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今天我们使用的比较多的是离心泵,它是由上次提到的法国美食家和发明家帕潘在17世纪末发明的。它是靠转动的离心力把水或者气抽出去。
图 5.7.1 离心泵的原理
为什么这种泵能工作,帕潘也说不清楚,因此他设计的叶片是直的。后来人们懂得了能量守恒,于是给出了一个解释,那就是机器转动的动能被转换成将水和气排出去的能量。但是具体是如何工作的,这个解释不是很好,解释得不好就不知道如何改进。因此人们忙乎了一个多世纪,还是采用直叶片。直到1851年,英国发明家John Appold才将帕潘的直叶面改成了今天的曲线页面,可见在没有理论指导时,改进是非常难得。
直到19世纪,英国的欧拉爵士(不是大数学家欧拉)才给了个比较好的解释。他画的原理图也很复杂。如下:
图
5.7.2 欧拉爵士的解释
欧拉爵士计算了加速度,叶片力和抽气(水)速率等问题,并且计算出有多少能量用于了抽水,多少浪费掉了。从此以后离心泵的机械效率大大提升。欧洲在18世纪末之后普遍进入了一个由理论先行,解决实际问题的时代,这和以往靠经验琢磨几百年,改进一个东西不同。离心泵一头是吸东西,另一头就是推送东西。19世纪后,英国人发明了多级离心泵,一级的输入是另一级的输出,这样就可以产生巨大的输出气压,可以把很深矿井里的水压出去,这实际上就是今天说的空气压缩机。后来又在此基础上发明了发动机里使用的涡轮压缩机。