Объясните работу поршневого насоса с воздушной камерой (рис. 143), где
1 — поршень;
2 — всасывающий клапан;
3 — нагнетательный клапан;
4 — воздушная камера;
5 — рукоятка.
Какую роль играет в этом насосе воздушная камера? Можно ли поднять этим насосом воду с глубины, большей 10,3 м?

рис. 143

Для объяснения работы поршневого насоса с воздушной камерой важно рассмотреть принцип функционирования каждой из его частей и их взаимодействие. Это устройство широко применяется для перекачивания жидкостей, чаще всего воды.

Принцип работы поршневого насоса:

Поршневой насос использует движение поршня (1) внутри цилиндра для создания разницы давления в системе, что приводит к перемещению жидкости. Важную роль в работе играют клапаны (2 — всасывающий клапан, 3 — нагнетательный клапан), которые обеспечивают направление потока воды.

1. Всасывание воды:

   • При движении поршня вверх (выталкивание), внутри цилиндра создаётся область пониженного давления.
   • В результате разницы давлений между атмосферным давлением снаружи и уменьшенным давлением внутри цилиндра вода из резервуара поднимается вверх через всасывающий клапан (2), который открывается под действием этой разницы.
   • Нагнетательный клапан (3) в этот момент закрыт, чтобы вода не возвращалась обратно.

2. Нагнетание воды:

   • При движении поршня вниз (всасывание), давление внутри цилиндра увеличивается.
   • Всасывающий клапан (2) при этом закрывается, предотвращая обратное движение воды в резервуар.
   • Нагнетательный клапан (3) открывается под давлением, пропуская воду в следующую часть системы — в воздушную камеру (4).

3. Функция воздушной камеры (4):

   • Воздушная камера — это резервуар, в верхней части которого находится воздух. При нагнетании воды в камеру часть воды вытесняет воздух, сжимая его.
   • Сжатый воздух в камере обеспечивает равномерное давление на воду, что помогает предотвратить пульсации и делает поток воды более стабильным и непрерывным на выходе.
   • Таким образом, воздушная камера смягчает толчки, возникающие из−за циклической работы поршня, и помогает поддерживать постоянное давление в системе.

4. Выпуск воды:

   • Из воздушной камеры вода выходит через выходное отверстие, создавая напор для подачи жидкости.

Ограничение поднятия воды из глубины:

Поршневой насос, как любой насос, использующий атмосферное давление, имеет теоретическое ограничение на глубину, с которой он может поднимать воду. Это связано с физическим принципом:
− Атмосферное давление на уровне моря составляет примерно 101325 Па. Это давление позволяет поднимать столб воды высотой около 10,3 метров. Если глубина превышает эту величину, создаваемого вакуума будет недостаточно, чтобы поднять воду до поршня.

Вывод:

Воздушная камера играет ключевую роль в обеспечении равномерного потока воды и стабилизации давления в системе. Однако данный насос не может поднять воду с глубины, превышающей 10,3 м, так как это ограничение определяется свойствами атмосферного давления.