Принцип сифона это: функции и устройство, особенности работы, виды, инструкция по сборке

Содержание

конструкция, виды, достоинства и недостатки

15.07.2019

Сифон для раковины: конструкция, виды, достоинства и недостатки


Сифон без преувеличения является одной из основных составляющих частей системы водоотведения. Современный рынок предлагает огромное количество различных сифонов на любой вкус и бюджет. От его качества и правильности установки зависит надёжность системы в целом. Чтобы приобрести наиболее подходящий именно вам сифон, необходимо тщательно разобраться в их особенностях.


Устройство сифона


Сифон для раковины представляет собой трубку, которая обеспечивает беспрепятственность слива стоков и одновременно предотвращает распространение канализационного запаха во внешнюю среду.


Выполнение основной функции сифона обеспечивает особенная конструкция – изгиб трубки, благодаря которому образуется гидрозатвор (водяная пробка). Его главная задача — обеспечить герметичность помещения от сточных запахов, не давая им распространяться на кухню или в санузел.


Сифоны, как и все составляющие сливной системы, подвержены естественному износу. Вместе с тем нередки и непредвиденные ситуации, которые требуют немедленного реагирования – изливание большого количества воды из системы способно причинить неудобства как вам, так и доставить много хлопот вашим соседям. Поэтому знать, как устроен сифон, каков принцип его работы, будет совсем не лишним. Это поможет не растеряться в экстренной ситуации, когда специализированную помощь необходимо ждать какое-то время.


Конструкция сифона для раковины


Структура сифона примерно одинакова для всех устройств, но в зависимости от модели и производителя может отличаться некоторыми особенностями.


Стандартный сифон под раковину состоит из:


  1. защитной сетки. Её назначение – предотвратить попадание крупных частиц мусора и тем самым не допустить засора системы. Это так называемая первичная система фильтрации. Устанавливается надо узлом, который крепится к мойке;


  2. переливного патрубка. Это система, которая предотвращает переполнение мойки или ванной водой. Он крепится к отводному патрубку;


  3. резиновых прокладок, обеспечивающих герметичность соединений элементов сифона;


  4. отводного патрубка;


  5. соединительного винта, скрепляющего между собой детали сифона;


  6. самого сифона;


  7. отвода канализации.


Классификация сифонов


Современный рынок предлагает много разновидностей сифонов, которые отличаются между собой формами, размерами и материалами, из которых их производят. Разобраться, какие бывают сифоны для раковин, поможет следующая классификация.


По устройству конструкции сифоны разделяют на:

Бутылочные



Наиболее распространённый вид. В его колбе, которая похожа на бутылку, из-за чего собственно и произошло его название, накапливается вода, которая перекрывает поступление сточных испарений в помещение. Эти сифоны могут иметь квадратную, прямоугольную или круглую форму.


Плюсы:


  • может иметь один или два отвода — очень удобно, если нужно подключить к нему несколько устройств, например умывальник и стиральную машину;

  • универсальность – подходит для различных типов сантехнических пиборов;

  • можно не бояться уронить в такой сифон что-либо ценное – оно остается на дне колбы, а не смывается в сток. Его можно легко достать при разборе сифона;

  • проста в уходе – грязь на внутренних поверхностях сифона легко убрать с помощью специальных средств.


Минусы:

  • устройство достаточно габаритное, для его установки потребуется много места.
Гофрированный


Простой сифон, представляющий собой гибкую гофрированную трубку, которая одним концом крепится к мойке, другим — к трубе канализации. Посредством хомутов можно придать требуемый изгиб с гидрозатвором посередине.


Плюсы:


  • для его установки не требуется много места под сантехническим прибором;

  • прост в монтаже и не прихотлив в обслуживании;

  • гибкость трубки позволяет легко менять её длину.


Минусы:


  • подвержен температурным влияниям, особенно если речь идёт о кипятке;

  • большая засоряемость – в складках гофры скапливается много жира и грязи, поэтому менять сам сифон или его детали приходится достаточно часто.
Трубчатый


Тоже достаточно простой сифон, представляет собой трубку S- или U-образной формы.


Плюсы:


  • несложный в эксплуатации – если необходимо устранить засор или загрязнение, демонтаж изогнутой части сифона не требует много усилий;

  • менее подвержен засорам благодаря своему типу устройства.


Минусы:


  • гидрозатвор формируется в небольшой впадине, поэтому если мойкой пользоваться не очень часто, могут наблюдаться испарения воды, сопровождаемые зловонным сточным запахом;

  • чтобы почистить такой сифон, его нужно полностью снимать.


В зависимости от установки различают такие сифоны:

Плоские


Это разновидность бутылочного сифона. Его отличают компактные размеры и плоская колба. Применяют в условиях дефицита пространства для монтажа, например, когда раковину требуется разместить над стиральной машиной.


Плюсы:


  • компактный размер позволяет устанавливать в сложных для монтажа местах, экономя и без того ограниченное пространство;

  • прост в уходе так же, как и любая бутылочная модель.


Минусы:

Скрытые


Похожие на бутылочные сифоны, но колба инсталлируется в стену. Это достаточно неудобно в эксплуатации, хотя и позволяет сэкономить пространство под раковиной.

Открытые


Самая удобная модель благодаря лёгкости монтажа и неприхотливости в уходе.


Сифоны могут быть наделены дополнительным функционалом:


  1. Перелив: система предупреждения затопления. Различают внутренний перелив, а также перелив со встроенным донным клапаном, не требующим еще одного отверстия в сантехническом приборе;


  2. Система измельчения пищевых отходов: хорошая альтернатива мусорным вёдрам, препятствует засорам в трубах.


Классификацию сифонов по особенности работы закрывающих пробок:


  1. Ручные. Они снабжаются крышкой для слива, отдельной или прикрепленной цепочкой;


  2. Полуавтоматические. Более продвинутая конструкция, её закрывание-открывание осуществляется путем поворота ручки, которая с помощью тросика соединена с крышкой слива. Чтобы слить воду, мочить руки нет необходимости.


  3. Автоматические. Позволяют контролировать уровень воды в сантехническом приборе посредством автоматики.

    Они бывают с ручкой для открывания пробки, которая располагается на отсеке переливного отверстия или с системой click-clack: пробку сливного отверстия приводит в движение нажатие рукой или ногой.


В зависимости от материала исполнения различают следующие виды сифонов для раковин:

  1. Пластиковые: они отличаются несложной конструкций и меньшим количеством соединений. При их производстве иногда используют полиэтилен, но чаще всего – полипропилен. Он более устойчив к кипятку.
  2. Металлические: они дороже пластиковых, но у них дольше срок службы. Для изготовления таких сифонов чаще всего используют медные сплавы: латунь и бронзу, а также нержавеющую сталь. Ввиду большой стоимости они не могут похвастаться очень широким применением.


Купить сифон в Батайске или Ростове


В нашем магазине представлены самые лучшие и практичные модели сифонов, преимущества которых уже давно оценили наши постоянные клиенты. Мы уже несколько лет продаем сифоны и комплектующие как в Ростове-на-Дону так и в Батайске.


Мы поможем Вам подобрать самое лучшее устройство, которое станет надёжной частью системы водоотведения. Наши сифоны – ваша уверенность в долговечности одной из важнейших систем коммуникации в вашем доме. Купить сифон по оптимальной цене в Ростовской области можно на нашем сайте.

Сифон для унитаза: разновидности, установка

Для правильной эксплуатации сантехнического оборудования, к которому относится унитаз, необходимо знать его устройство и принцип работы. Наиболее важным в процессе подготовки устройства является установка сифона — выпускного патрубка унитаза.

Установка сифона на унитаз

Сифон унитаза имеет изогнутую форму и исполняет роль гидравлического затвора для канализационных газов. Через основной патрубок он соединяется с канализационной системой дома. Правильный выбор модели сифонов зависит от типа установленного унитаза.

Принцип работы сифона

Это простое устройство служит прежде всего для защиты ванной комнаты или отдельного санузла от неприятного запаха, исходящего от канализации. Сифон для унитаза представляет собой водяную пробку, защищающую помещение от канализационных газов. Сифонами оборудованы все сантехнические приборы: от мойки в кухне до умывальника и душевой кабины в ванной комнате. В отличие от этих устройств, в унитаз сифон уже встроен и является частью его конструкции.

Устройство сифона зависит от того, к какому виду он относится – стаканному или двухоборотному.

  • Стаканный гидрозатвор это емкость одним концом присоединенная к сливному отверстию сантехнического оборудования, а другим концом к канализационной трубе. Внутри емкости всегда присутствует вода в небольшом количестве, она и выступает заслоном от неприятного запаха.
  • Двухоборотный сифон является канализационной гофрированной или пластиковой трубой с загибом, в котором скапливается небольшое количество воды.

Материалы для изготовления сифона (патрубка для слива унитаза):

  • Пластик. Наиболее популярный материал для изготовления сливных патрубков из-за его невысокой стоимости и хороших эксплуатационных качеств. Пластиковые модели достаточно прочные и имеют небольшой вес. Их можно прочищать любыми чистящими средствами, поскольку изделия хорошо переносят химическое воздействие. На внутренней стороне пластиковой трубы не образовывается известковый налет.
  • Цветные металлы — бронза и медь. Сифоны из этих материалов встречаются редко. Содержать такой патрубок в нормальном состоянии достаточно трудно. Их применяют в случае определенного дизайна ванной комнаты.
  • Латунь. Такие сифоны самые дорогие из всех существующих на рынке. Хромированная поверхность патрубка отлично сочетается с другими элементами в интерьере комнаты. Но у них низкие эксплуатационные качества из-за их хрупкости.

В специализированных магазинах встречаются сифоны со всех материалов. И каждый из них имеет свои преимущества и недостатки.

Установка на разные выпуски унитазов

Сифонный унитаз устанавливается в зависимости от типа расположения сливной трубы. Оно бывает:

  • Горизонтальным. Сток унитаза размещен параллельно полу. Расстояние от пола 180 мм. Используется в тех случаях, когда входное канализационное отверстие расположено горизонтально в стене. Данный вид — типовый для стран Европы.
  • Вертикальным. Сток располагается параллельно стене. Вход в канализацию размещается в полу. Используется в США и Канаде. А также в наших довоенных постройках, в которых не проводился до сих пор капитальный ремонт.
  • Косым. Данный тип наиболее широко используется в отечественных зданиях. Входное отверстие размещено под углом 15° — 30° к полу. Импортные унитазы редко имеют подобный выпуск.
  • Универсальным. За основу взят горизонтальный тип, но край выпуска немного отдален от заднего края унитаза. Это дает возможность в свободном пространстве применить любой из существующих типов патрубков: прямой в стену или Г-образный, который выходит в пол. Можно использовать и изогнутый сифон для косого выпуска. Большая часть представленных на рынке унитазов имеет именно такой тип конструкции, что позволяет совмещать их со всеми схемами разводки канализации.

Унитаз в ванную комнату дома подбирают согласно расположению существующего входа в канализацию. Например, при установке прибора с горизонтальным выпуском в канализационное отверстие в полу, он сильно отдалится от стены. Таким образом, испортится общий вид комнаты. При наличии наклонного входа лучше использовать унитаз с косым или универсальным выпуском.

В зависимости от типа унитаза применяют и разные виды сифонов:

  • Жесткий не сгибающийся патрубок. Используется при совпадении слива унитаза с входом в канализацию. Отклонение от оси не должно превышать 10° градусов. Имеют форму прямого патрубка для горизонтального подключения или Г-образной трубы для вертикального соединения с канализацией.

Жесткий сифон предназначен для соединения сантехнического оборудования с горизонтальным выпуском и косого входного отверстия в канализационное отверстие. Сборка и монтаж сифона требует определенного угла наклона и высоты расположения входа канализации.

  • Не сгибающийся сифон со смещенным центром. Используется при незначительной разнице между выпуском и прибора и входом в систему.
  • Шарнирно-поворотный патрубок. Имеет достаточно высокую стоимость. Используется при значениях углов поворота до 15°. В некоторых случаях заметен изгиб трубы.
  • Гофрированная трубка. Дает возможность установить прибор при несовпадении оси его слива и входа в канализационную систему. Недостаток — ребристая внутренняя поверхность, которая приводит к накоплению жира и других отложений.

При замене унитаза стоящего на некотором расстоянии от входного отверстия канализации лучше всего использовать гофрированную манжету. Она может растягиваться и деформироваться под нужным углом.

Выбор и уход

Почти во всех случаях установки унитаза применяют специальную манжету – гофрированную или со смещенным центром. Эти соединительные элементы позволяют проводить стыковку при несовпадениях осей входа-выхода. Соединение стакана и патрубка с помощью манжеты происходит без применения герметика, поскольку герметичность соединения достигается резиновыми уплотнителями с её обеих сторон.

Пластиковый патрубок можно монтировать как в новую полимерную канализационную систему, так и в старую – чугунную. Во втором случае для плотного соединения стыков используют просмоленную веревку из льна, которой обматывают концы патрубка и манжеты.

Как выбрать сифон




Сифон нужен как для защиты от засоров, так и в качестве барьера, мешающего запахам из канализационной системы проникать в помещение. В основе его конструкции лежит принцип гидрозатвора, то есть в нём всегда остаётся жидкость. За счет этого воздух в помещении отделяется от канализационного, но при этом стоки проходят свободно.


Выпускаются сифоны самых разных типов, размеров и форм, и сориентироваться в их разнообразии может оказаться непросто. Облегчит выбор этот текст – в нём кратко рассмотрены основные параметры, по которым следует выбирать устройство.


1. Типы сифонов



Делятся на типы по разным принципам. Один из них – по месту установки. Выделяют:


  • Сифоны для ванны. Они часто имеют вторую трубу, соединенную с переливным отверстием. Поскольку разные модели ванн сильно отличаются по расположению отверстий для слива, сифоны для них изготавливаются так, чтобы их было легко отрегулировать.


  • Для душа иногда используют сухие сифоны, они же трапы. Их можно устанавливать прямо в полу – вода при этом уходит в углубление в нём. Они отличаются тем, что при пересыхании из-за редкого использования специальная заслонка опускается и перекрывает выход, не позволяя запаху из канализации просачиваться. В душе может ставиться и обычный вид, по конструкции мало отличающийся от предназначенных для ванны, только для него не требуется переливная труба.


  • Специфика сифонов для раковины – они часто загрязняются из-за того, что именно в мойку уходит больше всего мусора. Потому предпочтительна установка легко разбирающихся приспособлений, главным образом бутылочных.


И здесь самое время разобрать распространённые виды по конструкции:


Бутылочные


Используются наиболее часто. Они состоят из труб слива и выпуска, а также ёмкости между ними, обычно в форме, похожей на бутылку – её называют колбой. Её можно легко открутить при необходимости и очистить от накопившегося мусора. Есть у такой конструкции и другие плюсы. Если какая-то ценная вещь упала в трубу, она не отправится прямиком в канализацию, а останется в ёмкости сифона и её можно будет достать. К такому устройству можно подключить фитинги для бытовой техники (обычно это стиральная машина) вместо того, чтобы ставить дополнительную трубу.


    Плюсы


  1. +Занимает меньше места в сравнении с трубным сифоном


  2. +Колбу легко снять и почистить.



    Минусы


  1. -Монтировать сложнее, чем приспособления других типов.


  2. -Быстро засоряется, вода начинает проходить плохо, так что снимать для очистки колбу приходится довольно часто.


  3. -Подтекает чаще других, поскольку соединений слишком много.


  4. -При перемещении мойки сифон потребуется менять.



Редко используется скрытый сифон. Он тоже относится к бутылочным, но отличается тем, что сама ёмкость расположена внутри стены и не видна. Обходится значительно дороже.


Гофрированные


Гофрированные сифоны наиболее простые из всех. Это гофрированная труба, каркас которой изогнут на выпуске. Возможность изгибать трубу существенно упрощает подключение при нестандартном расположении. Такой прибор несложно установить, к тому же он недорогой.


    Плюсы


  1. +Конструкция очень простая и легко монтируется, её можно установить самостоятельно.


  2. +Не занимает много места, что ценно при ограниченном пространстве.


  3. +Раковину можно перемещать в другое место вместе с сифоном.


  4. +Низкий риск протечек.



    Минусы


  1. -Из-за того, что поверхность неровная, на ней быстрее нарастают отложения.


  2. -Очищать гофрированное приспособление не в пример сложнее по сравнению с бутылочным. Если химические средства не помогут, то для очистки его необходимо будет отсоединять.


  3. -Трубу нельзя разобрать, хотя это одновременно и плюс – поскольку промежуточные соединения отсутствуют, протечки происходят значительно реже.


Трубные


Трубный сифон – это труба, отличающаяся от обычной лишь тем, что она изогнута, обычно в форме буквы U либо S. В нижней части обычно находится отверстие, через которое её можно чистить. Но изгибать её нельзя, что усложняет чистку. Бывают как разборные, так и неразборные модели.


    Плюсы


  1. +Простота конструкции.


  2. +Низкая цена.



    Минусы


  1. -Сложный монтаж.


  2. -Сложно чистить – не рекомендуется устанавливать на кухне.



Если используется редко, вода может испариться, поскольку гидрозатвор не отличается глубиной. Из-за этого приспособление перестанет работать и в квартиру начнёт проникать запах из канализации. При долгом отсутствии дома слив нужно закрывать пробкой.


Сухие



Сухие сифоны распространены меньше предыдущих типов и работают совсем иначе. Внутри них расположена сплющенная трубка из резины. Раскрывается она, когда внутри устройства оказывается вода, в остальное время сжимается. Таким образом, внутри сифона нет воды: его нужно использовать, например, на дачах без отопления, где другие типы замерзают.


2. Материал для сифона


По используемому материалу сифоны делятся на пластиковые и металлические, а вторые, соответственно, ещё на несколько распространённых типов. У этих материалов есть свои достоинства и проблемы.


Пластик


Для сифонов используется полиэтилен или полипропилен. Полиэтиленовые виды самые простые и дешёвые, но долговечностью и прочностью не отличаются. Потому полипропиленовые распространены шире: они немногим дороже, но при этом куда надёжнее, к тому же мало подвержены тепловому расширению. Сифон для подключения стиральной машины (её стоки часто бывают горячими) лучше покупать именно из этого материала.


Пластиковые проще устанавливать и снимать, их стоимость невысока, но смотрятся металлические солиднее, к тому же пластик легко повредить.

Металлы


Приспособления из металла дороже, но и служат дольше. Популярны бронза и латунь. Они накапливают грязь не так быстро, как использовавшиеся ранее железо и чугун (в последние годы сифоны из них почти не производят), и гораздо меньше весят.


Латунь красиво выглядит, устойчива к температурным перепадам и долговечна. Для защиты от окисления её часто хромируют. Но стоит устройство из этого сплава недёшево, к тому же за ним нужно тщательно ухаживать.


Бронза тоже выделяется внешним видом, хотя хорошо вписывается в интерьер не всегда. Из недостатков: она окисляется, её легко поцарапать, налёт накапливается довольно быстро, а чистить сифон из бронзы сложно.


В большинстве случаев предпочтителен сифон из пластика, за ним не нужен особый уход, а металлический его требует, в целом с ним гораздо проще.

Популярные сифоны:

Все сифоны


3. Дополнительные функции



В некоторых случаях требуются дополнительные функции:


Сифон с переливом присоединяется не только к сливному отверстию раковины, но также и к переливу. Если вода почти заполняет мойку, она удаляется через переливное отверстие минуя сифон. Перелив служит защитой от затопления комнаты из-за переполнения мойки или ванны. Для стиральной машины устанавливается устройство с дополнительным отводом, через который и выполняется слив.


Есть также полуавтоматические и автоматические устройства. В первых установлен механизм, позволяющий управлять сливом и блокировать его при необходимости. Для управления может использоваться кнопка или рукоятка. Автоматические оборудованы микропроцессором, который открывает и закрывает слив в зависимости от того, используется ли сифон.


4. Подбор сифона



Чтобы выбрать наиболее соответствующую модель, нужно продумать ряд важных деталей:


  • Особенности раковины. Под стандартную выбор будет широким, иное дело – если она обладает редкими особенностями. В таких случаях лучше покупать сифон вместе с мойкой.


  • Пропускная способность сифона. Если к нему будет присоединена стиральная машина или другие приспособления, она должна быть высокой.


  • Дизайн. Сначала определитесь, будет ли сифон на виду или спрятан. Если второе, то его виду вообще можно не придавать особого значения, а вот если он станет важной частью интерьера, лучше подобрать пусть и дорогой, но красивый.


  • Входная трубка сифона по диаметру должна подходить ко входу в канализацию, в крайнем случае быть меньшей, но тогда потребуется переходник.


  • Расположение канализационного выхода. Трубный сифон можно устанавливать только если он смещён меньше, чем на 2 см, при большем смещении воспользуйтесь другими видами устройства.


  • Дорогие и дешёвые модели обычно не имеют принципиальных отличий по сроку эксплуатации, а удобство обслуживания в первую очередь определяется конструкцией. Главное, предпочитать проверенных производителей, продукция которых зарекомендовала себя.


5. Монтаж



Иногда приходится вызывать специалистов, но в большинстве случаев провести установку можно и собственными руками. Требуемые для неё материалы должны входить в комплект поставки сифона, к ним в некоторых случаях будет нужна отвёртка, герметик, нож, чтобы обрезать заусеницы – часто же всего этого вообще не требуется.


Перед монтажом следует убрать старый сифон. Следует учесть, что при разборке будет грязно, и подставить что-нибудь снизу. Пластиковые сифоны снимаются легко, сложнее снять металлические, особенно если они заржавели. Старые чугунные сифоны, которые не трогали десятилетиями, иногда даже приходится разбивать.


После демонтажа и очистки канализационного выхода можно приниматься за монтаж. В зависимости от типа сифона, процесс может отличаться, потому изучите прилагаемую инструкцию.


По шагам монтаж выглядит так (на примере сифона для раковины):


  • 1. Разложите все комплектующие в той последовательности, в которой их нужно будет монтировать по инструкции.


  • 2. При наличии защитной решётки, начать следует с её установки в сливное отверстие.


  • 3. Снизу к нему приложите патрубок сифона. Между ним и раковиной должны быть резиновая прокладка, часто она сразу приклеена к патрубку. Держа его плотно прижатым к сливу, закрутите винт, зафиксировав решётку и присоединив патрубок. Соединение должно быть плотным, иначе есть риск протечки. Когда патрубок надёжно зафиксирован, к нему нужно присоединить сам сифон. Это может быть либо колба, либо труба – простая или гофрированная. Закрутите или затяните гайки, а зависимости от конструкции.


  • 4. Если сифон с переливом, нужно присоединить также и переливной шланг, одним концом к верхнему отверстию мойки, вторым к сифону. К сливному отверстию сифона присоедините отводящую трубу. Часто в комплекте есть уплотняющая прокладка. Патрубок отводящей трубы введите в раструб канализации.


  • 5. Убедитесь, что всё надёжно закручено, но не прилагайте чрезмерной силы, особенно к хрупким пластиковым сифонам.


  • 6. Попробуйте включить воду, и проверьте, нет ли протечек, а также хорошо ли она уходит. Начните со слабого напора, а затем попробуйте полный.


  • 7. После установки сифон нужно время от времени чистить, в особенности это касается кухонных. Если пользоваться мойкой аккуратно и установить измельчитель, не пропускающий крупный мусор в трубу, делать это придётся реже. Чистку можно проводить химическими средствами, но не всегда удаётся обойтись лишь ими, потому лучше заранее озаботиться, чтобы сифон для кухни было просто разбирать и чистить. К устройствам для ванной и душа это относится в меньшей степени.

Сифон для кондиционера в качестве отвода конденсата – предназначение и разновидности

Многие из нас уже давно не представляют свою жизнь без кондиционера, особенно в жаркую летнюю пору. В то же время, устанавливая его, мы зачастую заботимся только о внутреннем комфорте, забывая о части кондиционирующего устройства, находящейся снаружи здания. Именно для нее и предназначена такая вещь, как сифон для дренажа кондиционера.

Содержание статьи

Предназначение изделия

Принцип работы кондиционирующего устройства основан на впитывании воды из воздуха, поэтому и происходит выработка конденсата. На холодных пластинах теплообменника остается влага, которая потом собирается в специальную емкость – дренажную трубу. Поэтому считается, что если вода стекает из кондиционера (внешней емкости) – то это его нормальное рабочее состояние.

Постоянное капание воды из внешней дренажной трубы кондиционера многих его обладателей абсолютно не беспокоит – это же не в квартире капает. Однако такая ситуация может иметь много негативных последствий:

  • Постоянное капание воды, особенно при установке кондиционера в частном доме, способно вредить не только отмостке, но и фундаменту здания.
  • При установке кондиционера в многоквартирном жилом доме, капание воды может привести к появлению проблем с жильцами нижних этажей. Едва ли кто-то будет с удовольствием слушать постоянное стучание капель по подоконнику, балкону или же намоканию внешней стены квартиры.
  • Сам по себе вид кондиционирующего устройства, из которого капает вода, не особо радует глаз.
  • Наличие проблем с использованием кондиционирующего устройства в зимнее время, поскольку возможно замерзание жидкости в дренажной трубе и, как следствие, поломка самого кондиционера.

Кроме того, в Европейском Союзе уже вообще запретили установку кондиционеров, предполагающих попадание конденсата во внешнюю среду. В скором времени данным вопросом могут озаботиться и отечественные законодатели.

Таким образом, если вы планируете установку кондиционера или уже имеете таковой, не стоит дожидаться нормативных предписаний. Лучше сразу озаботиться собственным комфортом и приобрести сифон для кондиционера.

Как  работает устройство

Сифон для кондиционеров – это специальное устройство, предназначением которого является удаление скапливающегося конденсата прямо в канализацию. Фактически данного вида сифоны выступают затвором, обеспечивая продвижение воздуха и жидкости только в одном направлении.

Особенность данных устройств состоит также в том, что они могут применяться и против запаха. Наличие специального гидрозатвора не позволяет неприятному запаху проникать в жилое помещение, в котором работает кондиционер.

Посредством использования сифона вода из кондиционера выводится в канализационные трубы. Принцип работы указанного приспособления довольно прост – конденсат скапливается в сифоне до определенного момента. Дальше срабатывает затвор и вся вода, предназначенная для слива, вытекает в канализацию. При этом специальный клапан или же гидрозатвор – все зависит от типа сифона – не позволяет посторонним запахам и микробам проникать внутрь помещения.

Виды сифонов

Современная промышленность предлагает целый ряд моделей сифонов, направленных на то, чтобы сделать кондиционирование помещения максимально комфортным, а отводы конденсата – абсолютно безопасными для окружающей среды. Всю совокупность моделей можно разделить на две группы:

  • Сифон с гидрозатвором.
  • Сухой сифон.

Особенностью сифона с гидрозатвором является наличие заполненного водой отсека, который находится в нижней части приспособления и соединяет собой вертикально стоящие трубы. За счет постоянного присутствия воды в отсеке пресекается любое проникновение запахов внутрь помещения.

Сифоны с сухим затвором имеют несколько преимуществ, так как не замерзают, в них не может высохнуть вода и не срывается гидрозатвор.

Важно понимать, что при выборе сифона для кондиционера обязательно стоит учитывать целый ряд технических и инженерных деталей. Поэтому лучше всего проконсультироваться со специалистом, который поможет вам подобрать максимально подходящую для ваших условий модель.

Гидрозатвор для канализации: что представляет собой устройство?

  Гидрозатвор необходим для защиты помещений от канализационных запахов. Любая канализация, даже новая издает характерные запахи. Избежать подобной ситуации поможет использование гидрозатвора.

Принцип действия устройства

  Гидрозатвор представляет собой простую конструкцию. Устройство содержит в себе воду, которая служит препятствием для распространения запахов и газов из канализации. Гидрозатвор существует в каждом сантехническом устройстве. Внешне он выглядит как изгиб трубы, которое расположено ниже, чем точка слива бытовых отходов.

  Секрет данной конструкции состоит в том, что новый слив воды вытесняет воду в сифоне. Таким образом происходит самоочищение стоков и запахи не распространяются в помещение. Устройство сифона предусмотрена таким образом, что слив непосредственно из колена невозможен, а вот поток отходов через него пройдет.

  Конструкция гидрозатвора обусловлена таким образом, что на входе и выходе воды в трубе образуется разница давления. В качестве сифона следует выбирать трубы с гладкой поверхностью. Для всех сантехнических приборов кроме унитаза лучше всего выбирать пластиковый сифон. Для унитаза обычно используют фаянсовый прибор, который уже встроен в технику. Гидрозатвор унитаза является главным во всей канализационной системе. Это обусловлено тем, что смыв воды в бачке влечет за собой мощный перепад давления, вследствие которого вода в гидрозатворах раковины уходит.

  Если сантехника  простаивает некоторое количество времени, то вода из замка сифона может уйти. Происходит так называемая разгерметизация сифона, из-за которой канализационные запахи попадут в помещение. Решить данную проблему несложно – следует всего лишь вылить несколько кружек воды в слив.

Виды и особенности использования гидрозатворов

  На данный момент канализационный затвор могут быть нескольких видов:

  1. Бутылочный – представляет собой колбу под мойкой. В конструкции колбы предусмотрены два патрубка. Один из них соединен с канализационной трубой, а другой – со сливом. Обычно подобный вид гидрозатвора применяют в умывальниках и кухонных мойках. Бутылочный гидрозатвор очень легко разобрать и прочистить. Часто проблемы с канализацией обусловлены проблемой с бутылочным сифоном. Поэтому не стоит вызывать специалиста по каждой проблемой. Для начала следует попробовать промыть сифон самостоятельно. Еще одним несомненным преимуществом данного сифона является факт, что крупные вещи (например, кольца), которые случайно попали в слив не попадут в канализацию, а останутся внутри сифона. Достать их оттуда не составит особого труда.
  2. Коленный или двухоборотный – представляет собой трубу или шланг в форме подковы. В основном такие гидрозатворы выполняются из гофрированных шлангов, которые могут принять любую форму.  Такие гидрозатворы устанавливаются в ванне и туалете. Главным преимуществом конструкции – простота ее устройства. Однако, просто разобрать и промыть его связано с определенными трудностями.  Коленный гидрозатвор из шланга обслуживать в процессе эксплуатации нетяжело. Если же используется труба, то возможны проблемы с очисткой и промывкой устройства.
  3. Сухой гидрозатвор – хороший выбор в случае, если канализация используется непостоянно. Такое устройство можно установить вместе с классическим, или самостоятельно. Использовать сухой гидрозатвор целесообразно при наличии в частном доме бани.

Материал для сифона

  В качестве материала для обустройства гидрозатвора используются трубы с гладкой или гофрированной внутренней поверхностью. Использование гофрированных труб более целесообразно и удобно. Во-первых, сантехнику с гофрированным сифоном возможно перемещать без отсоединения, а также изменять длину сифона, когда устройство уже установлено. В свою очередь гладкие трубы намного хуже гнуться, занимают больше места и портят внешний вид конструкции.

Почему случается срыв сифона?

  Существуют несколько причин, вследствие которого возможен срыв сифона. Основные проблемы возникают из-за ошибок во время ремонта или установки сантехники:

  1. Слишком маленький диаметр трубы. Во время выбора техники следует учитывать нагрузку на сантехнический прибор. Если диаметр маленький, а воды сливается много и часто, то сифон может просто не справится с количеством отходов.
  2. Даже если трубы подобраны правильно, то срыв сифона возможен из-за засоров в канализации. Поэтому следует следить за состоянием канализации, не бросать в отверстия слива крупные предметы и вовремя ликвидировать  возможные проблемы.
  3. Сужение труб может возникнуть из-за налета, который со временем образовывается внутри трубы.
  4. Сильные перепады внутри системы.

  Гидрозатвор представляет собой необходимое устройство, которое кране необходимо в конструкции канализационной системе. Выбор сифона следует делать исходя из потребностей владельца дома, нагрузки на канализационную систему и вида сантехнического прибора. В процессе эксплуатации нужно следить за общим состоянием канализации, такие проблемы засоры, обледенения и налет внутри трубы может повлечь за собой срыв сифона.

Гидрозатвор для канализации

Коленный гидрозатвор для канализации

Сухой гидрозатвор для канализации

Различные гидрозатворы для канализации

Как работает сифон для взбивания?

Как работает сифон для взбивания?

Сифоны для взбивания или как их еще называют, кулинарные
сифоны полезны, не только для создания взбитых сливок. Их также применяют для
приготовления газированных веществ, маринования, работы с пенами,
ароматизированными и контрастирующими текстурами.

Вне зависимости от избранного метода использования
сифона, есть ряд базисных вещей, которые должен знать каждый человек
использующий сифон.

Для создания давления в камере кулинарного сифона
используются баллончики газа. Углекислый газ лучше всего использовать только
для газирования жидкостей. Оксид азота используется при пенообразовании,
мариновании, наполнении. 

Сифоны для взбивания, были разработаны для газирования
крема с высоким содержанием жира.

Оксид азота растворяется в жире гораздо лучше, чем в
воде, поэтому жидкости с высоким содержанием жира, в сифоне лучше вспениваются,
нежели жидкости с низким содержанием жира. Однако, любая достаточно плотная
жидкость, способна удерживать пузырьки газа. Поэтому добавление крахмала,
желатина, яйца или агара в жидкость, придаст достаточного уплотнения для
вспенивания.

Каждый баллончик вмещает в себя 8 г газа, и может быть
использован только один раз. Использование двух баллончиков, как правило,
достаточно для зарядки кулинарного сифона, вместительностью 1 л. Используйте
около 2% газа или 8 г газа для каждых 400 мл жидкости. Больше использовать газа
следует, если жидкость с низким содержанием жира.

Если уплотнение на вашем сифоне не исправно, газ будет
выходить и вместе с ним жидкость, будет просачиваться. Когда вы заряжаете
кулинарный сифон, важно прислушиваться. Вы должны услышать газ, который
заполняет камеру, а после тишину. Если же издается шипящий звук, знайте, ваш
сифон не исправен, и требует замены уплотнителя.

В такой момент следует снять
баллончик, аккуратно открыть сифон, стравив газ. Прочистить соединения и
уплотнителя, и найти причину неисправности. Возможно, резиновые элементы
неправильно установлены.

Все эти части работают совместно. На диаграмме ниже мы
подробно расскажем о каждой части и ее роли. 
Сифоны для взбивания имеют несколько применений, но мы выбрали
пенообразования для целей этой диаграммы.

A.
Резиновая прокладка удерживает в камере газ, и предотвращает утечки. Убедитесь,
что она неповреждённая и плотно облегает вдоль верхней части крышки.

B.
«Пустая» часть сифона заполнена газом, который давит на жидкость, и
выталкивает его через клапаны.

С. Камера сифона. Которая оснащена штифтом, который
пробивает баллон и создает односторонний канал.  Газ проникает в камеру сифона по этому каналу,
создает давление и растворяется в жидкости. Встряхивание сифона имеет решающее
значение для обеспечения того, чтобы газ равномерно распределялся.

D. Во
время использования сифона, его нужно перевернуть дном вверх, для того что бы
помочь газу вытеснять жидкость с камеры сифона.

E. Наконечник
направляет поток жидкости, в необходимое нам место.

F. Падение
давления газа, при нажатии сифонного курка, обеспечивается благодаря выходу
газированной жидкости.

G. Клапан,
степень открытия которого, регулирует скорость подачи жидкости.

H. Баллончик
для заправки. Который вы вводите, аккуратно закручивая дополнительной насадкой.

P.S. Если статья про сифон для вспенивания, была вам полезна, ставьте
лайк, так вы выскажите свою благодарность автору статьи (автор статьи Алексей
Тертий:ВК и FB)

СИФОН

Промышленность на С

Сифон — устройство для слива жидкости. Представляет собой изогнутую трубку, имеющую колена разной длины. По этой трубке в сосуд с низким уровнем жидкости переливается жидкость из сосуда с высоким уровнем жидкости. Принцип действия сифона основан на влиянии давления со стороны сосуда с высоким уровнем на жидкость в верхнем участке сифонной трубки. Давление со стороны высоко-уровнего сосуда больше, чем со стороны сосуда с низким уровнем жидкости. И под действием этого давления вода и переливается из сосуда в сосуд, и давление в верхнем участке трубки понижается. Чем больше разница уровней жидкости, тем на большую величину понижается давление и тем больше жидкость теряет энергии, преодолевая сопротивление трубки. Поэтому разница уровней жидкости не должна быть очень большой (например, для переливания холодной воды не более 7 м). И это условие несколько снижает использование сифонных устройств. Но, несмотря на это обстоятельство, сифоны имеют достаточно широкое применение в различных областях производства и различаются по конструкции и размерам в зависимости от назначения.

Санитарно-технический сифон — устройство для слива сточных вод, представляет собой керамическую или пластиковую трубу, подсоединенную к сетям канализации, проходящей в зданиях различного назначения, и к санитарным приборам — мойкам, ваннам, сливам. В зависимости от основных санитарных приборов, к которым сифоны присоединены, они имеют разную конструкцию и размеры, но назначение у всех одинаковое — пропускать сточную воду в сеть, не допускать, чтобы из канализационной сети воздух попал в помещения.

Бытовой сифон — устройство, в котором хранится и готовится газированная вода. Различается по конструкции в зависимости от способа действия.

Бывает автосифон и зарядный сифон. Автосифон — это баллон, сделанный из металла и стекла с металлической сеткой. К баллону привинчиваются сливная головка и обойма баллончика, в котором находится жидкая углекислота. Емкость стеклянного сифона составляет 1 л, емкость металлического — 2 л. Способ действия автосифона основан на вращении обоймы, при котором специальная игла проделывает отверстие в баллончике с углекислотой, и газ поступает в баллон сифона. Зарядный сифон — это баллон из толстого стекла, имеющий емкость до 2 л. Существуют специальные станции, на которых осуществляется наполнение сифона газом.

  • Предыдущее: СИСТЕМЫ ЗЕМЛЕДЕЛИЯ
  • Следующее: СИФОН ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ

Сифоны и эффект сифона: этот засасывающий звук

Примечание редактора: Эта статья впервые появилась в ноябрьском номере журнала Pumps & Systems за 2007 год.

Прошлым летом я получил предложение от читателя Pumps & Systems обсудить сифоны и их влияние на напор насоса и поток в трубопроводе. Если вы похожи на меня, ваш первый опыт работы с одним из этих устройств, вероятно, привел к вашему первому — и, надеюсь, последнему — вкусу бензина.Сифон — это пример естественной и чрезвычайно простой машины, которой мы пользуемся ежедневно.

Самое раннее известное их использование относится к египтянам около 1500 г. до н.э., но принцип сифона не был описан примерно до 240 г. до н.э. Автором этой работы был греческий математик и изобретатель Тезибий Александрийский. Он был известен тремя крупными изобретениями: поршневым насосом, водяными часами и гидравликой, которая была предком органа. Все его письменные работы были утеряны, но его преемники называют его в своих трудах «отцом пневматики».»

Истинные сифоны

Есть несколько определений сифона. Справочник по насосам дает пару слов: один объясняет его как «трубу или другой закрытый трубопровод, который поднимается и опускается», а более конкретное определение относится к «струйному насосу, который использует конденсируемый пар в качестве движущей жидкости». Оба могут быть примерами сифонного эффекта, но ни один из них не описывает точно, как я смог перекачать бензин из машины моего отца в нашу газонокосилку (и в свой рот).

Я определяю «настоящий» сифон как трубку или трубу, по которой жидкость может перемещаться с более высокого уровня на более низкий за счет атмосферного давления, заставляя ее подниматься по более короткой (или верхней) ноге, в то время как вес жидкости в более длинной ( или вниз) нога вызывает непрерывный нисходящий поток. Одна из ключевых фраз в этом определении — «непрерывный поток» — это отделяет настоящий сифон от сифонного эффекта, который может возникнуть в системе трубопроводов.

Хотя сифон кажется довольно простым, до сих пор ведутся споры о том, как он на самом деле работает.Очевидно, сила тяжести заставляет жидкость течь через нижнюю ногу, но что заставляет ее перемещаться по верхней ноге?

Если погрузить конец длинной трубки в емкость с водой, вода внутри трубки поднимется до уровня, равного уровню ее поверхности в емкости. Если бы вы удалили весь воздух из трубки, уровень внутри повысился бы до уровня, равного атмосферному давлению, давящему на поверхность контейнера.

Традиционное объяснение сифона гласит, что поток в нижнем колене из-за силы тяжести создает частичный вакуум в самой верхней части трубопровода.Этот частичный вакуум позволяет атмосферному давлению инициировать поток через верхнюю часть ноги. Это звучит разумно, но есть довольно много споров о влиянии сил сцепления молекул жидкости на поддержание потока. Думаю, разумно ожидать, что роль играют и сплоченность, и частичный вакуум.

Рисунок 1. Схема простого сифона. (Рисунки любезно предоставлены ирригационным проектом Центральной Аризоны)

Здесь мы видим воду, текущую из верхнего резервуара и сливающуюся в нижний.Чтобы сифон работал непрерывно, высота верхней части (h) должна быть меньше атмосферного давления, а выходное отверстие нижней части (L 2 ) должно находиться ниже поверхности верхнего резервуара (L 1 ). . Сифонный канал также должен быть полностью заполнен и не содержать воздуха и паров жидкости. При нарушении любого из этих условий сифон перестанет работать. В идеальных условиях и при атмосферном давлении 34 фута (уровень моря) максимальная высота верхней части ноги ограничена примерно 33 футами.

Итак, если вы догадались, каково одно из наиболее распространенных применений сифона, которое мы видим каждый божий день? Это «Бесшумный бесклапанный фильтр для предотвращения сточных вод», запатентованный в Англии в 1819 году и более известный сегодня как унитаз со смывом.

Если вы посмотрите на многие современные туалеты сбоку, вы действительно сможете увидеть контур сифонной трубы. Высота верхней части ножки определяет статический уровень воды в чаше. При открытии промывочного клапана вода перетекает из бака в чашу, уровень воды поднимается, и вода начинает стекать в нижнюю ножку.Когда нижняя ножка полностью заполнена, система становится настоящим сифоном и заканчивается этим всасывающим звуком, когда резервуар и чаша пусты.

Сифон J под унитазом в ванной комнате часто называют «перевернутым» сифоном, но это совсем не сифон. Он полагается на вес воды в более длинной опускающейся ноге, чтобы заставить воду проходить через более короткую верхнюю ногу. После того, как унитаз полностью осушен, в нижней изогнутой части сифона остается немного воды, что предотвращает утечку канализационных газов обратно через канализацию.

Некоторые из лучших примеров перевернутых сифонов можно найти на Гавайях. Построенные в конце 1800-х — начале 1900-х годов, они переносят воду из оросительных канав через красивые долины, которые были слишком широки для водных акведуков. Перевернутые сифоны также довольно распространены в линиях передачи воды и сточных вод, которые должны опускаться вниз, чтобы пройти под шоссе или какое-либо другое препятствие, а затем снова подниматься с другой стороны.

Неудивительно, что настоящие сифоны широко используются для перемещения воды из одного места в другое.В конце концов, энергия, необходимая для их работы, бесплатна, и зачастую строительство наземной системы трубопроводов обходится дешевле. На двух фотографиях ниже показано инновационное приложение, использующее несколько сифонов для перекачивания воды из оросительной канавы. Каждый сифон питает отдельную борозду и исключает необходимость в шлюзовых затворах или других методах отвода воды.

Рис. 2. Система трубопроводов, демонстрирующая сифонный эффект.
Рис. 3. Трубопровод с восходящими и нижними опорами

Большие сифоны широко используются во всем мире при больших объемных расходах.В США многие водные и ирригационные акведуки используют комбинацию трубопроводов, туннелей, сифонов, перевернутых сифонов, каналов и канав для перемещения воды на много миль от источника к месту использования.

Эффект сифона

Пока трубопровод заполнен, напор насоса, необходимый для поддержания потока, равен напору из-за трения и увеличения высоты между выпуском насоса и выпуском трубопровода. Это правило остается в силе, даже если какая-то промежуточная точка имеет отметку больше, чем выходная точка трубопровода.

На рисунке 3 показана простая система трубопроводов, иллюстрирующая это правило. Причина того, что большая высота (h 2 ) между насосом и выпуском трубы не влияет на напор насоса, связана с восстановлением напора, обеспечиваемым «сифонным эффектом».

Теперь, h 2 необходимо учитывать при заполнении линии, но как только она будет заполнена полностью, нижняя колена аннулирует свою дополнительную высоту, и высота, наблюдаемая насосом, будет h2. Если нижняя ветвь не протекает полностью, требуемый напор будет равен величине трения плюс сумма h 1 и h 2 .Основное различие между настоящим сифоном и сифонным эффектом заключается в том, что последний сам по себе не поддерживает поток.

Трубопровод с несколькими последовательными ветвями вверх и вниз. В этом примере каждая нижняя ветвь создает сифонный эффект, и общий напор, наблюдаемый насосом после заполнения линии, равен h 1 плюс трение в линии из-за потока.

Хотя системы трубопроводов, которые поднимаются и опускаются, могут использовать эффект сифона, они также уязвимы для скопления увлеченного или растворенного воздуха в верхних точках.При неправильной вентиляции воздушные карманы могут уменьшить, а в некоторых случаях полностью перекрыть поток через систему. Вероятность этого увеличивается в системах трубопроводов с несколькими опорами вверх и вниз. Если в этих верхних областях остается некоторое количество воздуха, но поток сохраняется, высота подъема, необходимого для поддержания потока, будет равна h 1 плюс сумма высот воздушных карманов в каждой нижней части.

Отпечатки классических статей Pumps & Systems заполняют пробел в нашей отрасли: основная информация для начинающих пользователей насосов.Если у вас есть полезная статья для обучения новых сотрудников или освежения знаний основам, сообщите нам об этом по адресу [email protected]

Сифонирование физики — Закон Торричеллиса

Хорошо, поговорим о сифонах и законе Торричелли. Итак, сначала, что такое сифон? Что ж, сифон — это трубка, которую я вставляю в бассейн с водой или другой жидкостью, а затем вытаскиваю из верха, а затем я опускаю другой конец этой трубки ближе к земле, чем трубка в воде.И вот что происходит: если я могу инициировать поток, если я могу заставить эту жидкость течь вверх, так что она поднимается вверх, а затем падает вниз, она потянет за собой остальную жидкость. И поэтому люди будут использовать это для опорожнения бассейнов, а иногда и для опорожнения газовых баллонов, но это очень важный физический процесс, в котором используется принцип Бернулли. Каков закон Торричелли? Закон Торричелли назван в честь итальянского физика Евангелисты Торричелли, который вывел его в 1643 году, и он сказал, что если вы возьмете емкость с жидкостью, и у вас будет отверстие на дне, то жидкость вытечет из этого отверстия. с той же скоростью, с которой он двигался бы, если бы просто взял жидкость сверху и уронил ее.

Теперь направление будет другим, если я возьму жидкость сверху и уроню ее, она пойдет вниз. Но если у меня есть резервуар, и я проделываю в нем дыру, жидкость будет течь горизонтально, но скорость такая же, и это закон Торричелли. Хорошо, давайте продолжим и рассмотрим проблему, связанную с сифоном, и посмотрим, где возникают эти вещи Торричелли, а также где Бернулли появляется постоянно. Хорошо, давайте рассмотрим эту проблему с сифоном прямо здесь, у меня есть бассейн с водой, мы просто примем его за воду, хотя это может быть любая другая жидкость, и у меня есть шланг, я положил его конец шланга в точке c внизу на дне резервуара с водой, который находится на 5 метров ниже поверхности, затем я вытаскиваю его вверх и наружу.Он должен пройти через край контейнера, это точка b, которая находится на 2 метра над поверхностью, а затем я опускаю другой конец до точки d, которая находится на 8 метров ниже поверхности. Причина, по которой сифон будет работать, заключается в том, что жидкость будет выходить здесь в более низкой точке гравитационного поля, чем земля, чем здесь, где она вошла. энергия, которая мне нужна, чтобы преодолеть этот потенциальный барьер. Теперь, если я просто оставлю эту штуку здесь, она ничего не сделает.Я должен сначала инициировать поток, хорошо, и способ, которым я это делаю, заключается в том, что я должен поставить насос здесь и выкачать немного воздуха в точке d, или я просто использую свой рот и очень быстро сосу его подтянуть жидкость до точки b, чтобы понять, что она может упасть. А затем, как только я инициировал этот поток, я просто отхожу, и весь контейнер опустеет сам. Хорошо, как мы собираемся определить реальные цифры, связанные с этой проблемой? Что ж, оказывается, принцип Бернулли — это именно то, что нам нужно.Принцип Бернулли: давайте, я написал его здесь, теперь я написал его для случая постоянной плотности, что хорошо для воды, потому что вода почти несжимаема. Очень, очень сложно изменить плотность воды, для этого нужно большое давление, а этого у нас здесь не будет. Итак, у нас есть давление плюс плотность, умноженное на ускорение из-за силы тяжести, умноженное на высоту, плюс квадрат скорости половинной плотности является константой.

Теперь мы можем интерпретировать это точно так же, как сохранение энергии.Давление представляет собой своего рода потенциальную энергию, связанную с самой жидкостью, rho gh представляет собой потенциальную энергию гравитации, как и mgh, за исключением того, что I делится на объем, что, по сути, мы всегда делаем с жидкостями. Половина в квадрате родов — это как половина в квадрате кинетической энергии. Итак, это просто сохранение энергии, как и в случае практически всех проблем сохранения энергии, мы собираемся подойти к этому, найдя две разные точки. 1 момент, когда все это выражение действительно простое, и я могу оценить его, даже не пытаясь, и я буду знать все числа, которые я могу просто записать, и это то, что дает мне константу.И другой пункт, который содержит информацию, которую я хочу знать, и затем я просто говорю, хорошо, что они должны быть такими же. А потом я решу уравнение и получу все, что захочу. Хорошо, самая сложная часть этой проблемы, по сути, любая ее часть — это ее настройка, попытка решить, какие части мы хотим использовать и что мы знаем об этих частях. Я просто хочу показать вам, как это настроить, и дам вам ответы, но я проведу полный подробный расчет.

Хорошо, давайте перейдем к части a, часть a запрашивает у нас манометрическое давление для инициирования потока. Теперь помните, что манометрическое давление — это давление минус атмосферное давление. Теперь мы сказали, что для того, чтобы инициировать поток, нам нужно будет всосать конец этого шланга в точке d. Это означает, что давление здесь в точке b должно быть меньше атмосферного, поэтому манометрическое давление будет отрицательным. Хорошо, теперь, когда у нас инициирован поток, вода должна доходить до этой точки, как раз прямо в этой точке.Он еще не сдвинется с места, но будет приближаться к этому моменту. И я хочу знать давление прямо здесь, хорошо. Итак, мне нужны две разные точки в этом потоке жидкости, чтобы применить к ним принцип Бернулли. Хорошо, давайте посмотрим, очевидно, что я должен использовать точку b как одну из них, потому что я хочу давление в точке b, и как еще я собираюсь это получить? Какой еще пункт мне следует использовать? Что ж, оказывается, точка а — лучший вопрос, почему? Ну, потому что независимо от того, начал ли я точку потока a, она связана с водой, которая почти не движется прямо здесь на нулевой высоте.Обратите внимание, что все высоты измеряются относительно поверхности воды. Это означает, что поверхность воды, которую я могу взять на высоте 0, тогда высота точки b будет 2 метра, высота точки c будет отрицательной 5, а высота точки d будет отрицательной 8.

Верно, так что моя восьмерка будет равна 0 в точке а, моя скорость будет равна 0 в точке а, и какое у меня будет давление? Что ж, единственное, что оказывает влияние на воду в точке а, — это атмосфера. Таким образом, это будет атмосферное давление, и это означает, что все эти 3, сложенные вместе, сумма Бернулли будет равняться p атмосфере, хорошо, так что это в точке a.В пункте b что у меня есть? Ну, черт возьми, я получил давление, я просто хотел запустить поток, поток еще не начался. Итак, моя скорость равна 0 в точке b, но мой рост равен 2, и поэтому все, что мне нужно сделать, это найти минус p в атмосфере, и если вы пройдете через числа, вы обнаружите, что датчик p, который равен p минус p атмосферный, отрицательный 19,600. Паскаль заметил, что оно отрицательное, а это означает, что давление меньше p атмосферного. Хорошо, давайте перейдем к части b, поэтому часть b спрашивает нас о скорости потока.Как только поток был запущен, теперь он течет нормально, так что это не похоже на часть а, где я принял скорость равной 0.

Хорошо, поэтому мне нужно знать скорость потока, хорошо, снова я хочу использовать точку А в качестве одной из моих точек, потому что точка А по существу не движется, потому что бассейн намного больше, чем шланг. Я имею в виду, что поток может течь через шланг, но эта поверхность всего бассейна опускается очень медленно, поэтому я просто проигнорирую это. Хорошо, у меня все еще есть p атмосферного в точке a, но какую точку я должен использовать, чтобы определить скорость потока? Хорошо, это немного сложно, хорошо, теперь, когда вы видели пару раз, вы привыкаете к этому, это имеет смысл, но это может быть не то, о чем вы подумали или о чем вы бы подумали.Мы собираемся использовать точку d, причина, по которой мы собираемся использовать точку d, заключается в том, что точка d открыта для атмосферы, а это означает, что ее давление должно равняться атмосферному давлению. Обратите внимание, что это неверно в точке b или в точке c. Я не знаю, какое там давление, поэтому не хочу использовать эти очки. Но в точке d я знаю, что давление p атмосферное, я знаю, что высота отрицательная 8, и я знаю, ну, я не знаю скорости, но это то, что я хочу. Половина в квадрате, теперь обратите внимание, что здесь происходит, и это на самом деле закон Торричелли, заметьте, он исходит непосредственно из принципа Бернулли, который является одной из приятных сторон принципа Бернулли.Как только вы его получите, вы сможете смахнуть всех со стола, потому что Бернулли дает вам все.

Хорошо, p атмосферный ушел, и посмотрите, что у нас здесь, плотность будет отменена, так что это даст нам rho g8, равное половине rho v в квадрате. Плотности сокращаются, и это даст нам v, равное квадратному корню 2g8. Теперь, когда 8 — это действительно высота, это должно быть знакомо по кинематике. Скорость равна квадратному корню 2 gh, и это именно то, что мы получаем, когда что-то роняем, так что это закон Торричелли.Вот почему это правда, потому что эти два давления отменяются. Хорошо, вот почему это правда, это прямо от Бернулли, очень, очень хороший, конечно, ответ, если вы просто вставите цифры, я думаю, это 12,54 метра в секунду. Хорошо, давайте перейдем к части c, я хочу знать давление в точке b во время потока. Хорошо, это довольно просто, хорошо, теперь, когда мы вроде как прошли через часть b, которая, я думаю, является самой сложной. Часть c довольно проста, я хочу знать давление в точке b, так какую точку я собираюсь использовать? Я собираюсь использовать точку b, какую еще точку мне следует использовать?

Хорошо, если я хочу узнать давление в точке b, я буду использовать a и b, потому что a прост, а b содержит нужную мне информацию.Итак, я просто подключу, очевидно, снова, это будет просто p атмосферное, а затем для b у меня будет давление, которое я ищу, у меня будет высота, которая равна 2, и у меня будет v. это ответ, который я получил в части b, потому что поток через весь шланг имеет одинаковую скорость, так что мы готовы к этому. Подставьте все числа, и мы получим давление для части c, равное 3325 Паскаля. Хорошо, что в связи с этим ответом для части c важно отметить то, что это давление должно быть положительным.Обратите внимание, что он не запрашивает манометрическое давление, здесь мы не вычисляем манометрическое давление, мы вычисляем полное давление. Общее давление всегда должно быть положительным, теперь это давление здесь очень мало, я имею в виду, что 3,325 — это не обязательно небольшое число, но если вы сравните его с атмосферным давлением 101,325, это действительно очень мало. Так что это так близко к 0, почему? Потому что точки b и d здесь самая высокая часть и часть, где он выходит из шланга, находятся на расстоянии 10 метров друг от друга.

Самый высокий столб воды, который может выдержать атмосфера на Земле, равен 10.34 метра чуть больше этого. Вот почему это давление так мало, если эта разница в высоте будет более 10,34 метра, тогда процесс откачки не будет работать так, как мы предполагали. По сути, скорость потока через шланг не будет постоянной на всем протяжении воды, на самом деле она увеличится, когда она будет течь здесь, и она не заполнит весь шланг — это будет более сложная проблема. И это потому, что это атмосфера, которая движет всем этим, а атмосфера не может поддерживать больше 10.34 метра. Так что это просто повод подумать, не все проблемы, которые вы решаете таким образом, действительно сработают. Хорошо, на такой высоте эта разница в высоте должна быть достаточно небольшой, чтобы ее поддерживала атмосфера. Хорошо, давайте перейдем к части d, часть d запрашивает у нас манометрическое давление в точке c во время потока. Опять же, довольно просто, я хочу узнать некоторую информацию о точке c, я собираюсь использовать точку c. Точка а проста, как всегда, я собираюсь использовать точку А, и поехали.Таким образом, у нас будет p атмосферное в точке a, в точке c у нас будет давление, которое мы ищем, у нас будет высота отрицательная 5, и у нас будет эта половина rho v в квадрате. Если v — это то же самое, что мы нашли в части b, мы просто подключим эти вещи и решим для манометрического давления, которое равно давлению минус p атмосферное.

Помните, что это то, что такое манометрическое давление, и ответ, который мы получаем для части d, будет отрицательным. 29 400 Паскаля обратите внимание, что это отрицательное значение, что означает, что давление меньше атмосферного.Это означает, что если я возьму свой палец и воткну его прямо здесь, шланг попытается его всосать. Это отрицательный момент, который говорит мне, что шланг всасывает воду. Хорошо, это как работает сифон, и вот как проявляется закон Торричелли.

Что такое сифон или сифон? Определение, значение, работы, эффекты, использование

Сифон или Сифон — наиболее широко используемый прибор в механике жидкости .Если есть , то два резервуара находятся на разных высотах и ​​между ними стоит преграда . Как жидкость может быть перенесена из более высокого резервуара в более низкий резервуар?

Здесь сифон играет важную роль для перекачки жидкости?

Что такое

Сифон или Сифон? Определение, значение

Основы и значение сифона

Сифон в основном представляет собой перевернутую U-образную трубку или трубу, заполненную водой .Заполнить трубу или трубку просто, и это можно сделать разными способами. Это то же самое, что и заливка насосов.

  • Каждый сифон имеет две ножки . Одна длинная по отношению к другим,
  • Длинная нога соединена с резервуаром , находящимся на более высоком уровне n
  • Другая нога соединена с баком , находящимся на более низком уровне
  • Действие зависит от нескольких факторов, таких как силы сцепления или перепады давления и т. д.

Введение сифона или сифона

Определение сифона или сифона

Сифон представляет собой перевернутую U-образную трубу или трубу, используемую для перекачки жидкости из резервуара, расположенного выше, в резервуар, расположенный ниже, когда оба резервуара разделены перегородкой высокого уровня.

Функция сифона

Назначение Сифона:

  • Если два резервуара находятся на разной высоте и между ними есть барьер, сифон используется для перекачки жидкости из резервуара, расположенного на более высоком уровне, в резервуар на более низкой высоте.
  • В результате жидкость непрерывно проходит из резервуара на более низкий уровень.
  • Для переноса жидкости внешняя энергия не требуется.
  • Поток продолжается до тех пор, пока уровень воды не достигнет выходного конца сифонной трубки.

Сифон сифон базовый

История сифона

Самое раннее известное их использование восходит к египтянам примерно в 1500 году до нашей эры. Тесибий Александрийский изобрел пригодный к употреблению сифон.

Разница между сифоном и протекающим ведром

Как отличить сифон от дырявого ведра? Все очень просто! Основное отличие сифона от дырявого ведра:

  • Перекачка жидкости происходит без каких-либо отверстий в резервуарах, даже если протекающее ведро означает много отверстий.
  • Жидкость переместилась в резервуар более высокого уровня перед сливом в резервуар более низкого уровня.

Как работает сифон

или сифон?

Когда мы обсуждаем принцип работы сифона, есть несколько вещей, которые приходят нам в голову?

  • Почему поднимается уровень жидкости?
  • Почему жидкость течет непрерывно?

Давайте попробуем проанализировать, чтобы понять философию работы сифона.

Шаг № 1: Атмосферное давление и вакуум

Возьмем трубку, у которой один конец закрыт, а другой конец открыт.Теперь заполните трубку жидкостью и поднимите закрытый конец, а нижний конец погрузите в резервуар с жидкостью.

Если мы внимательно рассмотрим трубку, мы увидим, что жидкость в трубке остается на определенной высоте. Но если еще увеличить высоту трубки, уровень воды больше не поднимется.

Почему?

Это потому, что эта высота зависит от:

  • плотность жидкости и
  • давление воздуха вне трубки.

Давление воздуха уменьшается с высотой или возвышением.Это причина; мы сталкиваемся с затруднением дыхания на вершине горы.

Давление с отметкой

Посмотрите на диаграмму ниже,

Атм. Давление Вакуум

  • C = Вершина сифона, т.е. самая высокая точка сифона
  • R = Резервуар или резервуар, удерживаемый на более высоком уровне
  • L = Резервуар, поддерживаемый на более низкой высоте
  • H = Разница высот между резервуар, H и вершина, C

На этой диаграмме точка C находится на определенной высоте от поверхности резервуара H.Это означает, что высота увеличивается к вершине C; давление будет снижаться постепенно. В точке C давление будет ниже атмосферного, вода поднимется в более коротком столбе, и начнется поток жидкости.

Согласно теоретическим расчетам, воздух выдерживает высоту жидкости до 10 метров (32 фута воды), и до этого сифона будет работать.

При дальнейшем увеличении высоты трубки растворенный воздух и другие газы выйдут наружу и образуют вакуум на вершине и нарушат непрерывность потока жидкости.В результате сифон работать не будет.

Шаг № 2: Работа с силами сцепления

Если мы проанализируем воду, мы увидим, что оба конца сифона имеют одинаковое давление, то есть атмосферное давление.

Как вы думаете, атмосферное давление является основным фактором, влияющим на работу сифона? Нет, сифон может работать даже в вакууме. Однако это применимо только к очень вязким жидкостям.

Сифонная цепь модели

Молекулярное притяжение в жидкостях с высокой когезией очень велико, и они могут поддерживать цепное действие в перевернутой трубке и поддерживать непрерывный поток.

Шаг № 3: Разница гравитационного потенциала

Как вы думаете, атмосферное давление или разница в весе жидкости поддерживает поток внутри сифона? Нет!

Все дело в разности гравитационных потенциалов. Между уровнем жидкости в резервуаре и на выходе из сифона будет разница потенциалов гравитации. Эта разница делает систему несбалансированной и сохраняет потенциальную энергию. В результате поток жидкости продолжится.

Давайте сосредоточимся на двух факторах: атмосферном давлении и высоте трубы. Теперь более высокая колонна соединяется с нижним резервуаром.

  • Высокий столб воды находится на нижнем уровне резервуара
  • Обычно сила тяжести тянет жидкость вниз
  • Столб жидкости вниз означает снижение давления в верхней части сифона
  • Снижение давления приведет к дисбалансу маленькая колонна
  • В более короткой колонне также будет сила тяжести
  • Эта сила тяжести сравнительно меньше по сравнению с пониженным давлением
  • Таким образом, более короткая колонна поднимется к верху сифона

Следовательно , жидкость начинает непрерывно перетекать из резервуара, расположенного выше, в резервуар, расположенный ниже.

Математическое выражение Сифона

Рассмотрим,

  • p: перепад давления между двумя точками,
  • ρ : плотность жидкости,
  • g : ускорение свободного падения
  • v: скорость воды на дне сифона
  • z: высота
  • g: ускорение свободного падения

Следовательно, как мы все знаем,

Это выражение получено из, уравнения Бернулли

Пример расчета сифона

Проблема

Рассмотрим сифон для слива воды из бака Т1.

  • Диаметр сифона = 4 см,
  • Выходной конец сифона находится на 2 м ниже поверхности резервуара, T1
  • Пиковая точка вершины находится на 1,5 м над поверхностью воды.

Рассчитайте нагнетание и давление жидкости в точке нагнетания. Пренебрегайте трением.

Данные

Расчет сброса

Диаметр трубы, d = d1 = d2 = d3 = 4 см = 0,04 м

Используемая формула

Уравнение Бернулли для потока без трения:

Разряд (Q) = площадь поперечного сечения x скорость

Расчеты

Математическое выражение сифона

Мы применим уравнение Бернулли в точках 1 и 3,

В точке 1 (уровень энергии жидкости на поверхности резервуара)

  • Давление = p1 = 0 Н / м2
  • Высота = z1 = 0 м
  • Скорость = v1 = 0 м / сек

В точке 3 (уровень энергии жидкости в точке нагнетания)

  • Давление = p3 = 0 Н / м2
  • Высота = z3 = -2 м
  • Скорость = v3 =?

Следовательно,

p / ρg + v 2 / 2g + z = Константа

Следовательно, учитывая пункты 1 и 3, применяя уравнение Бернулли

  • p1 / ρg + v1 2 / 2g + z1 = p3 / ρg + v3 2 / 2g + z3
  • 0 + 0 + 0 = 0 + v3 2 / 2g + z3
  • 0 = v3 2 / 2g + z3
  • 0 = v3 2 / 2g + (- 2)
  • v3 2 / 2g = 2
  • v3 2 = 2 x 2g
  • v3 2 = 2 х 2 х 9.81
  • v3 2 = 39,24
  • v3 = 6,3 м / с

Разряд, Q

  • Q = Площадь x Скорость
  • Q = π d3 2 /4 x v3 [как Площадь = π d3 2 /4]
  • Q = 3,14 x 0,04 2 /4 x 6,3 [как d = 0,04] ​​
  • Q = 0,00791 м 3 / с
  • Q = 28,5 м 3 / час

Применяя теорию Бернулли, в точках 1 и 2,

P2 = 0 Н / м 2 (г)

z2 = 1.5 м

v2 = v3 = 6,3 м / сек (т.к., сечения такие же)

Запишем уравнение

  • p1 / ρg + v1 2 / 2g + z1 = p2 / ρg + v2 2 / 2g + z2
  • 0 + 0 + 0 = p2 / ρg + v2 2 / 2g + z2
  • 0 + 0 + 0 = p2 / ρg + 6,3 2 / 2g + 1,5
  • 0 = p2 / ρg + 6,3 2 / 2g + 1,5
  • p2 / ρg = — 2,02 — 1,5
  • p2 / ρg = — 3,52
  • p2 = — 3,52 x ρg
  • p2 = — 3,52 x 1000 x 9.81 Н / м 2 (г)
  • p2 = — 34531,2 Н / м 2 (манометрическое давление)

Следовательно, давление в точке 2 составляет -34531,2 Н / м 2 (манометрическое давление)

Абсолютное давление в точке 2 = 101325 — 34531,2 = 66793,8 Н / м 2 (абсолютное давление)

Обратный сифон

Когда сифон используется как U-образная или U-образная труба, вместо перевернутой U-образной трубы, он называется перевернутым сифоном.

  • Используется в соответствии с требованиями к пропусканию жидкости по дороге.Этот перевернутый сифон установлен под дорогой
  • Здесь жидкость полностью заполнила трубу
  • Течение происходит за счет давления, а не потока силы тяжести.

Обратный сифон

Использует сифона

Используется в следующих случаях

  • Для перекачки воды или любой жидкости из одного резервуара в другой резервуар, разделенный барьером, холмами, гребнем и т. Д.
  • Для опорожнения резервуара для жидкости, у которого нет выхода
  • Для опорожнения плотины, у которой нет шлюзовых затворов или любые другие выходы
  • Для опорожнения канала, у которого нет шлюзовых ворот или выходов.
  • Для отвода сточных вод или ливневых вод под магистрали или ручьи широко используются перевернутые сифоны.
  • Сточные или ливневые воды под автомагистралями или любыми ручьями можно отводить с помощью перевернутого сифона.
  • Сифон может очищать до определенного уровня жидкости. Он просто берет прозрачную жидкость, не нарушая осаждения на дне или взвешенных твердых частиц на поверхности.
  • Сифон помогает системе орошения подавать контрольную воду из канала на посевные площади.
  • Применение муниципальных водопроводов
  • Эффект сифона восстанавливает напор насоса из-за незначительных потерь при изменении высоты.

Применение сифона

Недостатки сифона

Используется в следующих случаях:

  • Перекачка жидкости во многих случаях неэффективна для сифона из-за времени. Это занимает много времени. Использование помпы сэкономит время.
  • В случае перевернутого сифона потеря напора больше в канализационной системе
  • В случае перевернутого сифона осаждение или заиление могут заблокировать трубу.

Заключение

Итак, мы изучили сифон вместе с различными принципами работы.А как насчет вас, вы бы хотели проверить свои знания?

Дальнейшее изучение

См. Наши самые интересные статьи,

Отрицательное давление и первый водяной сифон высотой более 10,33 метра

Abstract

Сифон — это устройство, которое используется для слива емкости, при этом вода поднимается внутри шланга в форме перевернутой буквы U, а затем спускается к точке слива, расположенной ниже начального уровня воды. Сифон — первое из ряда изобретений древних, задокументированных примерно двумя.000 лет назад Герой Александрийский в его трактате «Пневматика», и хотя объяснение, данное Герой, было по существу правильным, в настоящее время ведутся споры о механизме, лежащем в основе работы этого устройства. Обсуждения, касающиеся физики сифона, обычно касаются таких понятий, как абсолютное отрицательное давление, сила сцепления жидкости и возможность работы сифона в вакууме или при наличии пузырьков. Торричелли понимал принцип работы барометра и невозможность откачки воды из колодцев глубже 10.33 мес. Следуя идеям Торричелли, также невозможно построить сифон, который заставляет чистую воду подниматься выше 10,33 м. В этой работе мы сообщаем о первом сифоне, который заставляет воду (с поверхностно-активным веществом) подниматься выше торричеллианского предела. В связи с появлением сока в деревьях мы построили сифон длиной 15,4 м, который показывает, что абсолютное отрицательное давление не запрещено, что когезия играет важную роль в передаче сил через жидкость и что поверхностно-активные вещества могут способствовать транспортировке воды в метастабильный режим отрицательных давлений.

Образец цитирования: Вера Ф, Ривера Р., Ромеро-Мальтрана Д., Вильянуэва Дж. (2016) Отрицательное давление и первый водный сифон высотой более 10,33 метра. PLoS ONE 11 (4):
e0153055.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153055

Редактор: Дэвид Уорбертон,
Университет Южной Калифорнии, США

Поступила: 09.06.2015; Дата принятия: 22 марта 2016 г .; Опубликовано: 7 апреля 2016 г.

Авторские права: © 2016 Vera et al.Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в документе и его файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Авторы выражают признательность за финансовую поддержку со стороны FONDECYT Projects 1151257 и 1151169, а также DGIP-PUCV.Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Заинтригованный существованием вакуума, в 1644 году Торричелли изобрел ртутный барометр, установив концептуальную связь между весом нашей атмосферы и невозможностью откачивать воду из колодцев глубиной более 10 метров.Торричелли понял, что создание частичного вакуума в верхней части вытяжной трубы позволило атмосферному давлению в нижней части скважины подтолкнуть жидкость к подъему к зоне более низкого давления, создаваемой насосом. Таким образом, было бы невозможно перекачивать или поддерживать столб воды выше 10,33 м внутри сифона или барометра, поскольку это означало бы абсолютное отрицательное давление. Тем не менее существуют ртутные барометры с абсолютным отрицательным давлением [1]. Более того, около ста лет назад принятое в настоящее время объяснение образования сока внутри деревьев бросило вызов идеям Торричелли [2].В настоящее время хорошо известно, что крошечные поры в листьях могут создавать отрицательное давление внутри ксилемы дерева, которое может подтягивать водяные столбы к высотам, намного превышающим предел Торричелли.

Капиллярные силы, возникающие в порах листьев, передаются за счет сил сцепления между молекулами воды и могут выдерживать вес водяных столбов более ста метров. Вода внутри капилляров ксилемы перекачивается за счет транспирации на листьях в процессе, описываемом теорией когезионного натяжения [3–5].Вода под абсолютным отрицательным давлением должна закипать при температуре окружающей среды, образуя пузырьки, которые устранят силы сцепления. Однако природа предоставляет деревьям некоторые не совсем понятные механизмы, которые запрещают зарождение пузырьков и даже позволяют пополнять капилляры после эмболии [6, 7].

Влияние сил, создаваемых разницей давления на жидкости, обычно объясняется только толкающими силами, потому что многие люди не верят, что жидкости способны вытягивать.Несколько лет назад в журнале Discovery Magazine в сообщении о механизме, используемом деревьями для подъема воды, упоминалось о существовании негативного давления и подвергалось критике со стороны нескольких ученых в адрес журналиста. К счастью, она написала вторую колонку [8] после того, как спросила мнение уважаемых ученых в области физики и ботаники, что привело к истории, полной противоречий между экспертами. Главный вывод заключался в том, что отрицательное давление действительно существует, и что у сообщества физиков все еще есть проблемы с признанием существования отрицательного давления, что является хорошо установленным фактом для ботаников.

Идея жидкости, которая может только толкать, естественным образом вытекает из «модели идеального газа», где единственный доступный механизм передачи импульса — это столкновения между атомами или молекулами. В этом сценарии можно уменьшить давление, снизив плотность жидкости до точки, где больше не осталось жидкости, или снизив кинетическую энергию ее молекул до точки, где все молекулы остановятся и нет обмена импульсом. В этой модели оба случая соответствуют ситуации нулевого давления, которое нельзя далее понизить.Именно в этом контексте тянущие силы или отрицательное давление абсурдны. Однако, если есть силы притяжения, тянущие (а не толкающие) молекулы или атомы, тогда отрицательные давления прекрасно определяются. Поскольку межмолекулярные силы притяжения действительно существуют, при вытягивании жидкости ожидается появление отрицательного давления. Следует отметить, что, хотя эта тема является спорной, отрицательные давления часто измеряются для каталогизации свойств жидкостей [4, 9–12].

Базовая концептуальная связь между закачиванием сока в деревья и объяснением, данным Герой о рабочем механизме за сифонами, послужила мотивацией для попытки продемонстрировать существование абсолютного отрицательного давления, построив первый сифон, способный поднимать воду над якобы невозможная высота 10.33 мес.

Движущая сила в сифонах

Герой правильно объяснил, что сифоны приводятся в движение дисбалансом веса между водяными столбами [13], но в настоящее время ведутся споры между людьми, которые считают, что сифоны управляются разницей давления, и людьми, которые считают, что сифоны являются движимый силой тяжести. Дискуссия также поляризована между людьми, которые считают, что толкающий механизм давления является единственным механизмом, передающим силы внутри жидкостей, и теми, кто считает, что молекулярные тянущие силы также могут играть важную роль [14–19].

Чтобы определить движущую силу, которая перемещает воду в сифоне, мы начнем с рассмотрения статического случая, когда выпускной конец шланга удерживается закрытым с помощью пробки. В этой ситуации стопор создает силу, которая позволяет создавать нулевые результирующие силы на любой части жидкости. В этой статической ситуации давление внутри шланга в точках B и D на рис. 1 соответствует атмосферному давлению p 0 и весу жидкости внутри сегмента шланга между D и выпускным концом шланга. в точке E (показано черным на минималистском сифоне на рис. 1b) плюс сила, действующая на этот сегмент из-за атмосферного давления в точке D, точно уравновешиваются силой, создаваемой стопором в точке E.После удаления пробки вес этой порции жидкости (которая соответствует действующей силе на этот сегмент) заставляет ее падать, что, в свою очередь, снижает давление в точке D, создавая градиент давления, который приводит в движение сифон. Таким образом, значение атмосферного давления p 0 не имеет значения, и сила, которая поддерживает движение жидкости, может возникать из толкающих сил, создаваемых столкновениями молекул воздуха на открытой поверхности жидкости в точке B и / или тянущее усилие, возникающее за счет сил сцепления между молекулами жидкости, которые передаются падающей частью жидкости.

Области абсолютного отрицательного давления присутствуют в ртутных барометрах с высотой колонн более 760 мм и в ртутных сифонах, работающих в вакууме [9, 20]. Недавно было продемонстрировано, что сифон с использованием ионной жидкости перемещает жидкость из одного контейнера в другой внутри вакуумной камеры [21]. Этот сифон представляет собой отличный пример, показывающий, что атмосферное давление не имеет значения, потому что в этом эксперименте нет внешних толкающих сил, а основная сила, которая заставляет жидкость двигаться, может быть только силой тяжести.Кроме того, начальное движение неуравновешенной части жидкости может быть передано только за счет когезионных тянущих сил. С другой стороны, поискав в Интернете по запросу «Заливка и откачивание газа», можно найти видео от Flinn Scientific с газовым сифоном, который представляет собой отличный пример сифонного действия, передаваемого исключительно за счет толкающих сил, связанных с атмосферным давлением, в котором начальный градиент давления — и источник энергии, поддерживающий движение жидкости — снова создается весом неуравновешенной части газа, схематично показанной в правой части рис. 1b.Все сифоны приводятся в движение весом этой несбалансированной колонны, и, если не брать в расчет крайние примеры сифонов в вакууме или газовых сифонов, силы, передаваемые внутри жидкости, представляют собой смесь сил давления, которые толкают, и сил сцепления, которые притягивают.

Пузыри и наши первые эксперименты

Деревья часто страдают и восстанавливаются после эмболий, но для сифонов образование пузырей в режиме отрицательного давления является смертельной проблемой. Пузырьки могут существовать в сифоне, работающем в режимах положительного давления, до тех пор, пока масса жидкости внутри правой и левой частей шланга различна.Сифон, поднимающий воду на высоту более 10,33 м, должен иметь области отрицательного давления, в которых жидкость находится в метастабильном состоянии и может кипеть при температуре окружающей среды. Для этих сифонов присутствие или зарождение пузырька отключило бы силы сцепления, и, следовательно, сифонное действие прекратилось бы.

Чтобы избежать наличия пузырьков воздуха в наших экспериментах, 31-метровый шланг, лежащий на земле, был заполнен путем откачивания водопроводной воды из контейнера. Затем шланг подвешивали за оба конца в почти вертикальном положении, его встряхивали и оставляли подвешенным на несколько дней, чтобы оставшиеся пузырьки в жидкости поднялись к концам шланга.Чтобы построить сифон, показанный на рис. 2, мы опустили оба конца, оставив их закрытыми и направленными вверх, что предотвратило перемещение скопившихся там пузырьков к основной части шланга. Средняя область была поднята с помощью рамы в форме полукруглой дуги, чтобы получить сифон с высотой H около 15 м между точками B и C на рис. 2. Эта процедура сформировала U-образные формы на обоих концах шланга. и позволил нам улавливать пузыри в концевых сегментах шланга. Эти U-образные формы затем погружались в емкости, предварительно заполненные водопроводной водой, и сифон был готов к открытию клапанов в точках A и E.

В наших первых экспериментах один из контейнеров был поднят, и после открытия клапанов наблюдался поток воды с обоих концов шланга, что явственно свидетельствовало о формировании пузырьков в верхней части сифона. После множества неудачных попыток нам удалось построить рабочий сифон. Чтобы подтвердить работу сифона высотой более 10 м, мы решили поменять высоту контейнеров, чтобы наблюдать изменение направления потока воды, и добавили кокосовое молоко, чтобы улучшить видимость воды.Однако во всех последующих экспериментах пузырек образовывался после открытия клапанов. Мы предположили, что присутствие поверхностно-активного вещества в посудомоечной машине, которое использовалось для очистки шланга в нашем первом успешном эксперименте, помогло предотвратить превращение пузырьков воздуха в центры зародышеобразования. Эта идея была подкреплена тем фактом, что поверхностно-активные вещества являются побочными продуктами целлюлозной промышленности и что деревья имеют механизмы, предотвращающие образование пузырьков при отрицательном давлении.

Предотвращение образования пузырьков

Понимание роли пузырьков газа, действующих как центры зародышеобразования, является ключом к разработке успешных экспериментов, которые перекачивают воду в метастабильное состояние с абсолютным отрицательным давлением, как сообщает доктор.Алан Хейворд в 1970 году. Хейворд построил первый механический насос, который поднимал воду на высоту более 10,33 м. Используя короткие периоды высокого давления, он уменьшил размер пузырьков, которые могли действовать как центры зародышеобразования, чтобы избежать пузырей воды в части цикла откачки с отрицательным давлением [10, 11].

Широко признано, что нормальное кипение происходит в основном в пузырьках, прилипших к щелям в стенках контейнера, а также было показано, что пузырьки, захваченные внутри целлюлозных волокон, играют важную роль в качестве центров зародышеобразования в газированных напитках [10, 22, 23] .Кроме того, известно, что ПАВ способствуют кипению воды при 100 ° С [24, 25]. Чтобы лучше понять роль поверхностно-активных веществ в предотвращении образования пузырьков в столбе воды при отрицательном давлении, было проведено несколько простых экспериментов по изучению влияния поверхностно-активных веществ посудомоечных машин на образование пузырьков газированных напитков.

На рис. 3 показаны чашка Петри и две перевернутые пробирки, наполненные газированной водой. Кусок бумаги помещали под каждую пробирку, увеличивая выделение CO 2 из-за наличия пузырьков воздуха, захваченных в целлюлозных волокнах бумаги, которые могут действовать как центры зародышеобразования.Под пробиркой слева был помещен обычный лист бумаги, а под трубкой справа был использован кусок бумаги, смоченный поверхностно-активным веществом для посудомоечной машины. Этот простой эксперимент показывает, что целлюлозные волокна в обоих листах бумаги действуют как центры зародышеобразования и что поверхностно-активное вещество резко изменяет процесс образования пузырьков, увеличивая скорость образования пузырьков и уменьшая размер пузырьков. На левой панели показана более высокая скорость образования пузырьков, создаваемых целлюлозными волокнами, смоченными поверхностно-активным веществом, сразу после того, как оба куска бумаги были вставлены под пробирки.На правой панели показан больший объем CO 2 , захваченный в верхней части правой пробирки после того, как сильное образование пузырьков, вызванное поверхностно-активным веществом, начинает уменьшаться. Из этого эксперимента ясно, что поверхностно-активное вещество способствует дегазации жидкости, и его присутствие может объяснить, почему наш сифон работал в режиме отрицательного давления.

Рис. 3. Воздействие целлюлозных волокон (под левой пробиркой) и целлюлозных волокон, смоченных поверхностно-активным веществом (под правой пробиркой), на CO 2 , кипящее в газированной воде.

Левая панель: сразу после того, как два листка бумаги были вставлены под пробирки. Правая панель: 48 секунд спустя. Фильм об этом эксперименте доступен в качестве дополнительного материала в онлайн-версии статьи.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153055.g003

Не совсем понятно, как деревья предотвращают кипение, когда сок находится под напряжением, и распространено предположение, что вода, поступающая через корни в результате осмоса, не содержит растворенные пузырьки воздуха, которые могут действовать как центры зародышеобразования.Но деревья могут пополнять каналы ксилемы после эмболий, и хотя фактический механизм неясен [6, 7], это может быть связано с механизмами, которые предотвращают кипение сока, когда он транспортируется в режиме абсолютного отрицательного давления. Только в последние годы некоторые авторы обратили внимание на эффекты ПАВ внутри ксилемы деревьев и их возможную связь с эмболией, проводимостью ксилемы и распространением пузырьков через мембраны ямок [26, 27]. О результатах нашего простого эксперимента ранее не сообщалось, и они могут открыть новые пути понимания роли поверхностно-активных веществ в переносе сока внутри деревьев.

Создание успешного сифона высотой более 10,33 метра

В наших следующих экспериментах мы приступили к использованию смеси водопроводной воды и поверхностно-активного вещества для посудомоечной машины, что превратило наши неудачные 15-метровые сифоны в успешные и надежные эксперименты. Для заполнения новых сифонов смесь воды и ПАВ сливалась из емкости в шланг, лежащий на земле в почти горизонтальном положении. Перед экспериментом, чтобы помочь пузырькам подняться к концам шланга, дегазирующего воду, шланг помещали вертикально концами около верхней части четырехэтажного здания, встряхивали и оставляли на некоторое время для отдыха. два часа.

На рис. 4 показана фотография окончательной настройки перед работой. Этот вид камеры полностью захватывает установку сифона, где высота H = 15,4 м средней секции шланга может быть измерена по этому изображению с использованием отмеченных сегментов длиной один метр. Для этого сифона 3 мл концентрированного поверхностно-активного вещества для мытья посуды разбавляли в 3 л воды и добавляли 22,5 г кокосового молока для образования суспензии в жидкости, которая способствует визуализации потока жидкости. Плотность смеси была немного выше, чем у воды, и ее поверхностное натяжение γ было измерено с использованием капиллярного подъема в калиброванных стеклянных капиллярах, что дало γ = 0.63 γ вода .

На рис. 5 показан крупный план этого эксперимента (полученный с помощью другой камеры) для разной высоты левого контейнера. На верхней панели показана начальная установка при t = 15 с, при этом правый контейнер находится в более высоком положении, а жидкость течет справа налево. На нижней панели показан эксперимент при t = 102 с, после того, как левый контейнер был перемещен в более высокое положение и жидкость текла слева направо. Как видно из видеоролика об этом эксперименте, направление потока воды было изменено на обратное после того, как начальный поток справа налево был четко виден.Сифон продолжал работать в течение 224 с, после чего на верхнем участке шланга образовался пузырек.

Рис. 5. Сифон длиной 15,4 м крупным планом во время работы.

На верхней панели показана вода, перекачиваемая из правой емкости в левую. На нижней панели показан тот же эксперимент после смены высоты контейнеров и когда вода двигалась из левого контейнера в правый. Фильм об этом эксперименте доступен в качестве дополнительного материала в онлайн-версии статьи.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0153055.g005

Материалы и методы

Сифон длиной 15,4 м был намеренно изготовлен из материалов, которые можно найти повсюду: а) Прозрачный шланг с прочными стенками, выдерживающими давление более 1 атм. б) Две пробки для закрытия концов шланга. c) Смесь водопроводной воды и поверхностно-активного вещества для посудомоечной машины, которая сливается в шланг, чтобы избежать образования пузырьков воздуха. г) Две прозрачные емкости, частично заполненные водопроводной водой.д) Арочная рама и веревка, которые используются для подъема шланга в верхнюю часть здания.

Для визуализации потока воды внутри шланга мы добавили в смесь воды и поверхностно-активного вещества для посудомоечной машины небольшое количество кокосового молока. Это необязательно и использовалось, потому что нам нужно, чтобы поток воды был виден в наших видео.

Мы использовали поверхностно-активное вещество для посудомоечных машин, которое продается в нашей стране под торговой маркой «Quix» и производится компанией Unilever. Это жидкость зеленого цвета, ингредиенты для этой конкретной посудомоечной машины не предоставляются компанией в нашей стране, но в состав аналогичных продуктов, продаваемых в других странах, произведенных той же компанией, входят: Анионные поверхностно-активные вещества, такие как LAS (линейная алкилбензолсульфоновая кислота) и SLES (сульфат лаурилового эфира натрия), мочевина, этанол, EDTA (этилендиаминтетрауксусная кислота), лимонная кислота, лимонный сок, консервант, краситель и ароматизатор.

Перед началом нового эксперимента мы прочистили шланг, подключив его к крану и заставив воду течь, иногда мы также добавляли поверхностно-активное вещество для посудомоечной машины в начальную часть шланга перед подключением к крану. Во всех наших экспериментах использовалась обычная вода из-под крана, потому что мы хотели провести эксперимент, который можно было бы легко воспроизвести.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить за финансовую поддержку FONDECYT Projects 1151257 и 1151169, а также DGIP-PUCV.Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи. Мы также хотели бы поблагодарить нашего коллегу Патрисио Асторга и нашего студента Рауля Рохаса за предварительные безуспешные попытки построить эти сифоны высотой более 10,33 метра.

Вклад авторов

Задумал и спроектировал эксперименты: FV RR. Проведены эксперименты: ДР-М СП ФВ. Написал бумагу: ФВ РР ДР-М.

Ссылки

  1. 1.Дуэйн В. На сифоне. Наука. 1902; 24: 152.
  2. 2.

    Тайри MT. Гидравлика завода: Подъем воды. Природа. 2003; 423: 923. pmid: 12827177

  3. 3.

    Тайри М.Т., Циммерманн М.Х. Структура ксилемы и подъем сока. Берлин: Спрингер; 2002.

  4. 4.

    Коричневый HR. Теория образования сока на деревьях: некоторые исторические и концептуальные замечания. Phys. Перспектива. 2013; 15: 320.

  5. 5.

    Холбрук Н.М., Звенецкий М.А.Транспортировка воды к вершинам деревьев. Физика сегодня. Январь 2008: 76.

  6. 6.

    Zwieniecki MA, Holbrook NM. Противостояние демону Максвелла: биофизика восстановления ксилемной эмболии. Тенденции в растениеводстве. 2009; 14 (10): 530. pmid: 19726217

  7. 7.

    Бродерсен ЧР, Макэлрон AJ, Чоат Б., Мэтьюз М.А., Шакель К.А. Динамика восстановления эмболии в ксилеме: визуализации in vivo с использованием компьютерной томографии высокого разрешения. Plant Physiol. 2010; 154: 1088. pmid: 20841451

  8. 8.Райт К. Физика… отрицательного давления. Вселенная не просто дует — иногда она отстой. Журнал Discovery. 2003 март.
  9. 9.

    Келл Г.С. Ранние наблюдения отрицательного давления в жидкостях. Am J Phys. 1983; 51 (11): 1038.

  10. 10.

    Hayward ATJ. Отрицательное давление в жидкостях: можно ли использовать его для служения человеку? Американский ученый. 1971; 59: 434.

  11. 11.

    Hayward ATJ. Механический насос с высотой всасывания 17 метров. Природа.1970; 225: 376.

  12. 12.

    Caupin Ф., Герберт Э. Нуклеация / нуклеация, Кавитация в воде: обзор. C. R. Physique. 2006; 7: 1000.

  13. 13.

    Вудкрофт Б. Пневматика героя Александрии, с греческого оригинала. Лондон: Тейлор Уолтон и Маберли; 1851. С. 11.

  14. 14.

    Поттер А., Барнс Ф. Х. Сифон. Phys Educ. 1971; 6: 362–366.

  15. 15.

    Hughes SW. Практический пример работы сифона. Phys Educ. 2010. 45: 162–166.

  16. 16.

    Планинсич Дж., Слиско Дж. Аналогия со шкивом работает не для каждого сифона. Phys Educ. 2010. 45: 356–361.

  17. 17.

    Раметт Дж. Дж., Раметт Р. У. Рассмотрены сифонические концепции: сифон углекислого газа и сифоны в вакууме. Phys Educ. 2011; 46: 412–416.

  18. 18.

    Richert A, Binder PM. Повторное посещение сифонов. Phys Teach. 2011; 49: 78–80.

  19. 19.

    Хьюз С., Гурунг С. Изучение границы между сифоном и барометром в гипобарической камере.Научный отчет 2014; 4: 4741. pmid: 24751967

  20. 20.

    Незначительный RS. Будет ли сифон течь в вакууме? Экспериментальные ответы. Школьные науки и математика. 1914; 14 (2): 152.

  21. 21.

    Боутрайт А., Паттик С., Лицензия P. Может ли сифон работать в вакууме? Журнал химического образования. 2011; 88: 1547.

  22. 22.

    Liger-Belair G, Voisin C, Jeandet P. Моделирование неклассического гетерогенного пузырькового зародыша из целлюлозных волокон: применение к пузырькам в газированных напитках.J. Phys Chem. Б. 2005; 109: 14573. pmid: 16852837

  23. 23.

    Полидори Дж., Жандет П., Лигер-Белэр Дж. Пузыри и модели течений в шампанском. Американский ученый. 2009; 97 (4): 294.

  24. 24.

    Dikici B, Eno E, Compere M. Повышение кипения в бассейне с помощью экологически чистых поверхностно-активных добавок. J Therm Anal Calorim. 2014; 116: 1387.

  25. 25.

    Хетсрония Г., Закинб Дж. Л., Линб З., Мосяка А., Панкаллоб Е. А., Розенблита Р. Влияние поверхностно-активных веществ на рост пузырьков, тепловые структуры стенок и теплопередачу при кипении в бассейне.Международный журнал тепломассообмена. 2001; 44: 485.

  26. 26.

    Кристенсен-Далсгаард К.К., Тайри М.Т., Муссоне П.Г. Явление поверхностного натяжения в ксилемном соке трех видов деревьев с диффузными пористыми зонами умеренного климата. Физиология деревьев. 2011; 31: 361. pmid: 21470981

  27. 27.

    Domec JC. Давайте не будем забывать о решающей роли поверхностного натяжения в водных отношениях ксилемы. Физиология деревьев. 2011; 31: 359. pmid: 21551355

Вы можете построить сифонный путь выше, чем мы думали

Если вы когда-либо откачивали газ из резервуара, вы знаете, что высота между источником и местом назначения жидкости важна.Но ученые показали, что предел высоты сифона намного больше, чем мы думали.

Обычно считается, что максимальная высота сифона определяется атмосферным давлением в месте, где вы находитесь. В статье, опубликованной в Scientific Reports, исследователи из Технологического университета Квинсленда объясняют, почему это так:

Этот предел возникает из-за того, что давление в сифоне выше верхнего уровня резервуара ниже давления окружающей среды, и когда высота сифон приближается к 10 м [33 футам], давление в верхней части сифона падает ниже давления водяного пара, в результате чего вода закипает, разрушая колонну.

А при поломке колонки у тебя сифон перестает работать. Обычно на уровне моря это происходит, когда сифон достигает высоты 33 футов. Но австралийская группа поняла, что «кипение», которое они называют — возможно, менее сбивающее с толку, называется кавитацией, потому что это больше образование пузырьков из-за более низкого давления, чем что-либо связанное с нагревом, — является результатом избыточного газа в вода внутри сифона. При изменении давления растворенный газ превращается в пузырьки, а затем происходит катастрофа.

Итак, они провели серию экспериментов, используя дегазированную воду вместо обычной жидкости, которая выходит из вашего крана. Они оставляли воду под вакуумом более чем на три недели, вытесняя из нее большое количество газа, а затем они проверили, как это повлияет на возможность создания более высокого сифона.

G / O Media может получить комиссию

Их результаты показывают, что можно создать сифон высотой 50 футов, который вполне успешно работает на уровне герметичности. Это связано с тем, что, по словам исследователей, дегазация воды предотвращает возникновение кавитации: без газа в жидкости, который может образовывать пузырьки при изменении давления, вода по существу «сильнее» и ее труднее разрывать.

Исследователи предполагают, что их небольшой эксперимент предполагает, что предел можно расширить еще больше — по крайней мере, до 300 футов, а может быть, даже и дальше. «Если на вершине сифона можно поддерживать такое высокое напряжение, как кратковременное напряжение в несколько сотен бар, — пишут они, — то в принципе сифон должен работать на высоте до нескольких километров. Однако было бы сложно проверить это экспериментально, требуя вертолета или БПЛА ».

Звучит как вызов.

[Scientific Reports]

Изображение Morphart Creation / Shutterstock

Siphon — tec-science

Из этой статьи вы узнаете больше о том, что такое сифон и как он работает на практике.

Введение

Если, например, вы хотите опорожнить бассейн с помощью садового шланга, вам нужно только поместить один конец шланга за край в бассейн, а другой конец — снаружи. Внешний конец шланга должен быть только ниже уровня воды. Как только вода всасывается, она постоянно вытекает из шланга. Пока нижний край всегда удерживается ниже уровня воды, вода также переносится на большую высоту, например, через край бассейна (на максимальную высоту, которую нужно преодолеть позже).Такое расположение также называют сифоном или водосбросом .

Рис.: Осушение бассейна из садового шланга

Пояснение

Такое парадоксальное поведение вызвано гидростатическим давлением. Чтобы лучше понять это, сначала рассматривается пластиковая бутылка, наполненная водой. На завинчивающуюся крышку флакона крепится гибкая трубка. Если теперь перевернуть бутылку вверх дном, вода начнет вытекать через трубку. Вытекание воды приводит к увеличению объема воздуха внутри бутылки.Поскольку воздух не может поступать через относительно небольшой шланг, внутри бутылки создается отрицательное давление.

Рисунок: Демонстрация принципа сифона-водосброса

Возникающее в результате отрицательное давление в баллоне может быть использовано для откачивания воды из другого резервуара. Сверху к бутылке нужно прикрепить только вторую гибкую трубку. Эта трубка теперь помещается в сосуд, из которого должна быть откачана вода. Вода всасывается, так сказать, отрицательным давлением в бутылке, которое создается за счет вытекания воды.

Анимация: Принцип сифона

В принципе, объем воздуха в баллоне вначале можно выбрать произвольно малым. И, наконец, можно полностью отказаться от начального объема воздуха. Тогда градиент давления, необходимый для перекачивания воды, будет формироваться непосредственно внутри воды. Последний шаг — использовать другую гибкую трубку вместо бутылки. Наконец, таким образом получается одна трубка, которая всасывает воду с более высокого уровня через вершину, а затем сливает ее на более низкий уровень.

Рисунок: Сифонный водосброс

Иллюстрированный пример с бутылкой также ясно показывает, что максимальная высота, которую необходимо преодолеть между верхним уровнем воды и верхушкой шланга, ограничена максимальной высотой всасывания около 10 метров. В конце концов, максимальное отрицательное давление, которое может быть создано, — это вакуум. Таким образом, при атмосферном давлении воздуха в 1 бар это давление окружающей среды может подтолкнуть вверх максимум 10 метров водяного столба. Поэтому атмосферного давления недостаточно для больших высот.

Математическое происхождение

Если для перекачки воды из более высокого резервуара в более низкий резервуар используется гибкая трубка, то только разница в высоте h в уровнях воды имеет значение для управления потоком воды. Чтобы это показать, в самую верхнюю точку заполненной водой трубки вставляют запорный кран. Сначала закрывают кран. Слева и справа от клапана будут образовываться разные давления p 1 и p 2 . Отрицательное давление в этих точках приводит к тому, что большее давление окружающей среды p 0 , которое действует на поверхность воды, толкает воду вверх в соответствующих секциях трубы в соответствии с принципом питьевой соломинки.В этом состоянии соответствующие водяные столбы остаются на своих местах в трубных секциях.

Рисунок: Гибкая трубка с запорным краном

Глубина погружения концов трубки в соответствующие резервуары не играет роли для равновесия, так как гидростатическое давление окружающей воды в любом случае будет сжимать воду в трубке до того же уровня (принцип сообщающиеся сосуды). Такое же давление окружающей среды p 0 действует не только снаружи, но и внутри шланга на уровне воды.Это давление , действующее вверх, , очевидно, находится в равновесии с действующим вниз гидростатическим давлением водяного столба в трубе (ϱ⋅g⋅h) и давлением , действующим вниз p 1 или p 2 выше водяной столб:

\ begin {align}
& p_0 \ overset {!} {=} P_1 + \ rho \ cdot g \ cdot h_1 \\ [5px]
& p_0 \ overset {!} {=} P_2 + \ rho \ cdot g \ cdot h_2 \\ [5px]
\ end {align}

Рис.: Давление в гибкой трубке

Для давлений слева и справа от запорного крана применяется:

\ begin {align}
& p_1 = p_0 — \ rho \ cdot g \ cdot h_1 \\ [5px]
& p_2 = p_0 — \ rho \ cdot g \ cdot h_2 \\ [5px]
\ end {align}

Поскольку высота h 2 , очевидно, больше высоты h 1 , давление на правой стороне клапана меньше, чем на левой стороне.Если теперь мысленно открыть кран, то вода, очевидно, течет от более высокого давления в направлении более низкого давления. Чем больше перепад давления, тем сильнее вода выталкивается с левой стороны на правую. Таким образом, перепад давления Δp является мерой движущей силы водяного потока. Эта движущая сила, в свою очередь, зависит только от разницы высот h двух уровней воды:

\ begin {align}
\ require {cancel}
\ Delta p & = p_1 — p_2 \\ [5px]
& = p_0 — \ rho \ cdot g \ cdot h_1 — \ left (p_0 — \ rho \ cdot g \ cdot h_2 \ right) \\ [5px]
& = \ bcancel {p_0} — \ rho \ cdot g \ cdot h_1 — \ bcancel {p_0} + \ rho \ cdot g \ cdot h_2 \\ [5px]
\ label {g}
& = \ rho \ cdot g \ cdot h_2 — \ rho \ cdot g \ cdot h_1 \\ [5px]
& = \ rho \ cdot g \ cdot \ left (h_2 — h_1 \ right) \\ [5px]
& = \ rho \ cdot g \ cdot h \\ [5px]
\ end {align}

Как указано в уравнении (\ ref {g}), поток воды управляется разницей между гидростатическим давлением в секциях шланга слева и справа от вершины.Это, в свою очередь, происходит только из-за разницы высот h уровней воды. Таким образом, пока существует разница в высоте между верхним и нижним уровнями воды, воду можно перекачивать из верхнего резервуара в нижний (при условии, что верхушка шланга не превышает максимальную геодезическую высоту всасывания). . Если вода не сливается в резервуар, а сливается через конец шланга прямо в открытое пространство, то разница высот h относится к концу шланга.

Закон сохранения энергии

Принцип сифона не противоречит закону сохранения энергии, поскольку вода транспортируется из точек с более высокой потенциальной энергией в точки с более низкой потенциальной энергией, даже если вода течет вверх против силы тяжести в секции всасывающего шланга.

Рис.: Перекатывание цепи на шкив

Эту ситуацию можно проиллюстрировать на примере цепи, наложенной на шкив. Если участок цепи справа от натяжного шкива длиннее и, следовательно, тяжелее, больший вес приведет к раскручиванию цепи.Только потому, что звенья цепи смещены вверх с левой стороны, это не противоречит закону сохранения энергии, поскольку центр тяжести цепи в целом перемещается вниз.

Анимация: наматывая цепь на шкив

скажите мне, понимаю ли я сифоны: Physics

Hey Physics,

Я студент инженерного факультета и недавно разработал сифонную насосную систему для общественного сада. Это работает, и сейчас я составляю руководство. Я хотел включить раздел о принципах, лежащих в основе сифонирования, но, поскольку я инженер, я на самом деле не понимаю ни одного из основных принципов (шутка… … … … … … … вроде)

Мы качаем воду из озера, которое находится на высоте 50 футов над садом. Вода сначала должна течь на десять футов вверх по гребню холма (до точки на высоте 60 футов над садом), а затем спускаться в сад. Вот выдержка, обратная связь за точность будет признательна! :

«В сифонных системах используется самый старый трюк в книге: гравитация. При неограниченном пути вода всегда будет течь вниз по склону. В сифонных системах этот принцип разумно используется, и они могут даже вызвать мгновенный подъем воды вверх, если только возможный выход сифона вниз.

Для «Сада души» применим именно этот случай. Уровень поверхности озера выше, чем уровень Сада Душ, но вода все еще должна течь вверх по гребню холма, прежде чем в конечном итоге стечь в сад. Именно здесь на помощь приходит насос. Движущаяся жидкость находится под более низким давлением, чем неподвижная жидкость, а это означает, что жидкость, протекающая в воздухонепроницаемой трубке, находится под более низким давлением, чем ее окружение, что позволяет создать направление потока, которое сопротивляется силе тяжести.

Когда несколько быстрых насосов запускают систему, (движущаяся) вода в шланге оказывается под более низким давлением, чем атмосферное.По принципу, описанному ранее, вода в озере течет вверх, от высокого до низкого давления. Он по-прежнему борется с гравитацией, но разница давлений сопротивления, вызванная гравитацией, меньше, чем вспомогательное давление, создаваемое водой над текущей.

Это волшебство! И только две вещи остановят магию:

  1. Обрыв в системе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *