§ 34. Манометри і насоси

У цьому параграфі ми дізнаємося, що таке манометри, насоси.

Манометри
Рідинний насос

Манометри. Рівень води в сполучених посудинах залежить також від зовнішнього тиску. Це явище використано для побудови рідинних манометрів - приладів для вимірювання тиску.

Рідинний манометр складається з металевого або дерев’яного вертикального корпусу, на якому закріплена U-подібна скляна трубка і шкала для вимірювання висоти рівня рідини в кожному коліні трубки. Один із кінців трубки відкритий. До іншого кінця приєднана гумова або пластмасова трубка для з’єднання манометра з резервуаром, у якому потрібно виміряти тиск (рис. 3.71).

Рис. 3.71. Рідинний манометр

Рис. 3.72. Дія рідинного манометра

Щоб зрозуміти, як працює такий манометр, його можна сполучити гумовою трубкою з круглою плоскою коробкою, один бік якої затягнутий гумовою плівкою (рис. 3.72).

Якщо злегка натиснути пальцем на плівку, то рівень рідини в коліні манометра, сполученому з коробкою, знизиться, а в другому коліні - підвищиться. Чим це пояснюється? Від натискування на плівку тиск повітря в коробці збільшується. За законом Паскаля це збільшення тиску передається і рідині в тому коліні манометра, яке сполучене з коробкою. Тому тиск на рідину в цьому коліні буде більший, ніж у другому, де на рідину діє атмосферний тиск. Під дією сили цього надлишкового тиску рідина почне переміщатися: в коліні зі стиснутим повітрям рідина опуститься, у другому - підніметься. Рідина буде в рівновазі (зупиниться), коли надлишковий тиск стиснутого повітря зрівноважиться тиском, що його чинить надлишковий стовп рідини в другому коліні та тиском атмосферного повітря її поверхню.

Чим більше тиснути на плівку, тим вищий надлишковий стовп рідини, тим більший його тиск. Таким чином, про зміну тиску можна робити висновки за висотою цього надлишкового стовпа.

Рис. 3.73. Вимірювання тиску рідини на різних глибинах

На рисунку 3.73 показано, як таким манометром можна вимірювати тиск усередині рідини. Чим глибше занурюють у рідину коробочку, тим більшою стає різниця висот стовпчиків рідини в колінах манометра, тим, отже, і більший тиск чинить рідина.

Якщо встановити коробочку приладу на якій-небудь глибині всередині рідини і повертати її плівкою вгору, вбік і вниз, то покази манометра при цьому не змінюватимуться. Так і має бути, адже на тому самому рівні всередині рідини тиск в усіх напрямах однаковий.

У техніці застосовують металеві манометри (рис. 3.74).

Рис. 3.74. Металевий манометр

Основна частина такого манометра - зігнута в дугу металева трубка 1, один кінець якої закритий. Другий кінець трубки за допомогою крана 4 сполучений з посудиною, в якій вимірюють тиск. Коли тиск збільшується, трубка розгинається і рух закритого кінця її за допомогою важеля 5 та зубчатки З передається стрілці 2, яка рухається по шкалі приладу.

Рідинний насос. Поршневий рідинний насос схематично зображений на рисунку 3.75. Основна його частина - циліндр, всередині якого рухається вгору і вниз поршень 1, що щільно прилягає до стінок. У нижній частині циліндра і в самому поршні встановлено клапани 2, які відкриваються тільки вгору. Коли поршень рухається вгору, вода під дією атмосферного тиску входить у трубу, піднімає нижній клапан і рухається за поршнем.

Рис. 3.75. Рідинний поршневий насос

Коли поршень рухається вниз, вода під ним тисне на нижній клапан, і цей клапан закривається. Одночасно під тиском води відкривається клапан усередині поршня і вода переходить у простір над поршнем. При дальшому русі поршня вгору разом з ним піднімається і вода, що є над поршнем, виливаючись у відвідну трубу. Одночасно за поршнем піднімається нова порція води, яка при наступному опусканні поршня буде вже над ним, і т. д.

Рідинний поршневий насос підіймає воду з глибини, не більшої за 10 м. Таке обмеження пояснюється тим, що нормальний атмосферний тиск урівноважується стовпом води заввишки 10,336 м.

Запитання для самоперевірки