Hydrauliikka - Hydraulics

Hydrauliikka ja muut opinnot
Avoin kanava , tasainen syvyys. Avoimen kanavan hydrauliikka käsittelee tasaisia ​​ja epätasaisia ​​virtauksia.
Kuva hydraulisesta ja hydrostaattisesta, "Taulukko hydrauliikkaa ja hydrostaattista", Cyclopædiasta, tai Universal Dictionary of Arts and Sciences , toimittanut Ephraim Chambers , 1728, Voi. 1

Hydrauliikka ( kreikasta : Υδραυλική) on tekniikka ja soveltava tiede, joka käyttää tekniikkaa , kemiaa ja muita tieteitä, joihin liittyy nesteiden mekaaniset ominaisuudet ja käyttö . Hyvin perustasolla hydrauliikka on pneumaattisen nesteen vastine , joka koskee kaasuja . Nestemekaniikka tarjoaa teoreettisen perustan hydrauliikalle, joka keskittyy sovellettuun tekniikkaan nesteiden ominaisuuksien avulla. Sen nesteen voima sovelluksia, hydrauliikka käytetään sukupolvi, ohjaus, ja siirto teho käyttämällä paineistetun nesteitä. Hydraulinen aiheet vaihtelevat joidenkin osien läpi tieteen ja useimmat tekniikan moduuleja, ja kansi käsitteitä, kuten putki virtaus , pato suunnittelu, fluidiikka ja nesteen ohjauspiirit. Hydrauliikan periaatteet ovat luonnollisesti käytössä ihmiskehossa verisuonijärjestelmässä ja erektiokudoksessa. Vapaa pintahydrauliikka on hydrauliikan haara, joka käsittelee vapaata pintavirtausta , kuten jokien , kanavien , järvien , suistojen ja merien . Sen alikentän avoimen kanavan virtaus tutkii avoimien kanavien virtausta .

Sana "hydrauliikka" on peräisin kreikan sanasta ὑδραυλικός ( hydraulikos ), joka puolestaan ​​on peräisin sanoista ὕδωρ ( hydor , kreikkaksi vesi ) ja αὐλός ( aulos , joka tarkoittaa putkea ).

Historia

Muinaisia ​​ja keskiaikaisia ​​aikoja

Vesipyörät

Varhainen vesivoiman käyttö on peräisin Mesopotamiasta ja muinaisesta Egyptistä , jossa kastelua on käytetty 6. vuosisadalla eaa ja vesikelloja 2. vuosituhannen eKr. Alusta. Muut varhaiset esimerkkejä veden voimaa sisältävät Qanat järjestelmän muinaisessa Persiassa ja Turpan vesijärjestelmä antiikin Keski-Aasiassa.

Persian valtakunta

Vuonna Persian valtakunnan , persialaiset rakennettu monimutkaisen järjestelmän veden myllyt, kanavat ja padot tunnetaan Shushtar historiallinen Hydraulijärjestelmä . Hankkeen vireille Achaemenid kuningas Darius Suuren ja valmiin ryhmä Roman insinöörit vangiksi Sassanian kuningas Sapor I , on kutsuttu mukaan Unescon kuin "mestariteos luova nero". He olivat myös maanalaisen vesijohdon Qanatin keksijöitä. Useita Iranin suuria, muinaisia ​​puutarhoja kastettiin Qanatsin ansiosta

Varhaisimmat todisteet vesipyöristä ja vesimyllyistä ovat peräisin muinaiselta Lähi -idältä 4. vuosisadalla eKr., Erityisesti Persian valtakunnassa ennen vuotta 350 eaa, Irakin , Iranin ja Egyptin alueilla .

Kiina

Vuonna Muinaisessa Kiinassa oli Sunshu Ao (6. vuosisadalla eKr), Ximen Bao (5. vuosisadalla eKr), Du Shi (noin 31 jKr), Zhang Heng (78-139 jKr), ja Ma Jun (200-265 jKr), kun taas keskiaikainen Kiinalla oli Su Song (1020 - 1101 jKr) ja Shen Kuo (1031–1095). Du Shi palveluksessa vesiratas valtaan palkeet on masuunin tuottamaan valurautaa . Zhang Heng oli ensimmäinen palveluksessa hydrauliikan mahdollisimman käyttövoima on pyörittämiseksi armillaari varten tähtitieteelliset havainto .

Sri Lanka

Sigiriyan vallihauta ja puutarhat

Muinaisessa Sri Lankassa hydrauliikkaa käytettiin laajalti muinaisissa Anuradhapuran ja Polonnaruwan valtakunnissa . Venttiilitornin eli venttiilikuopan (singalesinkielinen Bisokotuwa) periaatteen löytäminen veden poistumisen säätelemiseksi on kekseliäisyyttä yli 2000 vuotta sitten. Ensimmäiselle vuosisadalle jKr mennessä oli tehty useita laajamittaisia ​​kastelutöitä. Makro- ja mikro-hydrauliikka tarjota kotimaan puutarha- ja maatalouden tarpeita, pinta kuivatus ja eroosion hallinta, koristeelliset ja vapaa-ajan vesistöihin ja tukirakenteet ja myös jäähdytysjärjestelmissä olivat voimassa Sigiriya , Sri Lanka. Koralli massiivisella kalliolla paikalla sisältää vesisäiliöt veden keräämiseksi. Suuret muinaiset Sri Lankan altaat ovat Kalawewa (kuningas Dhatusena), Parakrama Samudra (kuningas Parakrama Bahu), Tisa Wewa (kuningas Dutugamunu), Minneriya (kuningas Mahasen)

Kreikkalais-roomalainen maailma

Vuonna Antiikin Kreikassa , kreikkalaiset rakennettu hienostunut vettä ja hydraulisten sähköjärjestelmiä. Eräs esimerkki on rakentaminen Eupalinos , alle julkisen sopimus, on kastelu kanava Samos , Eupalinoksen tunneli . Varhainen esimerkki hydraulipyörän käytöstä, luultavasti varhaisin Euroopassa, on Perachora -pyörä (3. vuosisata eaa.).

In Greco-Roman Egypti , rakentamisen ensimmäisen hydraulisen koneen automaatit mukaan Ctesibius (kukoisti c. 270 BC) ja Heron Aleksandrialainen (n. 10-80 AD) on merkittävä. Hero kuvaa useita hydraulisia voimia käyttäviä työkoneita, kuten voimapumppua , joka tunnetaan monista roomalaisista paikoista veden nostamiseen ja paloautoissa.

Segovian vesijohto , 1. vuosisadan jKr

Vuonna Rooman valtakunta , erilaisia hydraulinen tuotteita kehitettiin, kuten julkisen vesihuollon, lukemattomia vesijohdot , voimaa käyttäen watermills ja hydraulisia kaivos . Ne olivat ensimmäisten joukossa käyttää sifonin ja kuljettaa vettä yli laaksot, ja käytettyjen hushing suuressa mittakaavassa etsintään ja sitten uute metalli malmit . He käyttivät johtaa laajasti LVI Talouskäyttöön ja julkisen tarjonnan, kuten ruokinta kylpylään .

Hydraulista kaivostoimintaa käytettiin Pohjois-Espanjan kultakentillä, jonka Augustus valloitti 25 eaa. Tulva kultakaivoksen on Las Médulas oli yksi suurimmista heidän miinoja. Ainakin seitsemän pitkää vesijohtoa työskenteli siinä, ja vesivirtoja käytettiin pehmeiden kerrostumien heikentämiseen ja sitten rikastushiekan arvokkaan kultapitoisuuden pesemiseen.

Arabia-islamilainen maailma

Vuonna muslimimaailmassa aikana islamilaisen Golden Age ja arabien maatalouden vallankumous (8.-13-luvuilla), insinöörit hyödyntänyt laajasti vesivoiman sekä varhainen käytöt vuorovesivoimaa , ja suuret hydraulinen tehdas komplekseja. Erilaisia veden moottorikäyttöiset teollisuuden tehtaat käytettiin islamilaisessa maailmassa, mukaan lukien Fülling myllyt, gristmills , paperitehtaat , kuorimislaitteet , sahat , laiva myllyt , leima myllyt , terästehtaat , sokeri myllyt , ja vuorovesi myllyt . Vuoteen 11-luvulla, jokaisessa maakunnassa kaikkialla islamilaisessa maailmassa olivat nämä teollisuuden tehtaiden toiminnassa, mistä Al-Andalus ja Pohjois-Afrikassa on Lähi-idässä ja Keski-Aasiassa . Musliminsinöörit käyttivät myös vesiturbiineja , käyttivät vaihteita vesimyllyissä ja veden nostokoneissa ja olivat edelläkävijöitä patojen käytöstä vesivoiman lähteenä, jota käytettiin lisätehon tarjoamiseen vesimyllyille ja veden nostokoneille.

Al- Jazari (1136–1206) kuvasi malleja 50 laitteelle, joista monet olivat vesikäyttöisiä, kirjassaan The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices , mukaan lukien vesikellot, laite viinin tarjoamiseen ja viisi laitetta veden nostamiseen, joilta tai altailta. Näitä ovat päättymätön hihna, johon on kiinnitetty kannut, ja edestakaisin liikkuva laite, jossa on saranoidut venttiilit.

Varhaisimmat ohjelmoitavat koneet olivat muslimimaailmassa kehitettyjä vesikäyttöisiä laitteita. Sekvensseritietojen , ohjelmoitava instrumenttia , oli ensimmäinen tyyppi ohjelmoitava kone. Ensimmäisessä musiikkisekvensseri oli automatisoitu Vesivoimaan huilu pelaaja keksi Banu Musa veljekset, kuvattu heidän kirjassa Nerokkaan Devices , vuonna 9. luvulla. Vuonna 1206 Al-Jazari keksi vesikäyttöiset ohjelmoitavat automaatit/ robotit . Hän kuvaili neljää automaattimuusikkoa , mukaan lukien ohjelmoitavan rumpukoneen käyttämät rumpalit , joissa heidät saatettiin soittamaan eri rytmejä ja erilaisia ​​rumpumalleja. Linnan kello , hydro-käyttöinen mekaaninen tähtitieteellisiä kello keksi Al-Jazari, oli ensimmäinen ohjelmoitava analoginen tietokone .

Moderni aikakausi (n. 1600-1870)

Benedetto Castelli

Vuonna 1619 Galileo Galilein oppilas Benedetto Castelli julkaisi kirjan Della Misura dell'Acque Correnti tai "On the Measurement of Running Waters", joka on yksi modernin hydrodynamiikan perusta. Hän toimi paavin pääkonsulttina hydrauliprojekteissa, toisin sanoen paavivaltioiden jokien hallinnassa, vuodesta 1626.

Blaise Pascal

Blaise Pascal (1623–1662) opiskeli nesteiden hydrodynamiikkaa ja hydrostaattisuutta keskittyen hydraulinesteiden periaatteisiin. Hänen löydönsä hydrauliikan teoriasta johti keksintöönsä hydraulipuristimesta , joka kertoi pienemmälle alueelle vaikuttavan pienemmän voiman suuremman voiman käyttöön suuremmalla voimalla, joka välitettiin samalla paineella (tai paineen tarkalla muutoksella) ) molemmissa paikoissa. Pascalin laki tai periaate sanoo, että kokoonpuristumattomalle nesteelle levossa paine -ero on verrannollinen korkeuseroon ja tämä ero pysyy samana riippumatta siitä, muutetaanko nesteen kokonaispainetta ulkoisella voimalla. Tämä merkitsee sitä, että lisäämällä painetta suljetun nesteen missä tahansa kohdassa säiliön kaikissa muissa päissä tapahtuu yhtä suuri nousu, eli mikä tahansa nesteen mihin tahansa kohtaan kohdistuva paineen muutos siirtyy tasaisesti koko nesteeseen.

Jean Léonard Marie Poiseuille

Ranskalainen lääkäri Poiseuille (1797–1869) tutki veren virtausta kehon läpi ja löysi tärkeän lain, joka säätelee virtausnopeutta sen putken halkaisijan kanssa, jossa virtaus tapahtui.

Iso-Britanniassa

Useat kaupungit kehittivät 1800 -luvulla kaupungin laajuisia hydraulisia sähköverkkoja koneiden, kuten hissien, nosturien, kapteenien ja vastaavien, käyttämiseksi. Joseph Bramah (1748–1814) oli varhainen keksijä ja William Armstrong (1810–1900) paransi laitetta virranjakeluun teollisessa mittakaavassa. Lontoossa, Lontoon Hydraulic Power Company oli merkittävä toimittaja sen putket palvelemaan suuria osia Lontoon West Endissä , kaupunki ja satama- , mutta oli järjestelmiä rajoitu yksittäisten yritysten kuten laiturit ja rautatie tavarat telakat .

Hydrauliset mallit

Kun oppilaat ymmärtämään perusperiaatteet hydrauliikan, jotkut opettajat käyttävät hydraulista vastaavasti auttaa oppilaita oppimaan muita asioita. Esimerkiksi:

  • MONIAC Computer käyttötarkoitukset läpi virtaavan veden hydraulikomponentit auttaa oppilaita oppimaan taloudesta.
  • Termohydraulisia analogisesti käyttää hydraulista Periaate, jonka avulla opitaan lämpö piirejä.
  • Elektroninen ja hydraulinen analogia käyttää hydraulisia periaatteita oppilaiden oppimiseen elektroniikasta.

Massantarpeen säilyttäminen yhdistettynä nesteen puristuvuuteen tuottaa perustavanlaatuisen suhteen paineen, nesteen virtauksen ja tilavuuslaajenemisen välillä, kuten alla on esitetty:

Jos oletetaan puristumatonta nestettä tai "erittäin suurta" puristuvuussuhdetta sisältävään nesteen tilavuuteen, rajallinen paineen nousunopeus edellyttää, että mahdollinen nettovirta kerättyyn nestetilavuuteen luo tilavuuden muutoksen.

Katso myös

Huomautuksia

Viitteet

  • Rāshid, Rushdī; Morelon, Régis (1996), Encyclopedia of the history of arabic science , Lontoo: Routledge, ISBN 978-0-415-12410-2.

Ulkoiset linkit