на какую высоту можно поднять воду за счет вакуума
Система перекачки воды без электричества и топлива
Даже не знаю как начать.
Все мы учились в школе, все имеем хотя бы не глубокие познания в физике. Особенно я бы сказал, эти знания у автомобилистов. Когда они через шланг сливают бензин из бака. Бак находится выше, ну скажем канистры и не важно, как высоко поднят перегнутый шланг. Бензин будет течь, пока не закончится, или пока шланг не оторвется от зеркала топлива. А теперь представьте себе ситуацию, вам требуется поднять жидкость, скажем воду на 1, 2, 5 метров выше уровня водоема, из которого происходит забор. Усложним ситуацию, у вас нет электронасоса и электричества, даже нет бензина, для применения других вариантов перекачки воды.
Автор, проект которого я предлагаю вашему вниманию, утверждает, что можно. Мало того, он прилагает видео, которое подтверждает его слова. Лично мое мнение, допускаю, что это очередной фокус как с вечными двигателями на постоянных магнитах, или светящаяся лампа, когда к ней подносишь магнит, но автор настойчив и его доводы похожи на правду. Проверить правдивость его утверждений может каждый, установка не сложная и не затратная. И так начнем вникать.
Автор утверждает, проект рабочий, чем длиннее водопровод, тем больше вес воды в системе, тем увереннее происходит циркуляция. Мы используем эту систему для перекачки воды из реки или в пруда. Это такая небольшая идея, которую каждый может попробовать у себя дома.
И все-таки меня терзают сомнения, не верится, что вот так запросто сломан закон физики. Если бы это было так просто, то человечество имело нескончаемую энергию, которой пока нет. Скорее всего, в озере на конце трубы насос, он и толкает воду, или приоткрыт верхний кран и вода просто вытекает под действием гравитации.
А вдруг я не прав? Теоретически большой вес сливающейся воды, проходя по трубопроводу, создает внушительное разряжение в резервуаре, в бочке, которое вполне, теоритически, может на коротком участке трубы засосать жидкость.
Короче говоря, каждый желающий может попробовать повторить этот проект и попытаться обмануть закон Архимеда.
А есть проверенный способ подъема воды на высоту. Правда, не везде возможно его применить. Чтобы установка заработала, необходимо соблюсти ряд требований. И на первом месте необходим перепад ландшафта не менее 400 мм. Это может быть небольшая речушка с порогами, запруда, родник.
Вода с высоты 1000 мм поднята на 4000 мм и льется равномерной струйкой. Прекрасный девайс, но есть ложка дегтя, из поданного объема воды, перекачивается всего от 50% до 15%, в зависимости от высоты подъема. Его нельзя использовать в водоемах со стоячей водой.
Почему насосы не могут всасывать жидкость с глубины более 9 метров?
Ежедневные вопросы по поводу того, почему же насосы не могут всасывать жидкость с глубины более 9 метров сподвигли меня написать статью об этом.
Для начала немного истории:
В 1640 г. в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца. Для подачи воды из озера был построен трубопровод и насос большой длины, каких до этого еще не строили. Но оказалось, что система не работает — вода в ней поднималась только до 10,3 м над уровнем водоёма.
Никто не мог объяснить, в чем тут дело, пока ученик Галилея — Э. Торичелли не высказал мысль, что вода в системе поднимается под действием тяжести атмосферы, которая давит на поверхность озера. Столб воды высотой в 10,3 м в точности уравновешивает это давление, и поэтому выше вода не поднимается. Торичелли взял стеклянную трубку с одним запаянным концом и другим открытым и заполнил ее ртутью. Потом он зажал отверстие пальцем и, перевернув трубку, опустил ее открытым концом в сосуд, наполненный ртутью. Ртуть не вылилась из трубки, а только немного опустилась.
Столб ртути в трубке установился на высоте 760 мм над поверхностью ртути в сосуде. Вес столба ртути сечением в 1 см2 равен 1,033 кг, т. е. в точности равен весу столба воды такого же сечения высотой 10,3 м. Именно с такой силой атмосфера давит на каждый квадратный сантиметр любой поверхности, в том числе и на поверхность нашего тела.
Точно также, если в опыте с ртутью вместо неё в трубку налить воды, то столб воды будет высотой 10,3 метра. Именно поэтому и не делают водяных барометров, т.к. они были бы слишком громоздкими.
Давление столба жидкости (Р) равно произведению ускорения свободного падения (g), плотности жидкости (ρ) и высоты столба жидкости:
Атмосферное давление на уровне моря (Р) принять считать равным 1 кг/см2 (100 кПа).
Примечание: на самом деле давление равно 1,033 кг/см2.
Плотность воды при температуре 20°С равна 1000 кг/м3.
Ускорение свободного падения – 9,8 м/с2.
Из этой формулы видно, что чем меньше атмосферное давление (P), тем на меньшую высоту может подняться жидкость (т.е. чем выше над уровнем моря, например в горах, тем с меньшей глубины может всасывать насос).
Также из этой формулы видно, что чем меньше плотность жидкости, тем с большей глубины можно её выкачивать, и наоборот, при большей плотности глубина всасывания уменьшится.
Например, ту же ртуть, при идеальных условиях, можно поднять с высоты не более 760 мм.
Предвижу вопрос: почему в расчетах получился столб жидкости высотой 10,3 м, а насосы всасывают только с 9 метров?
Ответ достаточно простой:
— во-первых, расчет выполнен при идеальных условиях,
— во-вторых, любая теория не дает абсолютно точных значений, т.к. формулы эмпирические.
— и в-третьих, всегда существуют потери: во всасывающей линии, в насосе, в соединениях.
Т.е. не возможно в обычных водяных насосах создать разрежение, достаточное для того, чтобы вода поднялась выше.
Примечание: формула может использоваться для расчета высоты всасывания при нормальных условиях и температуре до +30°С.
Также хочется добавить, что высота всасывания (в общем случае) зависит от вязкости жидкости, длины и диаметра трубопровода и температуры жидкости.
Например при увеличении температуры жидкости до +60°С, высота всасывания уменьшается почти в два раза.
Это происходит потому, что возрастает давление насыщенных паров в жидкости.
В любой жидкости всегда присутствуют пузырьки воздуха.
Думаю, все видели, как при закипании сначала появляются маленькие пузырьки, которые затем увеличиваются, и происходит кипение. Т.е. при кипении, давление в пузырьках воздуха становится больше, чем атмосферное.
Давление насыщенных паров и есть давление в пузырьках.
Увеличение давления насыщенных паров приводит к тому, что жидкость закипает при более низком давлении. А насос, как раз и создает в магистрали пониженное атмосферное давление.
Т.е. при всасывании жидкости при высокой температуре, существует возможность её закипания в трубопроводе. А никакие насосы не могут всасывать кипящую жидкость.
Вот, в общем, и всё.
А самое интересное, что все это мы все проходили на уроке физики при изучении темы «атмосферное давление».
Но раз вы читаете эту статью, и почерпнули что-то новое, то именно «проходили» 😉
Высота всасывания насоса: теория, которая поможет разобраться в практике
Насос, работающий на поверхности
Устанавливать в подземный водозабор погружное оборудование не всегда целесообразно. Этому препятствует либо малый диаметр колодца, либо сезонный характер его эксплуатации. В таких случаях приходится качать воду с поверхности.
В связи с этим, на первый план выходит вопрос: «Какова максимальная высота всасывания насоса?» — ведь от неё зависит, какой может быть допустимая глубина водозаборного сооружения.
Что является движущей силой для жидкости?
Существует два способа, с помощью которых жидкость может подниматься вверх:
На заметку: Без давления, которое атмосфера оказывает на жидкость, её подъём был бы невозможен ни при каких условиях. На уровне моря оно соответствует показателю 1 бар или около того, что соответствует примерно 10 метрам водяного столба.
Но эта высота, по сути, чисто теоретическая, потому что, чем выше находится местность над уровнем моря, тем меньше давит атмосфера. На небольшом взгорье высотой в 2000м, давление снижено примерно на четверть — до 0,77 бар.
Так как на находящуюся в колодце воду так же действует атмосфера, то, какое бы разрежение ни создавал насос, находящийся на поверхности земли, вода в низине не сможет поднять выше десятка метров, а на возвышенности высота подъёма насосом не будет выше шести-семи метров. То есть, высота местности имеет решающее значение.
Обратный клапан: что это такое и для чего используется
Кроме особенностей местности, на высоту подъёма воды влияют и другие критерии. Например, следует учитывать и возможные потери давления, которые неизбежно возникают в определённых случаях. Чтобы было понятно, что это за ситуации, рассмотрим, что происходит, когда насос отключается.
Перед первым запуском в насос заливается вода
Принцип работы обратного клапана
Кольцо трубы с обратным клапаном для колодезного насоса
Так как в этой ситуации высота всасывания уменьшится на эти же 2 метра, очень важно приложить все усилия, для того, чтобы воспрепятствовать потерям давления.
Прочие факторы, влияющие на высоту всасывания
Если говорить не только о воде, а о перекачивании жидкости, как таковой, то на высоту всасывания влияет ещё и её плотность. Чем она более вязкая – тем на меньшую высоту жидкость можно поднять.
Расчёт высоты всасывания насоса
Ещё один фактор, который оказывает существенное влияние – температура жидкости. Чем она ниже, тем насосу легче работать, и тем с более низкой отметки он может поднять воду. Заметим, что при нагревании воды появляется опасность явления кавитации, поэтому насосы нужно оберегать от скачков температур и давления.
Насосы с большой высотой всасывания – это те, которые создают разрежение 0,8 бар. То есть, они поднимают воду с отметки 8м, если нет потерь давления. Вы спросите: как тогда откачивают воду с артезианских глубин? Хороший вопрос.
Что может увеличить высоту подъёма
Одним из решений для увеличения высоты подъёма воды на поверхности земли (например, на этажи задания), является ступенчатая установка нескольких насосов. Но это довольно сложная схема, особенно для монтажа своими руками — да и цена вопроса довольно высока. В случае с глубоким колодцем она и вовсе не может быть реализована.
Камера многоступенчатого насоса
Насосы с выносным эжектором
Определение напора таково: это сумма высоты, на которую поднимается вода, и её потерь на трассе между всасывающим и напорным трубопроводом. При этом геометрическая высота подъёма состоит из разницы между верхним и нижним уровнями воды.
Гидравлические потери рассчитываются суммарно, на основании всех конструктивных особенностей трубопровода.
Выше речь шла о положительной высоте всасывания, когда ось насоса находится выше зеркала воды в источнике. Если же свободная поверхность воды располагается над насосом, высота всасывания будет отрицательной.
По этому принципу функционирует погружное оборудование, которое и выручает, когда воду нельзя достать с помощью насоса, работающего на поверхности. Более подробную информацию по этой теме вы получите, посмотрев видео в этой статье, но надеемся, что и наша инструкция оказалась для вас полезной.
С какой глубины может поднять воду насосная станция
Насосные станции все чаще стали использоваться для автономных водопроводных систем, в которых водозабор организовывается из скважин, колодцев или открытых водоемов. Выбирают насосные установки по трем параметрам: глубина всасывания, производительность, напор. Максимальная глубина всасывания насосной станции – предельный показатель, с помощью которого выбирают установки.
Глубина всасывания
Установки с эжектором более мощные и производительные
Есть две разновидности НС, которые отличаются наличием или отсутствием эжектора. Последний – своеобразный дополнительный насос (без электродвигателя), с помощью которого увеличивается возможная глубина водозабора.
Паспортная глубина всасывания, как правило, составляет – 8 м. Это при условии, что эжектора в комплектации станции нет. Если это устройство в системе водозабора присутствует, показатель может увеличиться. Производители предлагают насосные станции с встроенным эжектором. Практика показала, что такие установки достаточно капризные. Не всегда с их помощью можно поднять воду из колодцев заявленной глубины.
Более удачное расположение – выносной эжектор. Его устанавливают на конце водозаборного рукава (пластиковой трубы или прорезиненного шланга), куда закрепляют пластиковым хомутом. Но такое исполнение снижает коэффициент полезного действия, потому что для работы эжектора требуется определенная скорость воды. Насос поднимает жидкость на поверхность, часть ее гонит обратно к эжектору по параллельному трубопроводу. Движение воды сначала вверх, а затем вниз, снижает КПД работы насосной установки.
Глубина всасывания станции с встроенным эжектором составляет не более 9 м. С выносным – не более 10,5 м. На многих сайтах присутствует показатель 45 м. Это дезинформация. У НС несколько технических характеристик, где 45 метров – это максимальное расстояние от зеркала воды внутри колодца до последнего потребителя в сети автономного водопровода. Показатель часто фигурирует в паспортных данных, но он не единственный. На рынке можно найти станции, у которых это расстояние превышает обозначенное значение.
Показатели подъема воды
В паспорте НС производитель всегда указывает максимальные значения технических характеристик. При покупке оборудования надо обязательно учитывать соотношение этих характеристик с техническими показателями водопроводной системы дома. Если неправильно подобрать станцию к водопроводу, велика вероятность, что последний будет работать некорректно. К примеру, вода будет в недостаточном количестве или напор будет слабым.
В паспорте изделия производитель обязательно указывает графическую зависимость всех характеристик между собой. С его помощью можно увидеть зависимость напора, расхода установки к характеристикам водопроводной системы. На его основе покупатель может самостоятельно подобрать модель насосной станции с учетом обозначенных характеристик и глубины всасывания.
Как рассчитать необходимую глубину всасывания насосной станции
Для расчета технических характеристик станции необходима информация, касающаяся автономного водопровода:
Динамический уровень воды в системе автономного водопровода играет одну из важнейших ролей. Если его значением пренебречь, можно забыть о характеристиках водопроводной сети.
Самые большие потери давления воды внутри водопровода – вертикальные. Глубина всасывания влияет на характеристики водопровода. Чем она больше, тем пропорциональнее происходит снижение показателей. К примеру, если показатель составляет 8 м, потери давления снижаются на 0,8 бар.
Чтобы бороться с уменьшением глубины водозабора, над колодцем устанавливают кессон. Это специальное цилиндрической или кубической формы емкость, которую закапывают на определенную глубину. В нее монтируют НС. Чем высота кессона больше, тем ниже будет располагаться насос. Таким образом можно снизить место установки наносной станции и уменьшить расстояние от нее до зеркала воды.
Есть еще один вариант. Внутрь колодца устанавливают металлическую конструкцию, собранную из металлопрофиля (обычно уголка или швеллера). Ее крепят к стенкам гидротехнического сооружения. На эту опору монтируют насосную станцию. Для обеспечения более высоких характеристик водопроводной сети опорную конструкцию опускают до уровня поверхности воды в колодце. Неудобство такой установки заключается в том, что станция находится на большой глубине, а значит, следить за ней и обслуживать будет непросто.
Получение воды из речки самотеком.
Здравствуйте, уважаемые Форумчане!
Хочу получить воду самотеком посредством установки бочки и созданием вакуума по всей системе.
Система должна работать без электричества и круглый год. Дом находится в Токтогульском районе у реки «Чыкан», на возвышенности.
Изучил множество материалов в сети, и решился проработать следующую схему:
Для меня немаловажно мнение хороших специалистов, может в проработанной мной системе имеются изъяны, буду признателен советам, а может кто уже сталкивался с подобной ситуацией и имеет опыт. Работоспособна ли система?
Прикрепленные изображения
Я представляю себе это, как переливание бензина из бака в ведро посредством шланги. В выше показаной схеме в бочке образуется вакуум в следствие оттека воды из бочки, а вакуум должен засосать воду из точки водозабора.
вечные двигатели изобретаем? ну ну
Гидроударные насосы ищем в интернете
Спасибо MII, Вы подсказали интересное приспособление, почему-то ранее не обращал на него должного внимания, но сможет ли он поднять воду на нужный уровень, и каково должно быть сечение подводящих труб и самого устройства. И можно ли использовать гидротаран в паре с вакуумной системой?
вакуумная система = изобретение вечных двигателей
Dairbek
Вакумная система не может поднять воду выше 10 метров в принципе. Гидротаран может поднять воду до любого уровня.
Сечение труб ищите в инете.
В Бишкеке есть изобретатель (к сожалению не помню его имени), он занимается гидроударной техникой. Пищите его, у него есть интересные разработки.
а вакуум должен засосать воду из точки водозабора.
В данном случае механическую работу по подъему воды выполняет атмосферное давление.
как правильно вам тут указали, величина атмосферного давления Земли такова, что оно (давление) может поднять воду только на высоту в 10,3м.
и называть ее «вакуумной системой» не совсем корректно.
Для меня немаловажно мнение хороших специалистов, может в проработанной мной системе имеются изъяны, буду признателен советам
все эти данные нужны для того, чтобы рассчитать энергию на работу по подъему воды, а также необходимую мощность установки по подъему воды.
Гидротаранные установки могут поднять воду. Но не на «любую высоту». Это и теоретически и тем более практически.
Выбор метода решения задачи ( и с точки зрения типа применяемой энергии, и с точки зрения КПД всей системы) зависит от начальных установок.
Спасибо K.I.F. за интересную информацию.
Судя по комментариям, поднять воду выше 10,3 м. я не смогу, жаль
Спасибо K.I.F. за интересную информацию.
Судя по комментариям, поднять воду выше 10,3 м. я не смогу, жаль
Уважаемый Dairbek, я хочу добавить лишь, что воду вы поднимете на
10м только в трубах (сливной), ведущих к емкости-бочке. В самой бочке вода остаться|оказаться не (с)может. Если приделать воронку к концу водозаборной трубы и использовать для подъема воды её скопостной напор, можно поднять её чуть выше. Немного. Лучше гидротаран. И стабильнее. А чем обусловлена такая конфигурация гидросистемы? Она неработоспособна. И, как я понимаю, есть дом, и есть электроэнергия.. и если применен для забора воды (электро)насос, то уровень всасывающего трубопровода д.б. на уровне
5м (чем ниже, тем лучше.. погружной,например) от точки забора воды. А вот высота, на которую насос её поднимет, зависит от его характеристик. На любую разумную,практически. И можно даже автоматизировать процесс циркуляции воды в бочке. Чтоб была «экономно» «проточная».
Судя по комментариям, поднять воду выше 10,3 м. я не смогу, жаль
В вашей системе есть еще один крупный изъян. Вы не сможете потреблять воду из емкости (600л).
Допустим для примера, вы собираетесь поднять воду только на 10 м.
В начальных условия вы должны будете сначала самостоятельно заполнить емкость. Сама она не заполнится.
А когда откроете трубы с перепадом давления и у вас это заработает, то вы не сможете компенсировать взятую из емкости воду. Объем поступившей воды должен быть постоянно равен объему вытекающей. Если вы заберете воду, то эта разница так и останется.
Постепенно вы выберете всю воду и вся система остановится.
Вот такая штука.
Так что ваша система не будет работать и по этой причине тоже.
Serg
вы опять не поняли.
читаем внимательно мои слова. и еще раз. и всё вместе.
выделено специально для вас!
величина работы равна 180КДж.
если ее затратить за одну секунду (все 600л на высоту 30м) то нужна мощность 180 КВт. (плюс поправка на технологический КПД)
если потребителю не нужны сразу все 600л, то емкость можно набрать за 10 минут например. Тогда требуемая мощность будет иметь величину в 300Вт.
кстати, обозначается как А. а не Е.
если говорить о работе.
кстати, обозначается как А. а не Е.
Спасибо ребята, за толковые советы. Сейчас изучаю гидротаранные насосы, интересно, у нас продают готовые насосы?
Мощность не зависит от объема работы.
Мощность, как известно, есть скорость преобразования (потребления, производства, передачи) энергии.
еще раз объясняю свои слова:
судя по вашим предварительным данным, вам нужна энергия около 180 КДж (количество работы по поднятию 600литров воды на высоту 30м)
эта вот такая тонкость, которую вы не знаете.
и никогда не знали.
и упорно лезете в темы, в которых ни черта не понимаете. Это не достойное поведение.
Спасибо ребята, за толковые советы
Сейчас изучаю гидротаранные насосы, интересно, у нас продают готовые насосы?