В разделе на вопрос Как устроен сосуд Мариотта и принцип его действия? заданный автором Европеоидный
лучший ответ это Сосуд Мариотта.
Весьма поучительным для понимания движения жидкости является истечение жидкости из сосуда Мариотта. Он позволяет обеспечить постоянную скорость вытекания жидкости из сосуда, несмотря на понижения ее уровня. Для этого в сосуд через герметичную пробку в его горловину вводится трубочка, сообщающаяся с атмосферой. Скорость вытекания определяется по формуле Торичелли, где h - высота нижнего конца трубки над отверстием.
ЭТО ПРОИСХОДИТ ПОТОМУ, что при незначительном истечении жидкости из полностью заполненного сосуда давление под пробкой будет меньше атмосферного, а давление в горизонтальной плоскости, совпадающей и нижним концом трубки, равно атмосферному.
Скорость вытекания легко регулируется вертикальным перемещением трубки. Если конец трубки находится на уровне h=0 или ниже отверстия, то жидкость не вытекает вовсе.
Ответ от 22 ответа
[гуру]
Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: Как устроен сосуд Мариотта и принцип его действия?
Для принтера, а именно снпч!
Самодельная СНПЧ состоит из 3 основных узлов
- донор СНПЧ — (Tank) емкость (бак) в которой содержатся чернила
- шлейф снпч — склеенные между собой ПВХ трубки по которым осуществляется транспортировка чернил из донора к печатающей головке (ПГ)
- капсула снпч — колба небольшого объема (1-2мл) устанавливаемая непосредственно на печатающую головку. (Применяется в капсульных системах). Либо картридж — стандартный картридж с некоторыми доработками (Применяется в картриджных СНПЧ)
В зависимости от модели принтера (особенностей устройства печатающей головки) выбирается тип системы. Если есть возможность выбора типа системы, предпочтение лучше отдать капсульной снпч . Связанно это с тем, что в картриджных снпч (испытанно на модели Canon i250) сложнее добиться герметичности системы в районе стыковки картриджа и ПГ, а герметичность — основное условие правильной работы системы непрерывной подачи чернил.
Принцип работы СНПЧ:
В упрощенном виде СНПЧ представляет собой два сообщающихся сосуда, первым сосудом является донор, вторым является ПГ (печатающая головка принтера),
Сосуды сообщаются при помощи шлейфа, состоящего из склеенных ПВХ трубок. Рассмотрим первый сосуд — донор СНПЧ . Он представляет собой собой емкость, сделанную по принципу сосуда Мариотта. Данная емкость состоит из нескольких компонентов:
- основной бак
- верхняя крышка (автором использовалась крышка от электрических коммутационных коробок, т.к. без доработки подходила по диаметру)
- емкость для стабилизации давления (шприц герметично приклеенный к верхней крышке основного бака)
- воздушный клапан (выполнен из «верхней» части инсулинового шприца)
- чернильный клапан (выполнен из «средней» части инсулинового шприца)
- трубка подачи чернил (выполнена из «нижней части инсулинового шприца)
- поршень для запирания клапанов (штатный поршень инсулинового шприца)
Сосуда Мариотта позволяет обеспечить постоянную скорость вытекания жидкости из сосуда, несмотря на понижения ее уровня (в нашем случае позволяет вести печать как при полностью заправленном, так и почти израсходованном баке). Для этого в сосуд через герметичную пробку в его горловину вводится трубочка, сообщающаяся с атмосферой (рис. 1 ). Скорость вытекания определяется по формуле Торричелли , где h — высота нижнего конца трубки над отверстием. Это происходит потому, что при незначительном истечении жидкости из полностью заполненного сосуда давление под пробкой будет меньше атмосферного, а давление в горизонтальной плоскости, совпадающей и нижним концом трубки, равно атмосферному. Скорость вытекания легко регулируется вертикальным перемещением трубки. Если конец трубки находится на уровне h=0 или ниже отверстия, то жидкость не вытекает вовсе .
рис1 
рис2
рис3 
рис4
В нашем случае в качестве трубки сообщающейся с атмосферой выступает 20 милилитровый шприц, объем шприца был выбран из нескольких соображений:
- шприц должен доставать до дна бака
- объем должен быть достаточным для компенсации расширения-сжатия при изменении температуры воздуха.
На рисунке №2 изображен собранный действующий донор спнч. На рисунке №3 изображено содержимое донора, а именно: 1-чернильный клапан, 2-емкость для стабилизации давления (обратите внимание, что носик шприца запаян, а для сообщения с атмосферой в верхней части шприца просверлено отверстие обозначенное цифрой 3). 4- трубка подачи чернил. На рисунке №2 изображено: 1- выход трубки подачи чернил, к которой подключается шлейф снпч. 2- воздушный клапан, 3- чернильный клапан.
Таким образом, трубка-сосуд стабилизации давления (скорости вытекания жидкости) доходит практически до дна бака, при этом трубка подачи чернил упирается в самое дно бака. На конце трубки подачи чернил имеется небольшой пропил для поступления чернил. Как заправить и сбалансировать наш сосуд Мариотта Вы узнаете. перейдя по ссылке на странице . . Итак, с баком мы разобрались. Теперь предстоит рассмотреть второй сообщающийся сосуд, а именно печатающую головку принтера, которая соединена с донором шлейфом из склеенных ПВХ трубочек. В ПГ нас интересует уровень, на котором расположены дюзы (сопла из которых распыляется краска), попросту говоря, нижняя поверхность ПГ. Итак мы рассматриваем два уровня:
- Уровень — уровень расположения отверстия в емкости для стабилизации давления (20 мл шприц), практически дно банки
- Уровень дюз ПГ
Уровень дюз ПГ должен быть немного выше уровня отверстия в емкости для стабилизации давления, приблизительно на 10мм для моделей Canon i250- IP1500 , для других моделей могут быть другие значения. Почему ПГ должна быть выше? В случае если уровень ПГ будет ниже уровня отверстия, краска будет произвольно вытекать из ПГ. И наоборот, в случае если уровень ПГ будет выше на значительную величину, воздух будет просачиваться через дюзы ПГ и попадать в бак. Нахождение оптимального соотношение этих уровней очень важный момент при создании СНПЧ. Таким образом в ПГ должно быть маленькое отрицательное давление, что бы чернила удерживались в дюзах и выпрыскивались на бумагу только при печати. Еще раз напомню, что ПГ и донор соединены герметично шлейфом. Теперь можно переходить к рассмотрению непосредственно .
Вы также можете прислать любые свои самодельные кострукции, и я с удовольствием их размещу на этом сайте с указанием Вашего авторства! samodelkainfo{собачка} yandex.ru
Введение в физику открытых систем: аттрактор Лоренца
Колебания и волны: Энергия, переносимая звуковой волной.
Введение в физику открытых систем: Динамическое и статистическое описание сложных движений
Автомодельность
Колебания и волны: Предисловие
Механика сплошных сред. Лекции.
Вытекание жидкости через отверстие в сосуде.
Пусть жидкость, заполняющая сосуд, под действием силы тяжести вытекает из него через отверстие в боковой стенке, расположенное вблизи дна сосуда (рис. 3.6). В отверстие вставлена горизонтальная трубка с закругленной внутренней кромкой, направляющая вытекающую струю воды. Закругленная кромка обеспечивает полное заполнение трубки вытекающей жидкостью. |
| Рис. 3.6. |
Разобьем текущую жидкость на трубки тока. Одна из таких трубок изображена на рисунке 3.6. Хотя мы и не знаем, как выглядят эти трубки, однако все они начинаются на свободной поверхности жидкости и заканчиваются на выходном торце сливной трубки. Если площадь отверстия трубки S значительно меньше площади свободной поверхности S 0 , то при истечении жидкости ее опускающаяся с некоторой скоростью v 0 поверхность будет оставаться горизонтальной. Это означает. что константа, входящая в уравнение Бернулли (3.14), будет одинакова для всех трубок тока:
Здесь H - высота уровня жидкости в сосуде. Поэтому скорость истечения жидкости v определяется из уравнения
Эта формула носит название формулы Торичелли, поскольку была получена Торичелли, жившем до Бернулли. Сразу бросается в глаза, что скорость истечения жидкости из сосуда такая же, как и при ее свободном падении с высоты H. В этом нет ничего удивительного, поскольку вязкостью мы пренебрегли, а работа сил атмосферного давления над трубкой тока равна нулю. Поэтому, как и при свободном падении тел в отсутствие сопротивления воздуха, при ращение кинетической энергии равно работе силы тяжести:
Справедливость формулы Торичелли можно легко проверить, если на выходную трубку надеть кусок гибкого шланга и вытекающую струю воды направить вверх под небольшим наклоном к вертикали (рис. 3.7). Струя поднимется практически до уровня поверхности жидкости. Если же струю направить вертикально вверх, то взлетающие вверх частицы жидкости, взаимодействуя с падающими вниз частицами, не смогут подняться на высоту H.
 |
| Рис. 3.7. |
Интересно отметить, что трубки тока жидкости расположены преимущественно ближе к стенке сосуда с отверстием, в то время как у противоположной (левой на рис. 3.8) стенки жидкость практически малоподвижна. Это означает, что на левую стенку действуют силы давления, которое легко посчитать, используя линейный закон нарастания гидростатического давления с глубиной, даваемой формулой (2.11). Расчет сил давления, действующих на правую стенку, требует гидродинамического решения задачи. Однако и без такого расчета ясно, что в трубке тока, примыкающей к правой стенке, давление на каждой глубине будет меньше соответствующего этой глубине гидростатического давления. Это означает, что равнодействующая сил давления, действующих на обе стенки, направлена в сторону, противоположную направлению истечения жидкости. Под действием этой силы, называемой также реактивной, сосуд, поставленный на колеса, может придти в движение. Величину этой силы легко посчитать с использованием формулы Торичелли. По 3-му закону Ньютона искомая реактивная сила равна по величине силе, с которой стенки сосуда действуют на воду, сообщая ее (по 2-му закону Ньютона) приращение импульса в направлении истечения. Поскольку масса, вытекающая через отверстие с сечением S равна , то изменение импульса в единицу времени составит величину Поэтому реактивная сила
где - величина гидростатического давления на глубине H, S - площадь отверстия в правой стенке.
Однако можно добиться одинакового (гидростатического) распределения давлений у обеих стенок, если конец трубки с острой кромкой будет отстоять от правой стенки, как показано на рис. 3.9. В этом случае реактивная сила может определяться с помощью формулы (3.20). Если же ее вычислять при помощи (3.19), то в этой формуле надо вместо сечения трубки S подставить сечение струи воды в трубке S B =kS, где коэффициент истечения k1/2. При таком истечении трубка будет заполнена жидкостью приблизительно наполовину.
а реактивная сила возрастает линейно с повышением избыточного давления над свободной поверхностью жидкости.
Гидрорезание.
Если создать очень высокое избыточное давление, например, 5000 атм = 5*10 Н/м2, то скорость истечения воды v = 1000 м/с. Если такую струю направить на какой-либо твердый материал, то его поверхность будет подвержена гидродинамическому давлению Такое огромное давление в ряде случаев может превосходить предел прочности некоторых материалов, и последние будут разрушаться под действием струи. Со второй половины 80-х годов получило развитие новое направление в обработке материалов - гидрорезание. В этой технологии водяной нож - высоко-скоростная струя воды с диаметром иглы - легко режет материалы толщиной в несколько сантиметров со скоростью резания несколько десятков сантиметров в минуту. Для резки металлов, твердых сплавов, бетона и других материалов в струю добавляют абразивный порошок. Это позволяет значительно увеличить гидродинамическое давление и повысить производительность и возможности гидрорезания.Сосуд Мариотта.
Весьма поучительным для понимания движения жидкости является истечение жидкости из сосуда Мариотта. Он позволяет обеспечить постоянную скорость вытекания жидкости из сосуда, несмотря на понижения ее уровня. Для этого в сосуд через герметичную пробку в его горловину вводится трубочка, сообщающаяся с атмосферой (рис. 3.10). Скорость вытекания определяется по формуле Торичелли , где h - высота нижнего конца трубки над отверстием. Это происходит потому, что при незначительном истечении жидкости из полностью заполненного сосуда давление под пробкой будет меньше атмосферного, а давление в горизонтальной плоскости, совпадающей и нижним концом трубки, равно атмосферному. Скорость вытекания легко регулируется вертикальным перемещением трубки. Если конец трубки находится на уровне h=0 или ниже отверстия, то жидкость не вытекает вовсе. |
| Рис. 3.10. |
Условие несжимаемости движущейся жидкости.
Равенство (3.2), являющееся условием несжимаемости, связывает скорости движущейся жидкости в двух различных сечениях. Между тем, как на это неоднократно обращалось внимание в предыдущих лекциях, в физике важно оперировать с равенствами или уравнениями, отнесенными к одной точке пространства.Для этого рассмотрим деформацию движущегося кубического элемента жидкости. Если его объем через малый отрезок времени не изменяется, то сумма диагональных элементов тензора деформации равна нулю, т.е.
Здесь u x , u y и u z - смещения граней кубика в направлении соответствующих осей координат. Однако эти смещения связаны со скоростями движения граней (а точнее, частиц жидкости, находящихся в данный момент на этих гранях):
Подставляя эти равенства в (3.22), получаем локальное (относящееся к одной точке пространства) условие несжимаемости в виде
Дивергенция вектора является скалярной функцией координат и времени и легко рассчитывается, если известны компоненты векторного поля (в нашем случае v x , v y и v z). Поэтому условие (3.22) постоянства объема несжимаемой жидкости записывается кратко:
| (3.24) |
Отметим, что уравнение (3.24) является одним из основных уравнений гидродинамики несжимаемой жидкости.
Следует отметить, что имеется множество векторных полей, как, например, электрическое E =E (x,y,z,t) и магнитное B =B (x,y,z,t) поля и др., при описании которых также широко используется понятие дивергенции: div E или div B и т.д. Хотя она определяется в соответствии с (3.23), вводится, однако, несколько из других соображений, поскольку в электродинамике не идет речь о движении и деформации элемента материальной среды.
На примере векторного поля скоростей v =v (x,y,z,t) поясним фундаментальный смысл понятия дивергенции.
Для этого рассмотрим неподвижный элементарный объем пространства. dV=dxdydx и посчитаем объем жидкости, втекающий и вытекающий из этого объема за единицу времени.
Введем понятие элементарного потока вектора скорости v через маленькую площадку dS:
| (3.25) |
где dS =n dS - вектор, направленный по нормали n к элементарной площадке. Ясно, что поток (3.25) равен объему жидкости, пересекающей площадку dS за единицу времени (рис. 3.12). Он допускает также наглядную геометрическую интерпретацию. В самом деле, в соответствии с определением линий тока, данным в начале этой лекции, их густота характеризует скорость течения. Поэтому величине скорости всегда можно поставить в соответствие количество линий тока, пересекающих площадку с dS=1 и n || v. Тогда поток dN v в (3.25) будет характеризоваться числом линий, пересекающих площадку при ее произвольной ориентации.
 |
| Рис. 3.12. |
Теперь легко посчитать баланс между втекающей и вытекающей жидкостью для элементарного объема, изображенного на рис. 3.12. Для этого восстановим внешние нормали по всем 6-ти граням кубика и посчитаем потоки жидкости через его грани. Легко понять, что положительное значение потока будет для вытекающей жидкости, а отрицательное - для втекающей. Если скорость в центре кубика v (x,y,z) изменяется при приближении к соответствующим граням, то при вычислении такого потока это необходимо учесть. Результирующий поток определится следующим образом:
Таким образом, дивергенция вектора скорости численно равна потоку жидкости через поверхность единичного объема. Если жидкость несжимаема, то, естественно, этот поток должен быть равен нулю. Графически последнее интерпретируется как равенство количества входящих и выходящих линий тока для этого объема. Это, в свою очередь, означает, что в окрестности точки, где div v =0, линии тока не прерываются. Поэтому равенство div v =0 называют условием неразрывности.
Из школьного курса физики известно, что силовые линии электростатического поля (аналог линий тока) прерываются только на зарядах. Поэтому для областей, не занятых зарядами, мы также вправе написать . Силовые линии индукции магнитного поля B всегда замкнуты, поэтому во всех случаях div B =0.
Принцип работы
Сифон Мариотта представляет собой герметично закрытый сосуд, в крышку которого вставлена открытая с обоих концов трубка, одним концом погруженная в жидкость, а другим - сообщающаяся с атмосферой.
Первоначально, когда все клапаны и сообщающееся с атмосферой отверстие в трубке закрыты, уровень жидкости в трубке совпадает с уровнем жидкости в сосуде. Если наполнить сосуд жидкостью не полностью, над её поверхностью будет некоторое количество воздуха, и давление в нижней части трубки вычисляется по формуле:
, где:Если открыть клапан 3, то трубку, вытеснив жидкость в ней, заполнит воздух, а давление над поверхностью станет равным . На уровне конца трубки установится атмосферное давление . Жидкость из отверстия начнёт вытекать только под давлением столба жидкости между клапанами 2 и 3 (на рис.), которое останется постоянным всё время, пока конец трубки остаётся погруженным в жидкость. Через трубку в верхнюю часть сосуда будет поступать воздух.
Скорость истечения жидкости можно определить, воспользовавшись формулой Торричелли :
, где - расстояние между нижним концом трубки и клапаном (или между клапанами 2 и 3 на рис.).Соответственно, если открыть клапан 2, находящийся на уровне нижнего конца трубки, жидкость из отверстия вытекать не будет. При откупоривании отверстия 1 давление на его уровне будет ниже атмосферного, уровень которого - это уровень конца трубки. Поэтому через отверстие в сосуд будет поступать воздух, а жидкость вытекать не будет.
Применение
Основное свойство сосуда Мариотта состоит в том, что он позволяет регулировать скорость потока жидкости. Это используется в системах непрерывной подачи чернил (СНПЧ) , при дозировке жидкостей в лабораторных условиях .
См. также
Примечания
Wikimedia Foundation . 2010 .
Смотреть что такое "Сосуд Мариотта" в других словарях:
Закон, связывающий изменения объема газа при постоянной температуре с изменениями его упругости. Этот закон, открытый в 1660 г. англ. физиком Бойлем и позже, но, независимо от него, Мариоттом во Франции, по своей простоте и определенности… …
У этого термина существуют и другие значения, см. Галилео. Галилео Жанр научно популярная развлекательная программа Режиссёр(ы) Кирилл Гаврилов, Елена Калиберда Редактор(ы) Дмитрий Самородов Производство Телеформат (… Википедия
Основная статья: Галилео (программа) В основном каждый выпуск состоит из четырёх шести сюжетов и одного эксперимента в студии. Сюжеты могут быть как и из оригинальной немецкой версии, так и снятые уже русской командой. Содержание 1 1 сезон (март… … Википедия
Инструменты и методы физиологии прошлого века сейчас могут казаться странными, наивными и даже чуточку алхимическими: Необходимые … Википедия
Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Вместимость геометрического тела, т. е. части пространства, ограниченной одной или несколькими замкнутыми поверхностями. Вместимость или емкость выражается числом заключающихся в О. кубических единиц. Вычисление величины О. производится с помощью … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Природный газ - (Natural gas) Природный газ это один из самых распространенных энергоносителей Определение и применение газа, физические и химические свойства природного газа Содержание >>>>>>>>>>>>>>> … Энциклопедия инвестора
С древнейших времен стали понимать великое значение воды не только для людей и всяких животных и растительных организмов, но и для всей жизни Земли. Некоторые из первых греческих философов ставили воду даже во главе понимания вещей в природе, и… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Раздел молекулярной физики, рассматривающий многие свойства веществ исходя из представлений о быстром хаотическом движении огромного числа атомов и молекул, из которых эти вещества состоят. Молекулярно кинетическая теория концентрирует внимание… … Энциклопедия Кольера
Тела, характеризующиеся стремлением наполнять любое пространство и лишенные собственной формы. Учение о Г. представляет блестящую страницу современного естествознания. Казавшаяся некогда неуловимой форма тела, по понятиям древних занимавшего… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
