Максимальная высота насоса [закрыто]

Я думаю, что ваши идеи немного запутаны.

1. Ограничение по высоте для откачки присутствует только в том случае, если вы «сосете» воду сверху. Если вы качаете снизу, вы можете качать его так высоко, как хотите, и так высоко, как позволяет вам насос.
2. Архимедов винт тоже не имеет ограничений. это просто подъем воды по наклонной плоскости.

Это нория в Хаме , Сирия, поднимающая воду из реки Оронт на высоту около 20 метров (65 футов). Это самая большая из сохранившихся норий, построенная в 12 или 13 веках. Технология гораздо старше: у нас есть изображения норий V века (найдены в Апамеях в Сирии) и описания III века.

(Хама, Сирия — вид на 3 нории перед дворцом Азема. Фотография Heretiq, доступна на Викимедиа под лицензией CC BY-SA 3.0.)

Подумайте об этом с точки зрения давления

Столб воды площадью 1 квадратный дюйм весит 0,433 фунта на вертикальный фут (при прохладной температуре 39 градусов по Фаренгейту, несколько меньше, если теплее). Таким образом, 100-футовый столб воды весит 43,3 фунта на квадратный дюйм . Возможно, вы знаете, что существует единица измерения, называемая «фунты на квадратный дюйм».

Как оказалось, размер не имеет значения. Если вы поймали столб воды любого размера на высоте 100 футов над вами, это давление будет 43,3 фунта на квадратный дюйм. Если вы хотите поднять воду на 100 футов, вам понадобится 43,3 фунта на квадратный дюйм.

В ваших автомобильных шинах около 30 фунтов на квадратный дюйм.

Как это сделать

Накачка на 100 футов была бы практичной в начале промышленной революции. Посмотрите на британскую систему каналов — каждый канал теряет воду из-за просачивания и работы шлюза, и не каждый канал был ниже обильного естественного запаса воды. Разницу компенсировали насосными станциями.

Если вы более средневековы, чем это, то вы делаете меньшие степи, каламбур. 1-9 промежуточных бассейнов с подъемом от 10 до 50 футов каждый. Если вам нужно доставить урожай на рынок, вы можете также сделать это системой каналов / шлюзов. Пролет из нескольких шлюзов обычно имеет пруд*** на каждом промежуточном уровне.

Наконец, если вы находитесь в эпоху электричества, накачка, очевидно, проста, но вы можете совместить ее с обратной накачкой для накопления электроэнергии.

** Возьмите 1 квадратный дюйм, т.е. 1 дюйм на 1 дюйм. Теперь представьте себе весь воздух в атмосфере выше этого 1 квадратного дюйма (заметьте, этот прямоугольник больше похож на клин из-за кривизны Земли). Весь этот воздух, полностью снаружи, весит 14,7 фунтов, если вы живете на уровень моря, несколько меньше, если вы живете выше. Следовательно, атмосферное давление составляет 14,7 фунта на квадратный дюйм — буквально.

*** если быть более точным, фунт, сокращение от конфискации.

Этот вопрос может быть немного более подходящим для сайта Physics.se.

ЕСЛИ вы используете только энергию самого потока воды для питания насоса, то насос ограничен тем, какое давление вода в реке оказывает на насосный аппарат (физика.se может рассчитать это для вас). Если вы манипулируете источником энергии для насоса (рабский труд?), то максимальная высота фактически равна работе (опять же, Physics.se может помочь). Это связано с природной несжимаемостью воды (IANAPhysicist).

Максимальная высота трубы зависит от многих вещей (из чего сделана труба, насколько мощный у вас насос, радиус трубы и т.д.). Чтобы качать воду так высоко, как вы хотите, вам понадобятся люди с бесконечной силой, вращающие винт, и материал с бесконечной прочностью на растяжение. На этом сайте говорится, что винты обычно использовались для подъема воды примерно на 5 футов.

Вес воды составляет около$60$фунт на кубический фут. Допустим, у вас была труба радиуса$r$(в футах) это было$h$футов в высоту. Общий вес воды будет$\pi r^2 h$. Итак, механизм, поднимающий воду по трубе радиусом$1$футы идут$100$футов в высоту пришлось бы поднимать примерно$314 \times 60 = 18, 840$фунт воды. Это... слишком большой вес для архимедова винта.

Это примерно вес одного из этих парней. В отличие от этого,$5$футов. Архимедов винт с радиусом трубы$1$футов пришлось бы поднять примерно$942$фунтов (в 20 раз меньше). Я не уверен, что сайт, на который я ссылался ранее, заслуживает особого доверия, и я не уверен, насколько широкими были трубы, которые они использовали, но$18,840$фунтов кажется, что люди могут поднять любое приспособление с ручным управлением.

Так что да, диаметр трубы действительно влияет на то, насколько сложно поднять воду на определенную высоту.

Угол наклона трубы будет влиять на то, насколько трудно проталкивать воду. Если прямо вверх-вниз, то вы боретесь только с гравитацией и гравитацией. Чем больше угол наклона трубы, тем меньше вы боретесь с гравитацией и тем больше вы боретесь с силой трения, которая обычно намного меньше силы тяжести.

Альтернативной идеей, которая позволяет эффективно поднимать груз на неограниченную высоту (даже с учетом прочности материала), является система ковша с цепным приводом.

Идея проста, как ведра с водой на веревках (ведра могут быть размером с бочку).

Если веревка будет слишком длинной; вы можете встроить релейную систему (в основном зубчатую передачу); так (например) ваше водяное колесо предназначено для вращения оси, ось вращает веревку с узлами на ней (для предотвращения проскальзывания), к веревке постоянно прикреплены деревянные ведра размером с бочку. замажьте их смолой с внутренней стороны, она водонепроницаема и служит долго.

Скажем, наша первая ступень поднимет воду на 50 футов (высота современного 4-этажного здания).

Их поднимают вверх, полные воды, в верхней части колеса веревка огибает верхнюю ось; который он также поворачивает. Ведра направляются простыми барьерами, чтобы сливать воду в желоб (также герметичный). Либо вы закончили, либо переходите к следующему этапу: та же самая верхняя ось на другом конце имеет ту же настройку: еще один цепной привод и ковши, которые он поднимает вверх, чтобы в конечном итоге выгрузить в другой желоб.

Это Лифт Этапа 2: Этап 1 собирает воду из реки (и вращается за счет энергии реки). В верхней части Ступени 1 желоб (и время) предназначен для автоматического сброса ковша Ступени 1 в желоб, который заполняет пустой ковш Ступени 2, который предназначен для «прохождения» в это время.

Этап 2 поднимается еще на 50 футов и сбрасывает свой ковш в желоб: что может привести к подъему на Этапе 3.

Существует натяжение веревки при повороте всех ступеней одновременно, поэтому есть предел. Но веревка не обязательно должна быть фактором разрыва, вы можете просто использовать 2 или 3 веревки, если нагрузка слишком велика. Фактор разрушения теперь силен, вы можете сделать водяное колесо до того, как оно сломается, или ось ствола дерева сломается под нагрузкой. Кроме того, при необходимости можно использовать меньше ведер; каждый этап должен выполняться только по одному, чтобы это работало.

Эта схема позволяет обойтись без сверхпрочных канатов, которые могут порваться.

Механизм, удерживающий веревку, может иметь конструкцию «бусины»; представьте веревку с равномерно расположенными узлами: она отбрасывает тень, похожую на нитку бус; в основном круги, соединенные толстой линией. Такая же форма должна быть в стволе большого дерева или на колесе, чтобы веревка с узлами имела узлы, которые попадали в круги, а веревка между узлами попадала в более тонкий канал. Это способ сделать цепной привод без цепи или шестерен. (Вам нужен цепной привод из-за его точности в подобном часовом механизме).

Для ступеней выше первой потребуются платформы, встроенные в склон утеса; но они не должны быть слишком обширными; люди не должны там жить или что-то в этом роде. Вы можете «зарыться», чтобы вставить несколько стволов деревьев примерно на 20 футов в сторону утеса; они возьмут на себя нагрузку по удержанию осей на месте и поддержке нескольких желобов, которые вам нужны, а также некоторое плоское пространство для ремонтного работника для любого ремонта (или замены каната), который может потребоваться.