СИЛА ВОДЫ, ИЛИ ГИДРАВЛИКА УПРОЩЕНО.

Приложение к Scientific American, № 799, от 25 апреля 1891 г., издательство Different, входит в серию книг HackerNoon. Вы можете перейти к любой главе этой книги здесь. СИЛА ВОДЫ, ИЛИ ГИДРАВЛИКА УПРОЩЕНА.

СИЛА ВОДЫ, ИЛИ ГИДРАВЛИКА УПРОЩЕНО.

Г. Д. Хискокс.

ТЕКУЩИЕ КОЛЕСА ДЛЯ МОЩНОСТИ И ПОДЪЕМА ВОДЫ.

Естественный поток воды в течении, вероятно, является одним из старейших и самых дешевых методов получения энергии или подъема воды на умеренную высоту для подачи ее для орошения и бытовых целей; и мы предлагаем, кроме текущего колеса, рассматривать в этой главе только самоводопойные устройства.

Водяные колеса различной формы для этой цели использовались с незапамятных времен в Европе, Азии и Египте, где в летописях приводятся примеры колес класса нории диаметром от 30 до 90 футов; термин нория применялся к водяным колесам, несущим ведра для подъема воды; испанские нории имеют ведра на бесконечной цепочке.

Записи китайской нории диаметром 30 футов, сделанной из бамбука, показывают способность поднимать 300 тонн воды в день на высоту ¾ диаметра колеса - скорость течения не указана.

Для меньшего количества и большей высоты эти формы колес могут иметь насосы, прикрепленные к валу с помощью кривошипа, что обеспечит справедливую работу при большом количестве воды.

Для энергетических целей, как и в случае с обычным колесом течения (рис. 23), в проблеме мощности существуют два основных фактора — скорость течения и площадь ведер или лопастей.

КПД их очень низок, от 25 до 36 процентов, в зависимости от легкости конструкции и формы ковшей. Слегка изогнутое ведро из листового железа дает наибольшую эффективность, таким образом ( по току, а дополнительную ценность можно также придать, слегка окутывая концы ведер.

Относительная скорость периферии колеса к скорости течения должна составлять 50 процентов. с изогнутыми лезвиями для лучшего эффекта.

Наиболее полезные и удобные размеры для энергетических целей составляют от 10 до 20 футов и от 2 до 20 футов в ширину, хотя, как уже говорилось, вряд ли существует предел диаметра менее 100 футов для специальных целей.

При проектировании этого класса колес особое внимание следует уделять концентрации и увеличению скорости течения за счет крыльевых плотин или за счет сужения мелких водотоков; всегда имея в виду, что любое увеличение скорости течения является экономией на увеличении мощности, а также на размере и стоимости колеса для данной мощности.

Лопасти в колесах меньшего размера должны составлять 1/4 радиуса по ширине, а для больших размеров до 20 футов - от 1/5 до 1/6 радиуса по ширине и располагаться на расстоянии от 1/4 до 1. /3 радиуса.

Они должны быть полностью погружены в воду в самой нижней точке.

Для получения мощности текущего колеса используется формула

Area of 1 blade × velocity of the current in ft. per sec.
----------------------------------------------------------
                          400

× квадрат разности скоростей течения и периферии колеса = мощность в лошадиных силах; или

где A равна площади лопасти в квадратных футах, V и v — скорости течения и периферии колеса соответственно, в футах в секунду. Так, например, колесо диаметром 10 футов с лопастями длиной 6 футов и шириной 1 фут, движущееся со скоростью 5 футов в секунду, — при условии, что колесо передает такую ​​мощность, которая уменьшит его скорость вдвое потока — цифры будут

мощность колеса.

Суммарная мощность потока, приходящаяся на площадь лопасти, равна

  Square of the velocity of the stream
  ------------------------------------ ×
         Twice gravity (64.33)

объем воды в кубических футах в секунду × 62,5 (вес 1 С') = значение или валовой эффект падения в фунтах на 1 фут в секунду. Эта сумма, разделенная на 550 = лошадиная сила. Таким образом, согласно последнему примеру,

за счет площади лопастей водяного колеса.

Чтобы узнать КПД этого класса колес со слегка изогнутыми и тонкими лопастями, разделите мощность колеса на мощность текущего участка, равную проценту КПД.

Как и в последнем случае,

  0.468 /  1.32 = 0.35½

процент. эффективность водяного колеса.

При более высоких скоростях потока и колеса КПД составит от 2 до 3 процентов. меньше, хотя мощность в лошадиных силах будет почти увеличиваться с увеличением скорости течения.

Подробности применения различных форм токовых колес для энергетических целей см. иллюстрированное описание плавающих двигателей Ягна и Романа в НАУЧНОМ АМЕРИКАНСКОМ ПРИЛОЖЕНИИ, № 463.

Очень хорошим примером плавающего двигателя пропеллерного класса является плавучий двигатель Носсиана, проиллюстрированный и описанный в SCIENTIFIC AMERICAN SUPLEMENT, № 656.

На рис. 24 представлен очень полный плавающий двигатель, в котором поплавки имеют клиновидную форму на ножке с целью увеличения тока между ними, а колесо представляет собой обычное токовое колесо, как показано на рис. 23, с изогнутым экраном. или заслонка впереди, которую можно перемещать по периферии колеса с целью регулирования его скорости или остановки его движения путем перекрытия потока из ведер.

Поплавок, поднимающийся и опускающийся вместе с потоком, удерживается на месте с помощью расчалочной рамы, качающейся на креплениях внутри мельницы на берегу и параллельно вращающемуся валу.

Колеса приливов и приливных течений используются уже более 800 лет и в основном использовались в Европе и Соединенных Штатах в первой половине нынешнего века. В 1840 году не менее трех бегали в непосредственной близости от Нью-Йорка с целью измельчения.

Их время, кажется, прошло, за исключением некоторых особых мест. Мы также передадим их и проиллюстрируем некоторые из

САМОДЕЙСТВУЮЩИЕ ВОДОПОДЪЕМНЫЕ УСТРОЙСТВА.

Тимпан получил свое название из-за его сходства с барабаном, изготовленным римлянами, но его происхождение было египетским. Это текущее колесо с рамой, как на рис. 23, к внешней стороне которой прикреплен ряд камер или трубок, расходящихся по спирали, чтобы направлять воду к валу при вращении колеса, как показано на рис. 25. Он имеет подъем чуть меньше половины своего диаметра и отлично подходит для орошения рисовых и клюквенных полей или ручьев, протекающих по низинам в засушливых районах. Это до сих пор одно из оросительных колес Нила.

Изготовление этих колес под силу плотнику и жестянщику. Короткое деревянное древко, сделанное квадратным или восьмиугольным, в зависимости от удобства, с пескарями на концах и деревянными рычагами, прикрепленными болтами по каждой из сторон древка или как показано на разрезе, образует каркас, к которому можно прикрепить обод. , к которому можно прикрепить лопасти и трубчатые ковши.

Указаниям относительно рабочего колеса (рис. 23) можно следовать в отношении количества и формы лопастей, длина и ширина которых должны быть пропорциональны скорости потока и количеству воды, которое должно быть поднято каждой трубчатой ​​трубкой. рука. Трубки могут быть изготовлены из оцинкованного листового железа и прикреплены к внешней стороне колеса, как показано на рис. 25.

НОРИЯ ИЛИ КОВШОВОЕ КОЛЕСО.

Это простое колесо с ведрами, жесткими или качающимися, расположенными на ободе колеса для переноса и слива воды почти в верхней части колеса, и на протяжении долгих веков, в которых оно находилось, использование для орошения, деревенского водоснабжения и даже для частных предприятий приняло самые разнообразные формы в деталях конструкции: от бамбуковых колес китайцев до легких железных колес современной конструкции.

Наиболее простые из этих форм мы проиллюстрируем на рис. 26 и 27, в которых первый представляет собой ряд ящиков или камер в ободе колеса с боковыми отверстиями в передней части ящика при вращении колеса и кромкой, идущей от внутреннего края отверстия для направления движения колеса. отток в корыто.

Другая форма, рис. 27, оборудована поворотными ведрами или горшками, повернутыми чуть выше их центров, и с улавливающим желобом, закрепленным так, чтобы опрокидывать ведра в самой высокой точке, что дает этому колесу максимально возможное преимущество в отношении высоты подъема. разряд на заданный диаметр.

Значение мощности этих колес для подъема воды является предметом расчета, столь же надежным, как и для других устройств для той же цели, когда известна скорость течения в точке контакта с лопастями.

Мощность колеса можно вычислить так же, как и для текущего колеса (рис. 23), и, поскольку мощность колеса равна 33 000 фунтов, поднимаемых на высоту один фут в минуту, мы можем предположить конструкцию колеса, которая позволит разгружать при 8 футов над ручьем; тогда 33 000/8 = 4 125 фунтов воды, сбрасываемой на высоте 8 футов, на лошадиную силу в минуту. Поскольку полезная мощность колеса в последнем примере, показанном на рис. 23, составляла 0,468 лошадиных сил, то 4125 × 0,468 = 1930 фунтов воды, поднимаемой на 8 футов в минуту, зависит от размера ведра и скорости течения в нем. случай. Отсюда вычет 20 процентов. следует учитывать потери из-за разлива и несовершенства конструкции, так что вероятная производительность составит 1500 фунтов или 176 галлонов в минуту - более 253 000 галлонов в день; или, для целей орошения, эквивалентно количеству осадков глубиной более 1¼ дюйма на 50 акрах за одну неделю.

Пропорция грузоподъемности подъемных ковшей для такого колеса становится столь же важной, как и его эффективность.

Если ковши слишком большие, колесо заглохнет, а если слишком маленькие, то колесо не выполнит свою полную нагрузку.

Для получения приблизительной грузоподъемности подъемных ковшей, если принять приведенный выше пример, 10-футовое колесо со скоростью на периферии 2½ фута в секунду составляет 150 футов в минуту, или почти пять оборотов в минуту. Тогда 1930 фунтов на м. / 5 оборотов = вместимость 386 фунтов воды для всех ведер на колесе.

Если такое колесо состоит из 16 лопастей и 16 ведер, по одному между каждой лопастью, то 386/16 = 24 фунта для каждого ведра, или 38/100 кубических футов.

Разлива из ковша такой емкости достаточно, чтобы компенсировать трение шеек вала.

Подъемные ковши класса нория, рис. 26 и 27, могут иметь положительные размеры, чтобы соответствовать расчетам, как указано выше; но те, что относятся к барабанному классу, рис. 25, должны иметь размеры, соответствующие необходимой пропускной способности в момент выхода из воды, так как вода в этом месте перетекает в рукав.

(Продолжение следует.)

О книжной серии HackerNoon: мы предлагаем вам наиболее важные технические, научные и познавательные книги, являющиеся общественным достоянием.

Эта книга является общественным достоянием. Разное (2004). Приложение к Scientific American, № 799, 25 апреля 1891 г. Урбана, Иллинойс: Проект Гутенберг. Получено https://www.gutenberg.org/cache/epub/11649/pg11649-images.html.

Эта электронная книга предназначена для использования кем угодно и где угодно, бесплатно и практически без каких-либо ограничений. Вы можете скопировать ее, отдать или повторно использовать в соответствии с условиями лицензии Project Gutenberg, включенной в данную электронную книгу или на сайте www.gutenberg.org< /a>, расположенный по адресу https://www.gutenberg.org/policy/license.html.. эм>