水 车
Waterwheel
水从高处流向低处时会释放能量,中国人很早就会利用水能,据说早在公元前中国就有水轮用于提灌和粮食加工,称这些水轮叫水车,图1就是一种提水的水车,至今还有应用。

用于提水的水车

图1--用于提水的水车(照片来自网络)

图2是这种水车的工作原理图,它主要是利用水流的动能做功,湍急的水流推动水轮上的叶片向前运动,使水轮旋转。

利用水的动能工作的水车原理图

图2--利用水的动能工作的水车原理图

如果把这种水车下部叶片的两侧与下面用档板挡起来,叶片做精致点,减小叶片与档板的缝隙,在两侧档板的两边略筑小堤挡水使上游水位略有提高,造成上下游有些水位差,见图3(图中没有显示两侧的档板),这时推动水车叶片的水不但有动能还有势能,推动叶片的力加大了,水车就能带动更大的负荷。

利用水的动能与势能工作的水车原理图

图3--利用水的动能与势能工作的水车原理图

如果水流有较大的落差,即使流量不大也可以利用势能做功,图4是一种用于粮食加工的水车,水车轴连接墙内的加工设备。

用于粮食加工的水车

图4--用于粮食加工的水车(照片来自网络)

图5是这种水车的工作原理图,它主要是利用水流的势能做功。

利用水的势能工作的水车原理图

图5--利用水的势能工作的水车原理图

这种水车的一周装有多个水斗,从上面流下的水流到水斗中,除了对水斗有冲击外,水斗中的水依靠重力一同推动水轮旋转。这种水车需要有较高的水源,就是要有一定的水头,水从高处流下释放势能,所以这是一种利用水的势能工作的水车。

传统水车的效率较低,不能用于水力发电,用于水力发电的水轮机要适应各种水流条件,功率很大,效率很高,结构要复杂得多,在“水轮机”栏目有详细介绍。

 
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