Násoska

Násoska je jednoduché zařízení, které slouží k přečerpávání kapaliny z nádob, v nichž je hladina kapaliny výše, do nádob, kde je hladina kapaliny níže. Hnací silou je rozdíl potenciálních energií kapalin v obou větvích násosky (při stejném okolním tlaku).

Teorie

Schéma násosky (v případě, že kapalina vytéká do volného prostoru, bude výška h₂ měřena od spodního okraje trubičky)

Nechť hladina potenciální energie v bodě 2 je nulová (${\displaystyle E_{p}=0}$)

Při aplikaci Bernoulliho rovnice mezi body 0-2 platí:

${\displaystyle {\frac {p_{0}}{\rho }}+gh_{2}={\frac {p_{2}}{\rho }}+{\frac {v_{2}^{2}}{2}}}$

kde první členy vlevo a vpravo jsou velikosti tlakové měrné energie v bodě 0 resp. 2 a druhé členy vlevo a vpravo jsou velikosti potenciální měrné energie v bodě 0 resp. kinetické měrné energie v bodě 2.
Při rovnosti okolních tlaků (nádoby otevřené do atmosféry) je pak rychlost vytékající kapaliny v bodě 2:

${\displaystyle v_{2}={\sqrt {2gh_{2}}}}$

proto při nulovém rozdílu hladin (${\displaystyle h_{2}=0}$) je i rychlost toku v násosce nulová.

Průtok násoskou je dán vztahem:

${\displaystyle Q=v_{2}{\frac {\pi D^{2}}{4}}}$

kde D je průměr trubice násosky.

Při aplikaci Bernoulliho rovnice mezi body 0-1 (kde 1 je nejvyšší bod násosky) platí:

${\displaystyle {\frac {p_{0}}{\rho }}+gh_{2}={\frac {p_{1}}{\rho }}+{\frac {v_{1}^{2}}{2}}+g(h_{1}+h_{2})}$

Dále z rovnice kontinuity mezi body 1-2 plyne:

${\displaystyle S_{1}v_{1}=S_{2}v_{2}}$

Nechť je průřez trubice po celé délce konstantní (${\displaystyle S_{1}=S_{2}}$) a nádoby jsou otevřené do atmosféry (${\displaystyle p_{0}=p_{2}=p_{atm}}$). Pak platí:

${\displaystyle p_{1}=p_{atm}-\rho g(h_{1}+h_{2})}$

kde ${\displaystyle p_{1}}$ je tlak kapaliny v bodě 1. Aby mohla násoska fungovat, musí být ${\displaystyle p_{1}}$ vyšší než tlak sytých par kapaliny za dané teploty. V opačném případě dojde v bodě 1 ke kavitaci a přetržení vodního sloupce. Tím je také dána maximální pracovní výška násosky:

${\displaystyle (h_{1}+h_{2})={\frac {p_{atm}-p_{p}^{''}}{\rho g}}}$

kde ${\displaystyle p_{p}^{''}}$ je tlak sytých par kapaliny za dané teploty. Pro vodu a teplotu 20 °C je pak ${\displaystyle h_{1}+h_{2}\approx 10m}$

Provoz

Pro uvedení násosky do chodu je nutné, aby byla trubice celá naplněna přečerpávanou kapalinou (například ponořením celé trubice pod hladinu, případně vysátím vzduchu vývěvou – průmyslové použití). Násoska pak samočinně pracuje až do vyrovnání hladin (${\displaystyle h_{2}=0}$) nebo poklesnutí hladiny v horní nádobě pod úroveň násosky.

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu Zápachová uzávěrka na Wikimedia Commons