下面一起来了解一下阿基米德螺旋泵的应用原理吧!
阿基米德螺旋泵可以实现“水往高处流”,但这并不是它打破了物理原理,而是水的重力与分子间作用力共同作用的结果,原因和虹吸现象一样,空气不断推着物体向上运动,将物体传送到水泵顶部。
实际上,在阿基米德螺旋泵工作时,取任意一段液体做观察会发现,液体两端在重力方向上是水平的,泵轴转动使液体在螺杆方向下端高于上端,液体在重力作用下,从高水平的下端流向低水平的上端,从而实现“水往高处流”。
拓展小知识
知识点一、阿基米德螺旋泵制作方法
阿基米德螺旋泵是古希腊阿基米德发明的一种螺旋水泵,它是现代螺杆泵的雏形,能实现“水往高处流”,只需摇动水泵上的摇把就能将水从低处运往高处。阿基米德螺旋泵的原理并不难,我们自己也可以手工制作一个小型的阿基米德螺旋泵,具体方法如下:
1、准备材料:长纸筒、盆、高玻璃杯、PVC管、胶带、水、色素。
2、将PVC管螺旋缠在长纸筒上,用胶带固定,记得使用透明胶带,方便观察管内情况。
3、简易版阿基米德螺旋泵做好后,盆里装半盆水,滴入食用色素(方便观察水的运动),在盆附近放一个高玻璃杯。
4、转动小型阿基米德螺旋泵,水将沿着PVC管向上移动,最终流入高玻璃杯中。
知识点二、阿基米德螺旋泵的应用
1、阿基米德螺旋泵是现代螺杆泵的雏形,不过在现代,阿基米德螺旋泵在工厂中是作为螺旋输送机使用的。
2、螺旋输送机具有结构简单,制做成本低,密封性强、操作安全方便等优点,中间可多点装、卸料。广泛用于化工、建材、冶金、粮食等部门,在倾角β< 20 °的情况下,输送粘度不大、不易变质、不结块的粉状、颗粒状和小块物料。
奇形怪状的水泵,反过来就是发电机!拥有一台还怕电费刺客吗?
今天说的这个物件挺新奇,没准你真能用得上!有了它,你还担心电费刺客吗?
这个物件跟公元前3世纪古希腊天才阿基米德有关系。我们就先来聊聊他有多天才呢?他的身份实在是多,不仅是数学家、天文学家、物理学家,还是工程师和发明家。
大家都知道求圆周率π近似值的方法——内接正多边形。早在2300年前,阿基米德通过在圆内接正96边形,算出圆周率在3.14163和3.14286之间。600年后我国魏晋时代的刘徽通过割圆术,内接正3072边形,算出圆周率为3.1416。又过了200年,南朝的祖冲之全世界首次把圆周率精确到了小数点后第7位。虽然阿基米德的数据并不准确,但是他的数学才能不能被否认。
阿基米德还发明了弹头、杠杆、复合滑轮和燃烧镜,我们先来看一段关于他的轶事。两千多年前,阿基米德生活在意大利西西里岛上,当时强大的罗马帝国派兵包围他的国家,一大队帆船就停留在海面上朝他们虎视眈眈。由于多年战争,城里只剩下一些老人、妇女和孩子,眼看就要束手就擒,紧急时刻阿基米德来到城头,看到天空艳阳高照,于是号召大家赶紧各自回家取一面镜子再回来。随后他指挥所有人举起镜子迎着太阳,把太阳光同时反射到最大的那张船帆上,很快上过油的帆布被引燃,帆船也着起熊熊大火。就这样阿基米德用“燃烧镜”击退了罗马帝国的军队。
除了燃烧镜,阿基米德还发明了享誉世界的汲水器,后人称之为阿基米德螺旋泵,即使2000多年后的今天还在被广泛应用。
这种泵的构造和原理都十分简单,我们默默地看一段视频。拿一根圆柱当转轴,在它的外面围上多圈螺旋,螺旋外面再套一根圆筒,让螺旋外缘与圆筒内壁尽量靠近减小缝隙,把它倾斜,转动圆柱带动螺旋旋转,水就从低处被抽到了高处。
阿基米德螺旋泵演示(时长约40秒,请耐心收看)
这就是阿基米德发明的螺旋泵,它把大流量的液体提升较小的高度。2300年后的今天,在污水厂、农灌站等地方还经常能见到它的身影。
说到这,您可能发现了,提供外动力阿基米德螺旋泵可以把水提升,如果反过来会怎样呢?假如有水从高处流到低处,在那里放置阿基米德螺旋泵,水流动力能让它反着转动吗?答案是肯定的。
于是法国工程师克劳德在1819年,在阿基米德螺旋泵的基础上发明了阿基米德式水轮机,在一些水位差不高,来流量也不大的水渠上放上水轮机,水流推动螺旋叶片慢速转动,转轴一端与发电机相连,就能发电了。
当然,阿基米德式水轮机是一种小水电装置,在一些有大量外排水的场所,其中无法利用的水能资源能够被再次利用起来转化成电能,可以满足一些简单照明用电。
由于转速慢、流动截面上堵塞面积特别小,这种泵对鱼类等水生动物十分友好,便于安全通过。
看到这,你想拥有一台阿基米德发电机吗?评论区告诉我您的答案。