กังหันน้ำก้นหอย (3)
จากบันทึกก่อน กังหันน้ำก้นหอยนี้ ทำงานด้วยการประยุกต์กฏของบอยด์ ซึ่งกล่าวโดยคร่าวๆ ว่า สำหรับก๊าซแล้ว เมื่ออุณหภูมิคงที่ ปริมาตรคูณกับความดัน มีค่าคงที่ ซึ่งอาจจะจำได้ในรูปของสูตร P1V1 = P2V2 สมัยเด็กๆ นัยของกฏของบอยด์บอกว่า ถ้าอุณหภูมิคงที่ เมื่อปริมาตรน้อยลง ความดันจะสูงขึ้น
- กังหันน้ำก้นหอย ตักน้ำเมื่อหัวตักจุ่มลงไปในน้ำ แต่เมื่อพ้นน้ำแล้ว มีอากาศตามเข้าไป
- น้ำและอากาศถูกส่งเข้าไปยังขดถัดไป ใกล้ศูนย์กลางมากขึ้นเรื่อยๆ
- แต่เมื่อเลื่อนไปยังขดถัดไป ปริมาตรน้ำเท่าเดิม แต่ปริมาตรอากาศลดลง
- ปริมาตรของขด = พื้นที่หน้าตัดของสายยาง x เส้นรอบวงของแต่ละขด
- พื้นที่หน้าตัดของสายยางคงที่้
- เส้นรอบวงของแต่ละขด = 2πr โดยที่ r เป็นรัศมีของแต่ละขด
- เมื่อเป็นขดในๆ มากขึ้น รัศมีก็ลดลงเรื่อยๆ ทำให้ปริมาตรของแต่ละขดลดลงเรื่อยๆ เช่นกัน
- แต่ปริมาตรน้ำซึ่งเป็นของเหลว(เกือบ)คงที่ ช่องว่างที่เป็นที่อยู่ของอากาศ จึงลดลงในอัตราที่มากกว่าอัตราการลดลงของรัศมี ซึ่งทำให้ความดันในขดในๆ เพิ่มขึ้นในอัตรที่มากกว่าการลดลงของรัศมี
- นี่เป็นเหตุผลว่ากังหันน้ำก้นหอย สร้างความดันขึ้นได้อย่างไร โดยอาศัยเพียงการหมุนของกังหัน ถ่ายเทน้ำและอากาศเข้าไปยังขดในๆ
- อากาศในขดนอกสุด มีค่าเท่ากับความดันบรรยากาศ (1 bar หรือดันน้ำขึ้นไปได้สูง 34 ฟุต/10.36 เมตร)
ด้วยหลักการนี้ เมื่อเรามีความสูงของน้ำที่ต้องการ เราสามารถคำนวณได้ว่าขดในสุดกับขดนอกสุดเป็นสัดส่วนเท่าไหร่ ใช้กังหันขนาดใหญ่โตเท่าไหร่ และใช้สายยางยาวเท่าไหร่ แต่จากการทดลองของฝรั่ง เค้าแนะให้เผื่อไว้ 20% เช่นต้องการส่งน้ำไปที่ความสูง 15 เมตร ก็ให้คำนวณไว้ที่ 18 เมตรแทน
มีเรื่องสำคัญอีกเรื่องหนึ่ง คือที่ขดในสุด จะมีส่วนของอากาศน้อยกว่า 50% ของปริมาตรไม่ได้ (กล่าวคือสำหรับขดในสุด จะต้องมีน้ำไม่เกิน 50% เด็ดขาด เพื่อไม่ให้น้ำกระฉอกไหลข้ามขด อันจะทำให้ไม่สามารถรักษาแรงดันได้)
« « Prev : กังหันน้ำก้นหอย (2)
Next : กังหันน้ำก้นหอย (4) » »
4 ความคิดเห็น
-ป้าจุ๋มตามอ่านมาตั้งแต่ 1-2-3 ดูจากหลักการ หากนำมาประยุกต์และทำสำเร็จจะมีประโยชน์มากเป็นการประหยัดพลังงานอย่างดี อยากเห็นจังเลยค่ะ
-บ้านเรามีช่างฝีมือที่สามารถให้เขาดัดแปลงและประยุกต์ได้ตามแบบที่เราต้องการอย่างไม่น่าเชื่อและค่าแรงไม่แพงด้วย
-ขอให้คิดสำเร็จและทำสำเร็จจ้า…
แค่คิดทำเล่น ก็เห็นภาพความคิดชัดเจนเลยค่ะ
ทำเล่นแต่เอาจริงๆ