх. При движении поршня влево открывается правый нижний и левый верхний клапаны. При движении поршня вправо открыты два других клапана. В обоих случаях вода перекачивается снизу вверх.
592. По схеме рисунка 173 объясните действие пожарного насоса. Какое назначение имеет воздушная камера А?
Пожарный насос работает следующим образом. При движении левого поршня вниз жидкость вытекает наружу за счет давления, оказываемого на воду левым поршнем. При этом правый поршень движется вверх, увлекая за собой воду из водоема. При движении правого поршня вниз положение клапанов меняется на противоположное, и вода вытекает наружу под действием давления правого поршня. Воздушная камера А служит для того, чтобы вода била струей, без заметных пульсаций. Воздух в ней сжат, его давление больше атмосферного, и поэтому при смене движений поршней на противоположные насос продолжает качать воду.
593. Объясните, как работает насос, схема которого изображена на рисунке 174.
Насос работает следующим образом. При надавливании на резиновую мембрану левый клапан закрывается, вода выходит через правый. При отпускании мембраны под ней образуется разряжение, и вода поступает в камеру через левый клапан.
594. На рисунке 175 дана схема устройства компрессора — машины для нагнетания воздуха: Р — поршень, Kt и К2 — клапаны. Внимательно рассмотрев рисунок, ответьте, в какую сторону движется поршень. Каково будет положение клапанов, если поршень станет двигаться в обратную сторону? Как называется прибор, присоединенный к трубе, по которой сжатый воздух поступает в магистраль?
Поршень движется вправо. При движении поршня влево клапан К2 откроется, а клапан К1 закроется. Прибор, присоединенный к трубе, по которой сжатый воздух поступает в магистраль, называется манометром — он показывает давление сжатого воздуха в трубе.
595. Объясните, как работает нагнетательный насос садового опрыскивателя (рис. 176).
Одним из клапанов в насосе является кожаная манжетка — поршень.
При движении поршня вниз под ним создается давление, превышающее атмосферное, открывается клапан, и жидкость вытекает из баллона по шлангу через наконечник наружу.
596. Кран трубки, соединяющий сосуд с манометром, открыли (рис. 177). Больше или меньше атмосферного давление воздуха в сосуде А?
Давление воздуха в сосуде А равно атмосферному, так как столбы жидкостей в правой и левой трубке находятся на одном уровне.
597. Будет ли изменяться уровень ртути в манометре (см. задачу 596) с изменением атмосферного давления?
Если атмосферное давление увеличится, то уровень ртути в манометре (правом колене) повысится. Если же атмосферное давление понизится, то уровень ртути в манометре понизится.
598. Как будут изменяться уровни ртути в манометре (см. рис. 177), если сосуд А нагревать; охлаждать?
Если сосуд А нагревать, то уровень ртути в манометре понизится, так как давление в сосуде А увеличилось. Если же сосуд 1 охлаждать, то уровень ртути в манометре повысится.
599. Трубка левого манометра заполнена водой, правого — ртутью (рис. 178). Какой из этих манометров чувствительнее?
Манометр с водой на порядок чувствительнее, так как плотность воды в 13,6 раз меньше, чем ртути.
600. Открытые жидкостные манометры соединены с сосудами (рис. 179). В каком из сосудов давление газа равно атмосферному давлению; больше атмосферного; меньше атмосферного давления?
В сосуде А давление газа меньше атмосферного, в сосуде В — равно атмосферному, в сосуде С — меньше атмосферного.
601. Чему равно давление на ртуть на уровнях а и б (рис. 180), если атмосферное давление нормальное?
602. Чему равно давление на ртуть на уровнях а, б, в (рис. 181), если атмосферное давление нормальное?
603. Чему равна цена деления шкалы манометра (рис. 182)? Какое давление показывает манометр?
604. Каким будет показание манометра, изображенного на рисунке 182, если его соединить с баллоном, давление газа в котором равно атмосферному?
Показание манометра будет равно 0, так как манометры показывают разность давления в сосуде и атмосферного.
Источник
Манометр
О чем эта статья:
Что такое манометр
Термин «манометр» в основе имеет два греческих слова: «измерять» и «неплотный». Из этого понятны его назначение и основные функции — измерения в неких неплотных средах (жидкостях и газах).
Манометр — это прибор для измерения искусственно созданного давления газа или жидкости в замкнутой системе.
Не следует путать его с барометром, который тоже показывает давление, но только атмосферное. В то время как с помощью манометра можно измерить, с какой силой жидкость или газ давит на стенки герметично закрытой емкости. Условно говоря, он показывает плотность воздуха внутри закрытого пространства.
Если рассматривать функционал, манометр — более широкое понятие, а барометр является его частным случаем.
Единица измерения давления: паскаль (Па). Она отражает силу в 1 Н, которая равномерно действует на площадь 1 кв. м. Также давление иногда измеряют в барах, атмосферах, миллиметрах ртутного или водяного столба.
Для чего нужен манометр
В зависимости от модификации манометры могут использоваться в самых разных сферах:
при накачивании автомобильных шин;
в обслуживании систем кондиционирования и отопления;
в гидравлических узлах для передвижения железнодорожной стрелки;
для контроля давления в пневматических агрегатах на производстве;
в нефтяной и газодобывающей промышленности;
для обслуживания двигателей на морских судах и т. д.
Основное назначение манометра — проинформировать об избыточном или недостаточном давлении воды, пара, газа или иной рабочей среды. В промышленности также выделяют сигнальные приборы, которые помогают предотвратить взрывы и техногенные катастрофы из-за разрыва емкостей с опасными веществами (например, аммиаком или горячим паром).
Жидкостный манометр
Этот тип манометров появился первым еще в XVII веке. Он ведет свое начало от опытов Торричелли — одного из учеников Галилео Галилея.
Итальянский ученый погружал в емкость запаянную с одного конца и наполненную ртутью трубку. Некоторое количество ртути выливалось из трубки, и в ее верхней части получался вакуум. На ртуть в емкости действовало атмосферное давление, а на ртуть в трубке — нет. Соответственно, при повышении атмосферного давления ртутный столбик в трубке поднимался, а при понижении — опускался.
Принцип работы жидкостного манометра в целом похож на принцип работы системы из опыта Торричелли. Этот прибор представляет собой систему сообщающихся сосудов — две трубки, соединенные в U-образную конструкцию. Система наполовину заполнена жидкостью (обычно ртутью), и если на нее действует только атмосферное давление — уровень жидкости в обеих трубках будет одинаков.
Если одну из трубок подключить к накачивающему устройству или к закрытой емкости, на жидкость в ней будет действовать измеряемое давление (Р1). В то время как на жидкость во второй трубке действует только атмосферное давление (Р2). При изменении Р1 уровень жидкости во второй трубке тоже будет меняться.
Измерив разность высоты столба Δh = h1 − h2, можно узнать, насколько изменилось давление ΔP = P1 − P2.
Результат измерений, полученный в сантиметрах ртутного столба, переводят в паскали из расчета:
1 см ртутного столба (при 0°C) = 1333,22 Па.
Для получения результата сразу в паскалях можно воспользоваться формулой, которая определяет давление воды на стенки емкости:
Р = ρgh, где ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения, h — высота столба.
Ускорение свободного падения (g) всегда равно 9,8 H/кг.
Другие виды манометров
Жидкостный манометр дает возможность точных измерений, но у него есть большой недостаток: конструкция боится ударов и вибраций. Поэтому сегодня такие приборы используются в основном в лабораториях. С развитием промышленности возникли другие типы манометров, которые могут измерять давление в любых условиях — на подвижных механизмах, при сильных вибрациях и т. д. По конструкции выделяют деформационные и поршневые (грузопоршневые) приборы.
Деформационные манометры
Манометр деформационного типа — это компактное механическое устройство, измеряющее давление сразу в паскалях (без перевода из других единиц). Его рабочим элементом является дугообразная или спиральная трубка Бурдона, в которую накачивается газ. Если давление внутри трубки повышается, она начинает распрямляться, и это движение через систему тяг передается на стрелку. При снятии давления она возвращается в свое первоначальное положение.
Вместо трубки может быть использована пружина, мембрана или другой чувствительный элемент, который деформируется под давлением. Принцип действия манометра остается тем же: деформация передается на стрелку, движущуюся по шкале.
Деформационные металлические манометры чаще всего используются в быту и на производстве. Они компактны, отлично переносят вибрации, не требуют строго вертикальной установки. Если нужно выбрать, к примеру, автомобильный манометр, он будет именно такого типа.
Поршневые манометры
Несмотря на то, что поршневые манометры были созданы раньше деформационных, они получили меньшее распространение. Сегодня такие приборы используются для исследования скважин в нефте- и газодобывающей промышленности, а также для сверки показаний в лабораториях.
На рисунке ниже можно увидеть, из чего состоит манометр поршневого типа. В самом простом варианте это емкость с маслом, соединенная при помощи штуцера с измеряемой средой. В емкость погружен цилиндр с тщательно притертым поршнем (зазор между стенками цилиндра и поршнем должен быть минимальным). На торце поршня закреплена тарель, на которую могут укладываться грузы.
Снизу на поршень действует измеряемое давление Р, сверху оно уравновешивается некой силой, создаваемой весом самого поршня и грузов G1+ G2.
Давление под поршнем рассчитывается по формуле:
где G1— масса грузов, G2— масса поршня с тарелью, g — ускорение свободного падения, F — площадь поршня.
Также давление можно выразить через силу согласно закону Паскаля:
P = F / S, где F — сила, действующая на поршень, S — площадь поршня.
С помощью поршневых маномеров впервые измеряли давление ученые-физики Георг Паррот и Эмиль Ленц. Но широкое распространение эти приборы получили благодаря некому Рухгольцу, который запустил их в массовое производство.
Задачи
Задача 1
В канистру налит бензин и высота столба составляет 0,6 м. Плотность бензина — 710 кг/м 2 . Определите давление бензина на дно канистры.
Решение:
Ускорение g равно 9,8 H/кг.
Согласно формуле, определяющей давление жидкости на стенки сосуда:
P = 710 × 9,8 × 0,6 = 4174,8 Па = 4,7 кПа.
Ответ: 4,7 кПа.
Задача 2
На поршень, погруженный в цилиндр с маслом, положили груз весом 3 кг. Площадь поршня составляет 2 см2, а его вес — 300 гр. Чему равна сила давления под поршнем?
Источник
