Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Демонстрация гидродинамической физики
Hydrodynamic physics demonstration
Бутылка Мариотта – это устройство, обеспечивающее постоянную скорость потока из закрытых бутылок или резервуаров. Она названа в честь французского физика Эдма Мариотта (1620–1684). В трудах Мариотта изображена бутылка с газовым входом, однако эта конструкция была предназначена для демонстрации влияния внешнего давления на уровень ртути внутри бутылки. Кроме того, в ней отсутствует сифон или выход для жидкости.
Mariotte's bottle is a device that delivers a constant rate of flow from closed bottles or tanks. It is named after French physicist Edme Mariotte (1620 1684). A picture of a bottle with a gas inlet is shown in the works of Mariotte, but this construction was made to show the effect of outside pressure on mercury level inside the bottle. It further misses a siphon or an outlet for the liquid.
Изобретение
О проекте впервые сообщил Маккарти (1934). Как показано на схеме, резервуар с пробкой оснащен воздухозаборником и сифоном. Давление у основания воздухозаборника всегда равно давлению вне резервуара, то есть атмосферному. Если бы оно было выше, воздух бы не поступал. Если вход сифона находится на той же глубине, то он всегда будет подавать воду под атмосферным давлением и обеспечивать постоянный расход, независимо от изменения уровня воды в резервуаре. Данный аппарат имеет множество конструктивных вариантов и широко используется там, где требуется постоянное давление воды, например, для подачи воды с постоянным напором при измерении инфильтрации воды в почву или для подачи подвижной фазы в хроматографии. Недостатком конструкции является чувствительность к утечкам воздуха во впуске и невозможность добавления жидкости во время работы, поскольку это нарушит регулирование давления. В настоящее время точный контроль обеспечивается электронными устройствами.
The design was first reported by McCarthy (1934). As shown in the diagram, a stoppered reservoir is supplied with an air inlet and a siphon. The pressure at the bottom of the air inlet is always the same as the pressure outside the reservoir, i. e. the atmospheric pressure. If it were greater, air would not enter. If the entrance to the siphon is at the same depth, then it will always supply the water at atmospheric pressure and will deliver a flow under constant head height, regardless of the changing water level within the reservoir. This apparatus has many variations in design and has been used extensively when a constant water pressure is needed, e. g. supplying water at constant head for measuring water infiltration into soil or supplying the mobile phase in chromatography. The drawback of the design is that it is sensitive for gas inlet leakage and that during operation liquid cannot be added, since it would change the pressure control. Accurate control is nowadays provided by electronic devices.
Приложения
Постоянный напор важен для упрощения ограничений при измерении движения воды в почве. Несколько методов измерения используют бутылку Мариотта для обеспечения постоянного напора. Пермеаметр Гвельфа измеряет ненасыщенную гидравлическую проводимость в полевых условиях и использует этот принцип для создания постоянного напора. Однокольцевые и двухкольцевые инфильтрометры также могут использовать бутылку Мариотта. Другое применение – аналогичная конструкция в некоторых топливных баках, используемых в моделях самолетов с тросовой системой управления, где она называется "унипоточным" баком. В этом случае трубка вентиляции бака подводится к концу призматического бака, близко к трубке забора топлива, подающей топливо в двигатель. Таким образом, по мере расхода топлива унипоточный бак обеспечивает примерно одинаковое давление, независимо от количества топлива, оставшегося в баке до конца полета, что позволяет поддерживать неизменную калибровку карбюратора и соотношение воздух-топливо.
Constant head is important in simplifying constraint when measuring the movement of water in soil. Several measurement techniques employ the Mariotte's bottle to provide constant head. The Guelph Permeameter measures unsaturated hydraulic conductivity in the field and uses this principle to create a constant head. Single and double ring infiltrometers can also use the Marriotte's bottle. Another application is a similar arrangement in some fuel tanks used in control line model airplanes, where it is called a "uniflow" tank, where the tank venting tubing goes to the end of the prismatic tank, close to the fuel pick up tube that feeds the engine; thus, when fuel is consumed, the uniflow tank supplies approximately the same pressure, regardless of the quantity of fuel that remains in the tank for the rest of the flight, which keeps the same carburetor calibration and air fuel ratio.