Творческое задание, страница 158 - гдз по физике 7 класс учебник Закирова, Аширов

Творческое задание

Используя материалы сети Интернет, подготовьте сообщение «Применение поршневых насосов с воздушной камерой в промышленности и быту».

Применение поршневых насосов с воздушной камерой в промышленности и быту

Введение: Принцип работы

Поршневой насос является насосом объёмного типа, где рабочим органом служит поршень (или плунжер), совершающий возвратно-поступательное движение в цилиндре. При движении поршня в одну сторону (ход всасывания) в рабочей камере создается разрежение, и жидкость через всасывающий клапан поступает в цилиндр. При обратном движении (ход нагнетания) давление в камере возрастает, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный открывается, выталкивая жидкость в трубопровод. Главным недостатком таких насосов является прерывистость и неравномерность (пульсация) подачи. Для борьбы с этим явлением в конструкцию насоса вводят воздушную камеру.

Назначение и принцип действия воздушной камеры

Воздушная камера (также известная как воздушный колпак или гидроаккумулятор) — это герметичный сосуд, частично заполненный воздухом, который устанавливается на нагнетательном (а иногда и на всасывающем) патрубке насоса. Её работа основана на сжимаемости воздуха.

1. Во время хода нагнетания, когда поршень выталкивает жидкость, её подача превышает средний расход в трубопроводе. Избыток жидкости поступает в воздушную камеру, сжимая находящийся там воздух. Давление в системе растет.

2. Во время хода всасывания, когда подача жидкости от насоса прекращается, сжатый воздух в камере расширяется и выталкивает накопленную жидкость в напорный трубопровод. Таким образом, подача жидкости в магистраль не прекращается.

В результате этих двух процессов пульсации давления и расхода в трубопроводе значительно сглаживаются. Это не только обеспечивает равномерный поток, но и защищает трубопровод и сам насос от гидравлических ударов, снижает нагрузку на двигатель и повышает общую эффективность системы.

Применение в промышленности

Благодаря способности создавать высокое давление и перекачивать вязкие жидкости, поршневые насосы с воздушной камерой нашли широкое применение в различных отраслях промышленности.

Нефтегазовая отрасль: Используются для перекачивания сырой нефти, буровых растворов, пластовой воды под высоким давлением для поддержания пластового давления (ППД). Их надёжность и способность работать с абразивными и вязкими средами делают их незаменимыми.

Химическая промышленность: Применяются в качестве дозирующих насосов для точной подачи реагентов, кислот, щелочей и других агрессивных жидкостей. Возможность изготовления проточной части из химически стойких материалов расширяет сферу их применения.

Энергетика: Питательные насосы для паровых котлов высокого давления, где требуется подавать воду с высоким напором.

Пищевая промышленность: Для перекачивания вязких продуктов, таких как томатная паста, шоколадная масса, сиропы, джемы, тесто. Конструкция насосов для этой отрасли выполняется из нержавеющей стали и соответствует строгим санитарным нормам.

Строительство: Бетононасосы и растворонасосы, подающие строительные смеси на высоту или на большие расстояния, являются, по сути, мощными поршневыми насосами. Воздушный колпак или аналогичный демпфирующий узел необходим для сглаживания мощных импульсов давления.

Пожаротушение: Исторически первые механизированные пожарные насосы были поршневыми. Сегодня они используются в стационарных системах пожаротушения высокого давления.

Применение в быту

В бытовых условиях поршневые насосы с воздушной камерой также широко распространены, хотя часто и в более простом исполнении.

Ручные водяные насосы (колонки): Классический пример, знакомый многим. Устанавливаются на скважинах и колодцах в сельской местности и на дачных участках. Воздушная камера, расположенная у излива, позволяет получать более ровную струю воды и облегчает работу, сглаживая усилия на рукоятке.

Мойки высокого давления: Аппараты для мойки автомобилей и фасадов (например, Kärcher) используют аксиально-поршневой насос (с несколькими плунжерами) для создания высокого давления. Демпфирующие устройства, работающие по принципу воздушной камеры, обязательны для сглаживания пульсаций и обеспечения стабильной работы.

Садовые опрыскиватели: В ручных и ранцевых опрыскивателях используется небольшой поршневой насос для создания давления в баке. Этот бак сам по себе играет роль большой воздушной камеры, накапливая давление и обеспечивая длительное и равномерное распыление жидкости после нескольких качков.

Бытовые насосные станции: Хотя сегодня в них чаще применяются центробежные насосы, некоторые модели для глубоких скважин или требующие высокого давления могут использовать поршневые насосы. Гидроаккумулятор (синий или красный бак в составе станции) выполняет ту же функцию, что и воздушная камера — накапливает воду под давлением, сглаживает пульсации и уменьшает частоту включения насоса.

Ответ:

Поршневые насосы с воздушной камерой являются важным элементом многих технологических процессов и бытовых систем. Воздушная камера решает ключевую проблему поршневых насосов — пульсацию потока, — превращая прерывистую подачу в практически равномерную. В промышленности они незаменимы там, где требуется высокое давление и работа с вязкими или агрессивными средами: в нефтедобыче, химии, энергетике и строительстве. В быту они встречаются в виде ручных колонок, моек высокого давления и являются частью насосных станций и опрыскивателей, обеспечивая подачу воды и других жидкостей под давлением.