Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2006 № 01

Можете проверить, сделав пульверизатор посолиднее (рис. 2). Он надевается на горлышко бутылки.

Давление, создаваемое насосом, переменно, и поверхность будет окрашиваться пятнами. Поэтому насос следует соединить с пульверизатором через емкость объемом 2–3 литра. Тогда поток воздуха, поступающего в пульверизатор, станет равномерным и пятен не будет.

Сегодня многие для защиты от вредителей применяют в своих садах ядохимикаты. За последние года химики приложили много сил, чтобы сделать их как можно менее вредными для человека. И все же лучше, чтобы их в вашем саду было поменьше. Для этого, прежде всего, их следует не выливать на растения струями, а распылять. Так расход ядохимикатов будет меньше, а эффект — больше. В обычных садовых приборах распыление происходит за счет непосредственного разбиения потока жидкости.

Это позволяет заметно упростить распылитель, но даваемые им капли все же достаточно велики. Растение опрыскивается неравномерно, часть вещества стекает с листьев на землю. Однако с уменьшением размеров капель они садятся на растение полностью, а активность ядохимиката возрастает. (Происходит это за счет действия поверхностной энергии капель, а суммарная поверхность капель при уменьшении их размеров, как известно, увеличивается.) Пульверизатор же способен распылять жидкость до капель предельно малых размеров — аэрозолей.

Опыты показали, что в этом случае расход ядохимикатов сокращается в десятки раз. Садовый распылитель на основе пульверизатора изображен на рисунке 3.

Получается устройство более сложное, чем обычный жидкостный распылитель, но через эту сложность стоит переступить. Здоровье ведь дороже!

Вот еще о распылении. Запатентован пульверизатор, распыляющий… расплавленный металл. Его капелькам дают остыть и получают тончайший порошок.

Вспомните, при первой пробе пульверизатора мы получали крупные капли, уносимые струей воздуха, и лишь потом настроили прибор на тонкое распыление. Однако это нужно далеко не всегда. Если далее на пути капель поставить сужающийся конус, то они сольются в струю. Ее скорость и давление могут быть достаточно велики. На этом принципе делают насосы для перекачивания жидкостей.

В 1858 г. французским инженером Анри Жиффаром был создан инжектор — насос, подающий в паровой котел свежую воду при помощи струи пара (рис. 4).

Вот как он работал. Струя пара, вытекая из сопла, засасывала воду, захватывала ее и с большой скоростью бросала в сужающийся конический раструб. Здесь пар смешивался с водой, сам превращался в воду, а вода от этого заметно подогревалась. Весь этот поток врывался в котел. Любопытно, что давление воды, покидающей инжектор Жиффара, может быть в десятки раз выше, чем давление поступающего в него пара. В наше время инжекторы такого типа применяются для подачи топлива в двигатели ракет.

Итак, струя газа может успешно перекачивать жидкость. Но возможно и обратное. На любой пожарной машине имеется дымосос. Он присоединяется к широкому брезентовому рукаву, подведенному к задымленному помещению. Сам дымосос: (рис. 5) — это труба переменного сечения, в начале которой установлено сопло, разбрызгивающее воду.

Струи воды смешиваются с воздухом и гонят его к выходу. Так дым отсасывается из помещения, и пожарники получают возможность нормально работать. Такое устройство первоначально применялось для вентиляции шахт. Изобрели его в XIX веке англичане братья Кертинг.

В нашем эксперименте со свечкой пульверизатор засасывал воздух. Это явление используется в горелке газовой плиты. Струя газа захватывает воздух, смешивается с ним и поступает в зону горения.

Но почему газ горит именно в конце горелки? Все дело в площади поперечного сечения канала, по которому движется газовоздушная смесь, и скорости распространения пламени. В начале площадь велика, а скорость движения смеси мала. Но горелка накрыта крышкой. Она оставляет для движения газовоздушной смеси лишь несколько отверстий. Суммарная площадь их сечения мала. Благодаря этому здесь и немного далее, скорость смеси возрастает и становится больше, чем скорость распространения пламени. Но после выхода из горелки скорость смеси начинает вновь уменьшаться и где-то становится равна скорости пламени. Здесь-то и начинается его спокойное устойчивое горение. Изобрел такую горелку с газоструйным инжектором великий немецкий химик XIX века Г.X.Бунзен.

Когда при аварии летчик морского самолета покидает машину, в его ранце находится не только парашют, но и компактная надувная лодка. Однако в раздутом состоянии объем ее достигает 200 и более литров. Надуть ее нужно за считанные секунды. Как? Казалось бы, достаточно присоединить к лодке баллон со сжатым воздухом. Но он получается тяжел и громоздок. Выручает инжектор, в который поступает воздух из крохотного баллончика. При этом он захватывает из окружающей среды в десятки раз больше воздуха, и лодка успешно наполняется. Размером инжектор чуть больше авторучки.

При старте ракеты, когда скорость ее очень мала, порою расходуется десятая часть топлива, что превышает по массе ее полезную нагрузку. Для того чтобы этот расход уменьшить, тоже применяют инжектор (рис. 6).

Он выглядит как окружающее хвост ракеты кольцо обтекаемой формы. В нем происходит множество сложных процессов, но приближенно работу инжектора молено описать так.

Струя газов, выходящих из ракетного двигателя, засасывает воздух и смешивается с ним. Скорость от этого уменьшается, но масса газов, выбрасываемых ракетой, значительно возрастает. От этого во много раз увеличивается тяга двигателя, что и уменьшает расход топлива на старте. Но почему только на старте? Да потому, что с увеличением скорости работа инжектора ухудшается, и его обычно в определенный момент сбрасывают. На этом принципе в нашей стране удалось создать ракеты высочайшего совершенства, но о них нужен особый рассказ.

Перечислять области применения и типы струйных насосов можно до бесконечности. Каждый месяц появляются десятки новых патентов на эту тему. Над чем же бьются изобретатели всего мира? Они решают множество практически важных вопросов, но при этом постоянно остается один главный. Струйный насос, инжектор, энергетически не совершенен. Его КПД всего лишь 10–15 %. Это связано с тем, что в нем происходит так называемый неупругий удар. Проиллюстрировать это понятие поможет такой пример.