有一種水泵，不用油、不用電、不借助外力，就能讓“水往高處流”，你信不信？不少小伙伴持懷疑態(tài)度，覺得這與能量守恒定理相違背，不會又是像各種永動機一樣，成為收割韭菜智商的東西吧？
但是現(xiàn)實中，還真有這樣的水泵，它就是水錘泵。說到這，很多人都想看看水錘泵到底長啥樣，真的像上面說的不靠外力只靠自己就能運行？我先賣個關(guān)子，咱們先聊兩個跟水錘泵有關(guān)的小故事，最后再介紹它是怎么運轉(zhuǎn)的。
提到水錘泵，就不得不提法國的蒙戈菲爾兄弟。這么干說，您可能覺得這哥倆我又不認(rèn)識，但是如果說他倆發(fā)明了熱氣球，您是不是興趣就來了。哥哥約瑟夫·蒙戈菲爾和弟弟雅克·蒙戈菲爾的父親生了16個孩子，他們兄弟倆是其中2個最優(yōu)秀的。哥哥約瑟夫生于1740 年 8 月，弟弟雅克生于1745 年 1 月，他們的父親在法國南部一個小鎮(zhèn)經(jīng)營一家造紙廠，由于買賣不錯，所以有錢資助兄弟倆搞氣球?qū)嶒?，也讓他們保持了對科學(xué)實驗的濃厚興趣。
約瑟夫·蒙戈菲爾
雅克·蒙戈菲爾
1782 年，他們發(fā)現(xiàn)加熱的空氣收集在一個大的輕質(zhì)紙袋或織物袋中時，會使袋子升到空中。1783 年他們在當(dāng)?shù)厥状握故玖藷釟馇螂r形，通過在袋子底部的開口下燃燒稻草和羊毛來填充熱空氣，氣球升到大約 1000 米的空中，停留了大約 10 分鐘，然后在離它升起的地方超過1.5英里的地方降落在地面上。兩兄弟被法國科學(xué)院授予榮譽并繼續(xù)他們的科學(xué)事業(yè)。
蒙戈菲爾熱氣球
咱們言歸正傳。早在1772年，32歲的哥哥約瑟夫·蒙戈菲爾就設(shè)想為父親的造紙廠造一臺抽水的機器，可以利用水錘效應(yīng)，把它設(shè)置在一個簡單的機器上。最終在1796年，發(fā)明了水錘泵雛形，準(zhǔn)確的說法叫“液壓柱塞或液壓缸”。
液壓柱塞或液壓缸
這里有一個關(guān)鍵的術(shù)語——水錘效應(yīng)，顧名思義，水像錘子一樣，當(dāng)水流在管道中流動，水龍頭突然關(guān)閉，水流就像一列火車一樣，被急速攔停，但是由于存在慣性力，就會沖擊水龍頭和附近的管道，從而壓力大增并產(chǎn)生噪音。如果把水龍頭換成液壓柱塞，一部分水會流進(jìn)柱塞，并被壓高。這就是水錘泵的原理。
再聊聊第二個故事。我國有位老水利專家叫傅明道，他在1957年在浙江東陽金家莊搞了一個揚程185米的水錘泵站。金家莊是個山村，出了名的缺水。當(dāng)時這個村有10畝田可以種水稻，但是沒水，種糧食都困難。由于地形高差大又沒有電，沒法搞機灌和電灌，所以傅明道提出來用“水打水”的辦法來解決，就是把水變成榔頭，把水打到山上去。首先當(dāng)?shù)赜写罅苛鲃拥南?，村民們就順地勢開明渠把溪水往下引到水錘泵站，溪水從吸水管沖進(jìn)水泵，形成水錘，再從出水管中沖上185米高的山地上。真的這么神奇？
從較高處沖下來的大量水，帶著速度來到A處，水流通過開啟的閥門B從E口流出，但是由于水錘效應(yīng)，壓力增大，擠壓彈簧r使閥門B向右移動關(guān)閉，無處釋放的增大的壓力會向上推開閥門C，水進(jìn)入儲氣罐D并從出水管R壓到比水源更高的地方。隨后A處壓力降低，閥門C落下，閥門B左移打開，繼續(xù)進(jìn)行下一個循環(huán)?？梢钥闯鏊N泵是一個間歇循環(huán)運轉(zhuǎn)的水泵。
水之所以能從低處壓到高處，我們假設(shè)一組數(shù)據(jù)，你就明白了。忽略各種損失的前提下，假設(shè)水源有10個水，具有總能量100，到了水錘泵這里從閥門B流出9個水，但是流速極小，能量只有10，根據(jù)能量和水量守恒，會從出水管R這里流出1個水，但是具有90的能量，由于流速也很小，因此可以被壓的很高。
水錘泵原理示意圖
很多人覺得水錘泵不存在，違反能量守恒，是因為他們誤認(rèn)為水錘泵會把10個水全部壓到高處，那肯定不行，但是把1個水壓到更高處，那還是符合能量守恒的，這回你能清楚認(rèn)識水錘泵了嗎？在山區(qū)、丘陵地帶，只要溪水具有一定連續(xù)的流量，落差在半米以上，就能安裝這種省電省油的水錘泵。
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