Proč je sací hloubka 8 m?

Často jsou kladeny otázky – proč čerpací stanice není schopna sání z hloubky větší než 9 metrů. Opravdu nejde jen nainstalovat výkonnější čerpadlo?

Pokusím se vám vysvětlit, nebo spíše připomenout podstatu tohoto jevu, protože. To vše bylo probráno v hodině fyziky při studiu tématu „atmosférický tlak“.

Nejprve trocha historie:

Až do poloviny 17. století bylo tvrzení starověkého řeckého vědce Aristotela, že vodu zvedá píst čerpadla, považováno za nepřijatelné, protože příroda nesnáší prázdnotu.

V roce 1640 se v Itálii vévoda z Toskánska rozhodl nainstalovat fontánu na terasu svého paláce. Pro zásobování vodou z jezera bylo postaveno dlouhé potrubí a čerpadlo, jaké ještě nikdy nebylo postaveno. Ukázalo se ale, že systém nefunguje – voda v něm vystoupala jen do 10,3 m nad hladinu nádrže.

Zmatení stavitelé se obrátili s prosbou o pomoc na Galilea, který žertoval, že se příroda pravděpodobně přestane bát prázdnoty ve výšce větší než 34 stop, ale přesto navrhl, aby se do ní podíval jeho student Torricelli. Pátrání po příčinách tvrdohlavosti vody a pokusy s těžší kapalinou – rtutí, pořízené v roce 1643 Torricellim, vedly k objevu atmosférického tlaku.

Skleněná trubice o délce 1 m, na jednom konci utěsněná, je až po vrch naplněna rtutí. Poté, těsně uzavřete otvor prstem, trubice se otočí a spustí se do misky se rtutí. Poté se prst odstraní. Rtuť se začne vylévat z trubice, ale ne celá!

Když Torricelli pochopí výsledky experimentu, vyvodí dva závěry: v prostoru nad rtutí v trubici není žádný vzduch (později bude nazýván „Torricelliho prázdnota“) a rtuť se nevylévá z trubice zpět do nádobu, protože atmosférický vzduch tlačí na povrch rtuti v nádobě. Z toho vyplynulo, že vzduch má váhu.

Sloupec rtuti v trubici je ustaven ve výšce 760 mm nad povrchem rtuti v nádobě. Hmotnost sloupce rtuti o průřezu 1 cm2 se rovná 1,033 kg, tedy přesně se rovná hmotnosti sloupce vody stejného průřezu o výšce 10,3 m že atmosféra tlačí na každý centimetr čtvereční jakéhokoli povrchu, včetně povrchu našich těl.

Stejně tak, když při pokusu se rtutí nalijete do zkumavky místo toho vodu, bude sloupec vody vysoký 10,3 metru.

Čím nižší je atmosférický tlak, tím nižší výška může kapalina stoupat (tzn. čím výše nad mořem, například v horách, tím nižší je hloubka, ze které může čerpadlo nasávat).

Čím nižší je hustota kapaliny, tím větší hloubku ji lze odčerpat a naopak s vyšší hustotou se bude hloubka sání zmenšovat.

Například stejnou rtuť lze za ideálních podmínek zvednout z výšky nejvýše 760 mm.

Proč z výpočtů vyplynul sloupec kapaliny vysoký 10,3 m, ale čerpadla sají pouze z 9 metrů?

Odpověď je celkem jednoduchá:

– nejprve byl výpočet proveden za ideálních podmínek,

– za druhé, žádná teorie nedává absolutně přesné hodnoty, protože empirické vzorce.

– a za třetí, vždy jsou ztráty: v sacím potrubí, v čerpadle, v přípojkách.

Tito. U běžných vodních čerpadel není možné vytvořit podtlak dostatečný k tomu, aby voda vystoupala výše.

Jaké závěry lze tedy z toho všeho vyvodit:

1. Čerpadlo nenasává kapalinu, ale pouze vytváří podtlak na svém vstupu (t.j. snižuje atmosférický tlak v sacím potrubí). Voda je vtlačena do čerpadla atmosférickým tlakem.

2. Čím větší je hustota kapaliny (například s vysokým obsahem písku), tím nižší je sací výška.

3. Sací výšku (h) můžete vypočítat tak, že budete vědět, jaké vakuum čerpadlo vytváří a hustotu kapaliny pomocí vzorce:

kde P je atmosférický tlak a je hustota kapaliny. g – tíhové zrychlení, x – hodnota ztráty (m).

Poznámka: vzorec lze použít pro výpočet sací výšky za normálních podmínek a teplot do +30°C.

Ještě bych dodal, že sací výška (obecně) závisí na viskozitě kapaliny, délce a průměru potrubí a teplotě kapaliny.

Například při zvýšení teploty kapaliny na +60°C se sací výška sníží téměř o polovinu.

K tomu dochází, protože se zvyšuje tlak nasycených par v kapalině.

V každé kapalině jsou vždy vzduchové bubliny.

Myslím, že každý viděl, jak se při varu nejprve objevují malé bublinky, které se pak zvětšují a dochází k varu. Tito. Při varu je tlak ve vzduchových bublinách větší než atmosférický tlak.

Tlak nasycených par je tlak v bublinách.

Zvýšení tlaku par způsobuje, že kapalina vře při nižším tlaku. A čerpadlo vytváří v potrubí snížený atmosférický tlak.

Tito. Při nasávání kapaliny za vysokých teplot existuje možnost jejího varu v potrubí. A žádná čerpadla nemohou nasávat vařící kapalinu.

Na závěr vám dám ještě několik doporučení: zkuste použít ponorná čerpadla, kdekoli je to možné. Nikdy nepoužívejte odsávačky tam, kde se hloubka sání blíží maximu, protože Vždy existuje možnost, že je chyba v měření, podmínky se mohou mírně změnit a čerpadlo přestane fungovat.

Je také nutné pamatovat na to, že 1 metr sání snižuje průtokovou charakteristiku čerpadla přibližně o 10 %. Proto čím větší sací hloubka, tím výkonnější čerpadlo musí být instalováno. Což je velmi špatné a neekonomické.