Сосуд мариотта своими руками

Добавил пользователь Владимир З.
Обновлено: 19.09.2024

Французский физик XVII века Эдм Мариотт известен, прямо скажем, не особо широко. Ни английская, ни даже французская википедия не могут похвастаться более-менее внушительной статьёй о нём, что уж говорить о нас? Ну, в средней школе все проходили закон Бойля-Мариотта (который описывает зависимость между давлением и объёмом газа постоянной массы при постоянной температуре: чем меньше объём — тем больше давление, и наоборот), но кто его помнит? К тому же, если по правде, Роберт Бойль успел открыть этот закон за полтора десятилетия до Мариотта (последний, впрочем, переоткрыл его честно и независимо). Но несмотря на всё это Мариотт был довольно продуктивным учёным с очень широкими интересами, уже не говоря о том, что ему принадлежит и как минимум одно весьма интересное открытие далёкое от физики, но лёгшее несмываемым пятном на его биографию.

Мариотт также интересовался и такими практическими вопросами, как упругие свойства материалов (их прочность при различного рода деформациях): в частности он экспериментировал с балками и пластинами, изучая их деформации под внешними силовыми воздействиями (грубо говоря, он был одним из первых сопроматчиков :)). Одним из важных его открытий следует считать тот факт, что балка, заделанная в опоры, является более устойчивой к деформациям, чем аналогичная балка, просто покоящаяся на своих опорах.

Сосуд Мариотта
Если открыть клапан №3, то жидкость будет вытекать через него с постоянной скоростью до тех пор, пока нижний конец трубки остаётся погружённым в жидкость

Мариотт также исследовал устойчивость труб (находящихся под действием внутреннего давления) к разрыву. На основе целой серии экспериментов он нашел, что безопасная толщина трубы должна быть пропорциональна не только действующему на неё внутреннему давлению, но и её диаметру. Он также занимался физическими проблемами работы фонтанов, составив таблицы зависимости высоты подъёма струи фонтана от диаметра его отверстия.

Офтальмоскопическая картина глазного дна
Слепое пятно видно слева в виде светлого диска.

Всего этого, разумеется, Мариотт в 1668 году ещё не знал (он даже пришёл к ошибочному выводу о том, что функция световосприятия принадлежит не сетчатке, а лежащей под ней сосудистой оболочке глаза, так как сетчатка прозрачна, а сосудистая оболочка — наоборот, тёмная; окончательно световоспринимающая функция сетчатки была доказана уже во второй половине XVIII веке Альбрехтом фон Галлером). Но его открытие в любом случае стало весьма знаменитым и даже произвело своего рода фурор: как говорят, Людовик XIV развлекался со слепым пятном, наблюдая членов своего двора таким образом, словно бы у них не было голов :).

Картинка, позволяющая обнаружить слепое пятно
См. описание ниже.

В общем, данное открытие легло несмываемым пятном на биографию Эдма Мариотта. Впрочем, всем бы такие пятна. :)

Измерение расходов потоков жидкостей и газов является важной технической задачей. Для ее решения разработан ряд методов, в том числе и такие, которые не приводят к возмущению (электрические, оптические и др.). Одним из распространенных методов измерения расхода жидкости является гидравлический, основанный на измерении перепада давления, возникающего при обтекании потоком специальных устройств (диафрагм и др.), устанавливаемых на трубопроводах [6, 9]. Замеряя разность давлений до и после такого устройства с использованием уравнения Бернулли, определяют расход потока. Приборы, основанные на этом принципе, называют дроссельными. К ним относятся диафрагмы, сопла, труба Вентури. С помощью таких устройств измеряют среднюю скорость потока.

Наибольшее распространение для измерения расхода получили мерные диафрагмы. Диафрагма представляет собой тонкий диск с расширяющимся отверстием в центре (рис. 6.4), который устанавливают между фланцами с кольцевыми камерами (1). Разность давлений до и после диафрагмы (И) замеряют с помощью дифференциального манометра 2. Он представляет собой U-образную трубку, заполненную жидкостью, которая не смешивается с рабочей и имеет плотность большую, чем у рабочей жидкости. Уравнение Бернулли для двух сечений горизонтального трубопровода (рис. 6.4), для которых разность давлений замеряется дифференциальным манометром:

где h - разность давлений, измеряемая дифференциальным манометром в м столба рабочей жидкости; ? - коэффициент сопротивления диафрагмы; А„ - потери давления в диафрагме.

Рис. 6.4. Диафрагма для измерения расхода потока жидкости (газа) в трубопроводе Рис. 6.5. Мерное сопло

Скорость o>i на выходе потока из диафрагмы будет равна

Уравнение для определения расхода жидкости:

где а - коэффициент расхода для диафрагмы (по справочнику); F₀ - площадь сечения отверстия в диафрагме.

Коэффициент расхода (ад) диафрагмы зависит от числа Рейнольдса и отношения диаметра отверстия в диафрагме d_Q к диаметру трубопровода

Вместо мерной диафрагмы можно использовать мерное сопло (рис. 6.5), представляющее собой насадок с плавным закругленным входом и цилиндрическим выходом. Гидравлическое сопротивление мерного сопла меньше, чем диафрагмы, но оно сложнее по устройству.

Еще одним видом дроссельного устройства является труба Вентури (рис. 6.6), представляющая собой насадок, по ходу потока сначала сужающийся, а затем расширяющийся до первоначального размера (диффузор). Благодаря плавному изменению сечения потока гидравлическое сопротивление трубы Вентури гораздо меньше, чем мерной диафрагмы и сопла, однако труба боле громоздка.

Рис. 6.6. Труба Вентури

Рис. 6.7. Измерение локальной скорости жидкости трубкой Пито

Рис. 6.8. Сосуд Бойля-Мариотта

чае дифференциальный манометр

Для измерения скорости потока можно использовать пневматическую трубку 11ито-Прандтля (рис. 6.7). Изогнутый конец трубки направлен навстречу потоку, причем левая часть трубки замеряет сумму скоростного и статического напоров, а правая - только статический напор. В данном слу- даст показания только о значении

скоростного напора со 2 jig = h_CK в данной точке. Тогда

Допустим для аппарата периодического действия, по тем или иным технологическим условиям, требуется истечение жидкости с постоянной скоростью через отверстие в нижнем сечении.

Так, в частности, для реализации исследований при моделировании гидродинамики структуры потока жидкости по методу установившегося состояния на барботажной тарелке массообменного аппарата (раздел 5.6.3.) возникает необходимость подачи индикатора (раствор поваренной соли и др.) на выходе потока жидкости с постоянной скоростью за весь период эксперимента.

В связи с этим рассмотрим два сообщающихся сосуда, который получил название сосуда Бойля-Мариотта (рис. 6.8). Основной сосуд (1) герметично закрыт и с помощью трубки (2) соединен с атмосферой..

Запишем уравнение Бернулли для двух сечений I-I и II-II в качестве линии отсчета для этих сечений возьмем верхний уровень сечения 0-0 основного сосуда (изменяющегося во времени):

1. заправка донора и его работа.
2. как согласовать или сбалансировать донор и ПГ.

1 – отсек с чернилами.
2 – воздушный отсек.
3 – трубка, по которой поступают чернила из донора к печатающей головке.
4 – отверстие для заправки донора чернилами.
5 – пробка для воздушного отсека.

Прежде чем заправлять донор чернилами, необходимо проверить его на герметичность, независимо от того купили Вы донор или сделали сами. Если донор не герметичен – работать он не будет, так что лучше сразу убедится в его герметичности.

1. Инструкция по правильной заправке донора.

Чтобы донор работал правильно, в воздушном отсеке не должно быть чернил, для этого, прежде чем начинать заправлять донор чернилами через отверстие 4, надо закрыть пробкой 5 воздушный отсек 2. Это нужно для того, чтобы в воздушный отсек при заправке донора не попали чернила. После того как заполнили донор чернилами (отсек 1), плотно закрываем заливное отверстие 4 пробкой и открываем пробку 5 в воздушном отсеке 2. Если, через некоторое время в воздушном отсеке 2 появились чернила, значит, происходит подсос воздуха в отсек 1.
Это может происходить из-за того, что заливное отверстие 4 не плотно закрыто или если донор изготовляли самостоятельно, плохо проклеены швы. Но если мы его до этого проверяли на герметичность, то причина одна – не плотно закрыта пробка чернильного отсека.

Закройте плотнее пробку чернильного отсека и откачайте чернила из воздушного отсека 2.

Для этого возьмите шприц 10 – 20мл. соедините его при помощи отрезка трубочки от капельницы со штуцером (фитингом) 6 выхода чернил из донора и осторожно начинайте вытягивать поршень шприца, шприц начнет наполняться чернилами, а в воздушном отсеке понижаться уровень чернил.

При помощи шприца полностью откачайте чернила из воздушного отсека. Как только воздушный отсек освободится от чернил, Вы это заметите сразу, так как воздух из воздушного отсека начнет поступать в чернильный отсек 1.

Будет видно, как воздух в виде пузырьков из отсека 2 поступает в отсек 1. Донор работает.

Отсоедините шприц с трубочкой от выходного отверстия и оставьте донор на несколько часов в покое, наблюдая при этом, не появляются ли чернила в воздушном отсеке.

2. как согласовать или сбалансировать донор и печатающую головку

Чтобы найти балансировочный уроывень, нужно делать соединители из ушных палочек и добавлять (временно) шлейф. В общем, добиваемся того, чтобы капсулы можно было расположить ЗА пределами принтера.
Понадобится линейка, стиккеры, карандаш, заглушки для нижней части капсул – 6 шт. (что угодно, лишь бы заткнуть отверстия, я использую Г образные фитинги с заплавленными концами, удобнее вставлять и вынимать).

Предположим, у нас все нормально, линия получилась не совсем прямая, но и не синусоида.
Осталось главное – сама балансировка. Ищем подставку под доноры, такую, чтобы при установке на нее, нижний уровень воздушного отсека доноров, был на пару сантиметров ниже нашей линии на стиккере. Пара сантиметров не эталон, более точно придется подбирать опытным путем, для каждого принтера эта величина своя, для каждой СНПЧ она своя, для чернил она своя.

Запускаем интенсивную прочистку. Если таковой нет, значит запускаем пару прочисток драйвером с перерывом в пару минут. Делаем тест дюз.
Если он не полный, оставляем принтер в покое минимум на два часа, максимум на сутки для выхода воздуха из ПГ.
Если он нормальный – печатаем что нибудь на А4 со 100 процентной заливкой. Фото, к примеру. По окончанию печати делаем тест дюз. Если он в порядке – радуемся жизни. Если нет, смотрим, нет ли перекрывающихся цветов, т.е. один цвет на другом. Это говорит о переливе. Если такое есть - опускаем доноры на сантиметр, делаем прочистку и печатаем. Смотрим, при необходимости – повторяем.

Жидкость давит на стенки сосуда, в котором находится, причем чем больше глубина, тем больше это давление. Если в бутылке проделать 3 отверстия - в верхней, средней и нижней части, а затем налить в нее воду, то сила напора жидкости при вытекании из этих отверстий будет тем больше, чем ниже находится отверстие.

Вы знаете, что жидкость давит на стенки сосуда, в который она налита. При этом чем глубже расположена стенка, тем больше давление жидкости. Мы продемонстрируем этот факт с помощью следующего опыта.

В сосуд налита вода, и в сосуде проделаны три отверстия на различной глубине: верхнее отверстие, среднее отверстие и нижнее отверстие. Сейчас эти отверстия заклеены клейкой лентой. Я поочередно буду убирать ленту сначала у верхнего отверстия, потом у среднего и, наконец, у нижнего. А вы обратите внимание на то, под каким напором будет вытекать вода из этих отверстий и на дальность полета струи. Очевидно, что возле верхнего отверстия давление воды наименьшее, должен быть наименьший напор воды, и эта струя должна упасть ближе всего к основанию сосуда. Больший напор должен быть у средней струи и, наконец, самый большой напор должен быть у нижней струи, и у нее же должна быть наибольшая дальность полета. Итак, следите за опытом.

Я убираю пленку сначала возле верхнего отверстия.

Теперь я убираю пленку возле среднего отверстия.

Наконец, я убираю пленку у нижнего отверстия.

Вы видите, что, действительно, напор струи наименьший вверху и самый большой внизу.

Читайте также: