探索與揭秘 [中配]如何工作：液壓泵的原理解析

我之前做過一個關於水錘的視頻 這是一種液壓現象 可能會導致管道出現重大問題 然後我做了一個關於蒸汽錘的視頻 這是一種與蒸汽管道系統相關的現象 可能非常危險 然後我做了一個關於水錘視頻的後續 討論了順臺真空現象 如果管道設計和操作不當 可能會導致管道崩潰 但即使在那三段視頻之後 事實證明我並沒有講完整個故事 因爲儘管水錘通常對工程師來說 是個問題 但實際上有一種方法 可以利用這種通常看似不利的現象 來實現有益的用途 嘿 我是格雷迪 這是實用工程 在今天的節目中 我們將討論液壓衝擊隧道 本視頻由NordVPN贊助 訪問NordVPN Compractical Engineering 可享受三年計劃81%的折扣 稍後再談這個 液壓衝擊泵是一種智慧的裝置 發明於200多年前 它可以在沒有任何外部動力的情況下 憑藉流入的水 將水抽到更高的地方 不 這不是一個免費能源設備 但如果你搜索一下 你會在YouTube上發現 很多這種類型的泵的優秀應用 主要來自那些做自給自足 和罹網生活視頻的人 很容易看出 衝擊泵在這些群體中爲何如此受歡迎 因爲如果你有一塊水源豐富的土地 液壓泵可以將水以一種優雅的設計 抽送到更高的水箱或地點 並且不需要電力或燃料 僅有兩個運動部件 所以當然我自己做了一個 這樣你就能看到它是如何運作的 但首先我們需要對液體的行爲 建立一些基礎知識 而這是一件任何人都能理解的事情 流體可以具有三種能量類型 在土木工程中 我們通常將它們轉換爲靜態柱的高度 作爲等效值 這個距離稱爲水頭 理解流體中的能量 是我們解決很多工程問題的關鍵 因爲在大多數情況下 能量的總量保持不變 唯一變化的是它所呈現的形式 第一種是來自重力勢能的水頭 它沒有等效的靜態柱 因爲它本身就是一個靜態柱 水頭只是從一個任意基準面 到某一點的距離 這個用水箱和管子來理解很簡單 我可以任意移動這個管子 但管子和水箱中的水位 它們的表面都暴露在大氣壓力下 並且沒有移動 所以沒有速度 這僅僅是純粹的重力勢能 第二種能量是壓力高度 在這種情況下 水頭是壓力除以重力 再乘以流體的密度 所以如果我封閉我水箱的頂部 並增加一些空氣壓力 管中的水位會上升 新的高度就是壓力頭 在同樣的壓力下 像汞這樣密度較大的液體 相比於像水這樣輕的液體 會有更低的壓頭 因爲它們的單位重力不同 測量壓力頭的一個好例子是氣壓 我們生活在一片空氣的海洋底部 喜歡隨時關注這裏的氣壓 做到這一點 最簡單的方法之一 是測量壓力能將靜態液柱推至多高 最後一種能量是速度頭 它與流體的動能有關 速度頭的換算公式是 速度的平方除以二倍的重力加速度 我可以使用一種叫做皮托管的工具 來演示等效的水柱 這有很多背景知識 但理解漸進提升的功能是很重要 因爲沒有外部能量源 其實你可以將一種能量轉換爲另一種 但你獲得的能量 不會超過起始時的能量 例如 我可以將一靜態水柱 轉化爲有流動速度的水柱 但除了一種情況 我永遠無法讓液體 達到高於其起始位置的高度 液壓提升泵巧妙利用的一個例外 液壓泵基本上就是兩個單向指揮閥 一個叫廢水閥 另一個叫輸送閥 首先 你只需暫時打開排出閥 讓水流進來 之後 它會自行工作 將水抽送到高於水源的高度 我覺得非常驚人 讓我們沿着水流的路徑走一遍 來理解它是如何工作的 首先 當廢水閥打開時 水流入泵內立刻又從閥門流出 但隨着速度的加快 流動的水最終迫使廢水閥猛地關閉 現在水在泵裏停住了 它曾經有動能 但現在沒有了 這意味着動能被轉化爲其他形式 在這種情況下是壓力 這就是水垂現象的定義 快速關閉閥門 幾乎瞬間轉化所有動能 產生巨大的壓力峯值 可能導致管道系統和連接設備的硬力與損壞 但在RAM泵的情況下 這種壓力的突增則產生了不同的效果 它打開第二個指揮閥 迫使進入泵內的水流入輸送閥 正如你從我的數字壓力錶上看到的 這個過程是循環的 每次閥門關緊時 都會泵送一部分水 並浪費其餘的水 你可以實時看到這裏發生的事情 泵從流動中偷取了一些動能 並將其傳遞給較小體積的水 這是一種能量的重分配 將低陽程和高流量轉化爲高陽程和低流量 這種類型的泵可以產生很大的陽程 我將排水管道引至遠高於我棚屋的屋頂 泵仍然能夠把水抽到那裏 有時泵中會包括一個氣室 以平滑那些尖銳的壓力波動 提供更均勻的出水流量 從而減少泵組件的磨損 如果你從現代電器的角度考慮 想象一下我們在一根管道上 安裝了一個水利渦輪以驅動發電機 然後利用電力來驅動泵 從而將渦輪流出的水移動 顯然你不可能抽走所有的水 不管怎麼說 對於一臺液壓泵來說 用幾種非常簡單的現成管道配件 就能做到的事情 實在是太複雜了 事實上有一種泵是由水利渦輪驅動的 也許我會接下來建一個那樣的 不過當前我認爲 液壓泵是利用流體特性的一種巧妙方式 我們都需要水 原因多種多樣 因此能夠在沒有複雜設備 或外部動力的情況下 把水搬到需要的地方 是一個相當實用的工具 我的隱私和網絡安全對我來說非常重要 我不想我的身份被盜 而且我並不相信我的互聯網服務提供商 能妥善管理他們收集的關於我的數據 我知道大多數主要網站已經在加密流量 許多智能手機也在做同樣的事情 我知道我的互聯網服務供應商 收集的原數據可能是無害的 但是重點在這裏 儘管承認這一點對我來說很痛苦 但我對互聯網有很多事情是不瞭解的 不幸的是 一小部分理解這一點的人和組織 往往會利用這一點 來試圖佔我們便宜 這對我來說已經足夠讓我 一直使用NordVPN了 網絡上總會發現新的漏洞 我喜歡儘可能限制 我和家人接觸這些漏洞所帶來的風險 尤其是因爲NordVPN 讓這一切變得輕而易舉 我只需打開應用 點擊鏈接 搞定 帶寬沒有限制 並且在我所有的設備上都能使用 如果你只使用那些 擁有自己加密的網站和在線服務 並且信任你的互聯網服務提供商 處理你的瀏覽數據 那真不錯 但對我來說並不如此 如果對你也是 NordVPN正在爲頻道的粉絲提供超值折扣 訪問NordVPN 跟Practical Engineering 或點擊下面描述中的鏈接 享受三年計劃81%的優惠 另外 當你使用代碼Practical Engineering時 感謝觀看 告訴我你的想法