Wie verhindern „Ausgießer“, dass Flüssigkeit durch den Lufteinlass austritt?

Sie sind vielleicht mit den Arten von Ausgießern vertraut, die in vielen professionellen Cocktailbars zu finden sind, ähnlich wie die folgenden:

Foto vom Auslauf

Das Loch oben am Ausguss ist ein Lufteinlass, der mit dem schmalen Rohr verbunden ist, das in die Flasche ragt. Daher kann Flüssigkeit durch den Ausguss ausfließen, während Luft durch den Einlass einströmt – was zu einem gleichmäßigen Ausgießen führt, das nicht durch Blasenbildung am Flaschenhals unterbrochen wird.

Aber warum fließt die Flüssigkeit immer aus dem Ausguss, während Luft durch den Einlass einströmt? Warum fließt niemals Flüssigkeit aus dem Lufteinlass, während Luft durch den Ausguss einströmt (oder warum strömt nicht gleichzeitig Luft durch den Ausguss ein , wenn Flüssigkeit aus ihm herausfließt – was zu Blasenbildung führt? wie es bei einem nicht gespritzten Engpass passiert)?

Liegt es einfach daran, dass die Oberflächenspannung verhindert, dass die Flüssigkeit durch die schmale Öffnung des Luftansaugrohrs "gequetscht" wird (und an einer Luftblase an der Öffnung des Ausgusses vorbei "gequetscht" wird)? Wenn ja, was ist die maximale Größe für eine Öffnung wie das Luftansaugrohr, die den Wasserdurchgang verhindert (und für eine Öffnung, die wie der Ausguss den gemeinsamen Durchgang von Wasser und Luft verhindert)?

Antworten (3)

Der Ausguss, aus dem die Flüssigkeit austreten soll, hat einen viel größeren Durchmesser und daher hat die Viskosität weniger Einfluss (die Durchflussrate hängt von etwas ab wie z ( D ich A M e T e R ) 4 für laminare Strömung) auf die Strömung durch das breitere Rohr und die Druckdifferenz über das Rohr mit größerem Durchmesser größer ist, da das Ende in der Flüssigkeit tiefer liegt als das Ende des dünneren Rohrs, während die anderen Enden beide atmosphärischen Druck haben.

Ihre Frage nach dem maximalen Durchmesser ist vielleicht die Grundlage einer Untersuchung?

Während Oberflächenspannung und Dichte etwas mit dem Design solcher Ausgüsse zu tun haben, glaube ich, dass das wichtigste Designelement der Abstand zwischen den Rohröffnungen in der Flasche ist.

Ausgießer-Diagramm

Wenn die Flasche anfänglich umgedreht wird, ist der Luftdruck an der Oberseite (Ptop) atmosphärischer Druck. Somit ist der Druck am Luftschlauch P1 = Ptop + ρgh1 = Patm + ρgh1, wobei ρ die Dichte der Flüssigkeit, g die Erdbeschleunigung und h1 die Höhe der Flüssigkeit an diesem Punkt ist. Ebenso ist der Druck am Ausguss P2 = Ptop + ρgh2 = Patm + ρgh2. Da beide Drücke größer als der Atmosphärendruck sind, tritt zunächst etwas Flüssigkeit aus jedem Loch aus. Ich vermute, dass entweder keine Flüssigkeit aus dem Luftschlauch austritt oder es einfach nicht bemerkt wird, weil die Flasche schnell umgedreht wird und die Flüssigkeit austritt.

Als nächstes tritt die Flüssigkeit weiterhin aus beiden Löchern aus, bis in der Luft über der Flüssigkeit ein Teilvakuum erzeugt wird, so dass Ptop = Patm - ρgh1. An diesem Punkt ist P1 gleich der Atmosphäre, und keine Luft oder Flüssigkeit bewegt sich durch das Luftrohr. Beachten Sie, dass dieser Zustand nur kurzzeitig auftritt, es sei denn, Sie verhindern, dass Flüssigkeit aus dem Ausgießer austritt.

Nun ist P2 = P1 + ρg(h2-h1) = Patm + ρg(h2-h1). Da der Ausguss unter einem höheren Druck als der Atmosphärendruck steht, tritt Flüssigkeit aus diesem Loch aus. Luft tritt in das Luftloch ein, da der fallende Flüssigkeitsspiegel den Druck bei P1 verringert. Dieser Zustand wird beibehalten, bis der Flüssigkeitspegel niedriger als der Luftschlauchpegel ist. Beachten Sie, dass der konstante Druck am Ausguss zu einer konstanten Geschwindigkeit in der Flüssigkeit führt. Siehe Bernoulli-Gleichung .

Dieser Prozess ähnelt einer Mariotte-Flasche. Laut Wikipedia ist Mariotte Bottle „ein Gerät, das eine konstante Durchflussrate aus geschlossenen Flaschen oder Tanks liefert“. Auch dieses Vorlesungsskript bietet eine gute Erklärung. Ich habe einige Inhalte in dieser Erklärung umschrieben.

Während die Erklärung von @Farcher plausibel ist, denke ich, dass Luft aus dem oberen Loch eintritt und Flüssigkeit durch das untere Loch fließt, da diese Strömungskonfiguration stabil geschichtet ist (dichtere Flüssigkeit befindet sich unten).

Wie verhindern „Ausgießer“, dass Flüssigkeit durch den Lufteinlass austritt?
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