Образовака🌡️ Физика7 классДавление твёрдых тел, жидкостей и газов

Поршневой жидкостный насос

Средняя оценка: 4

Всего получено оценок: 106.

Одним из механизмов, находящих широкое применение в народном хозяйстве, является поршневой жидкостный насос. Его назначение — перекачивание жидкостей из неглубоких скважин и колодцев, он несложен в устройстве, прост в обслуживании. На каких физических принципах основано действие такого устройства? В любых ли условиях возможно его использовать? Расскажем кратко о поршневом жидкостном насосе, о его устройстве и принципах работы.

Принцип действия поршневого насоса

Как известно из курса физики 7 класса, давление в точке жидкости передаётся в любую другую точку жидкости без изменения. Это утверждает закон Паскаля. Следовательно, если уменьшить давление около второй точки (не меняя давление в первой), то жидкость начнёт перемещаться, пока разность давлений не будет компенсирована.

Таким образом, появляется возможность перемещения жидкости не только в горизонтальном, но даже в вертикальном направлении, преодолевая силу тяжести. Атмосфера оказывает давление на все тела на поверхности Земли, а значит, и на открытую поверхность жидкости в любом месте. Остаётся создать некоторое разрежение в точке жидкости, куда необходимо осуществить перекачку, — и жидкость под действием атмосферного давления устремится в этом направлении. В этом и состоит принцип действия поршневого жидкостного насоса.

Устройство поршневого насоса

Поршневой насос состоит из цилиндра с поршнем, способным двигаться под действием внешней силы. В нижней части цилиндра имеется впускной клапан, свободно пропускающий жидкость из впускного патрубка в цилиндр, но не выпускающий жидкость обратно. На поршне также есть клапан для выпуска, позволяющий жидкости свободно проходить в пространство над поршнем, но не пропускающий жидкость обратно.

Если поршень из нижнего положения начнёт движение вверх, давление воздуха под ним станет меньше атмосферного. Если впускной патрубок опущен в жидкость, то эта жидкость под действием атмосферного давления начнёт двигаться в сторону пространства под поршнем, проходя через впускной патрубок и клапан.

После того как поршень полностью поднимется, некоторое количество жидкости окажется в цилиндре, и впускной клапан закроет ей движение обратно.

Теперь, когда поршень начнёт движение вниз, откроется выпускной клапан в поршне. Жидкость будет через него свободно перетекать в верхнюю часть цилиндра. В этот момент в нижней части цилиндра давление увеличится до атмосферного. Когда поршень окажется в нижнем положении, клапан в нём закроется и перекроет жидкости возможность движения обратно под поршень.

Начнётся новый такт, поршень двинется опять вверх. Под ним вновь давление уменьшится, и под действием внешнего давления новая порция жидкости поступит через впускной клапан в цилиндр. Жидкость же, оказавшаяся над поршнем, будет проталкиваться вверх к выпускному патрубку.

Возможности поршневого насоса

Из описанного следует важный вывод: жидкость в цилиндр поршневого насоса поступает под действием атмосферного давления. А дальше движется под действием усилия движения поршня. Следовательно, для перекачки жидкости на любую высоту оказывается важным, где находится цилиндр насоса. Нормальное атмосферное давление может поднять воду на высоту не более 10,3 м. Поэтому цилиндр насоса должен находиться не более чем на такой высоте над поверхностью жидкости. Если жидкость необходимо перекачивать выше — это можно сделать за счет увеличения длины выпускного патрубка. Именно поэтому для глубоких скважин чаще всего применяются погружные насосы с очень коротким впускным патрубком.

Что мы узнали?

Поршневой жидкостный насос — это механизм, предназначенный для перекачки жидкости, которая поступает в него под действием атмосферного давления. Он состоит из цилиндра с поршнем и двух клапанов. Расстояние между поверхностью жидкости и цилиндром насоса не может превышать 10,3 м в высоту для воды.