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佩爾頓式水輪機

指数 佩爾頓式水輪機

佩爾頓式水輪機(又譯:佩爾頓水車或伯爾頓式水輪機,Pelton wheel或Pelton Turbine)為衝擊式水輪機的一種,它是在1870年代由美國發明家所開發。佩爾頓式水輪機是利用水流動並衝擊水車時來取得能量,不同於利用水自身重量來帶動的傳統上射式水車。早在佩爾頓的設計發表前,便已有多種不同的衝擊式水輪機版本已經存在,然而它們的工作效率上,比起佩爾頓的設計來的更低。在水離開水車後,水通常仍具有速度,將水車的許多動能一併給浪費掉。佩爾頓的划槳幾何設計,使得動輪跑在水射流速度的一半後,僅用極低的速度離開動輪;因此佩爾頓的設計幾乎完全擷取了水的衝擊能量,如此一來便可擁有一部具有高效能的水輪機。.

28 关系: 加仑动能动量势能力矩卡布蘭式水輪機发明家壓力鋼管密度伯努利定律体积倒数美國瓦特牛頓第二運動定律牛顿第三运动定律直径衝擊角速度质量能量速度水力發電水車法蘭西斯式水輪機摩擦力

功(work),也叫机械功,是物理学中表示力对位移的累积的物理量,指从一种物理系统到另一种物理系统的能量转变,尤其是指通过使物体朝向力的方向移动的力的作用下能量的转移。与机械能相似的是,功也是标量,国际单位制单位为焦耳。 “功”一词最初是法国数学家贾斯帕-古斯塔夫·科里奥利创造的。 由动能定理,若一个外力作用于一物体使之动能从Ek0增至Ek,那么,此力所作的机械功为: 其中m是物体的质量,v是物体的速度。 机械功就是力与位移的內積: 若力与位移的夹角小于直角,则机械功为正,亦称为力作正功。若力与位移的夹角大于直角,则机械功为负,或力作负功,或物体克服力作功。 若力的方向与位移方向垂直,则此力不作功: 舉例來說:一個10牛頓(F.

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加仑

加侖(Gallon)是英美度量衡的容量單位,從前以計量用漢字寫作「嗧」(日語:「呏」)。其同時是液體和乾量的容量單位,但兩者的容量略有不同(傳統英美度量衡的容量單位有分成“液量”和“乾量”兩類)。.

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动能

动能是物质运动时所得到的能量。它通常被定义成使某物体从静止状态至运动状态所做的功。由于运动是相对的,动能也是相对于某参照系而言。同一物体在不同的参照系会有不同的速率,也就是有不同的动能。动能的国际单位是焦耳(J),以基本单位表示是千克米平方每秒平方(kg·m2·s-2)。一个物体的动能只有在速率改变时才会改变。.

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动量

在古典力学裏,动量(momentum)是物体的质量和速度的乘積。例如,一輛快速移動的重型卡車擁有很大的動量。若要使這重型卡車從零速度加速到移動速度,需要使到很大的作用力;若要使重型卡車從移動速度減速到零速度也需要使到很大的作用力。假若卡車能夠輕一點或移動速度能夠慢一點,則它的動量也會小一點。 动量在国际单位制中的单位为kg m s^。有關动量的更精确的量度的内容,请参见本页的动量的现代定义部分。 一般而言,一个物体的动量指的是这个物体在它运动方向上保持运动的趋势。动量实际上是牛顿第一定律的一个推论。 动量是个矢量。 动量是一个守恒量,这表示为在一个封闭系统内动量的总和不可改变。在经典力学中,动量守恒暗含在牛顿定律中,但在狭义相对论中依然成立,(广义)动量在电动力学、量子力学、量子场论、广义相对论中也成立。 勒内·笛卡儿认为宇宙中总的“运动的量”是保持守恒的,这里所说的“运动的量”被理解为“物体大小和速度的乘积”——但这不宜被解读为现代动量定律的表达方式,因为笛卡尔并没有把“质量”这个概念与物体“重量”和“大小”之间的关系区分开来,更重要的是他认为速率(标量)而不是速度(向量)是守恒的。因此对于笛卡尔来说:一个移动的物体从另一个表面弹回来的时候,该物体的方向发生了改变但速率没有发生改变,运动的量应该没有发生改变。.

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势能

势能(Potential Energy),亦稱--,是储存于一物理系统内的一种能量,是一个用来描述物体在保守力场中做功能力大小的物理量。保守力作功与路径无关,故可定义一个仅与位置有关的函数,使得保守力沿任意路径所做的功,可表达为这两点函数值的差,这个函数便是势能。 从物理意义上来说,势能表示了物体在特定位置上所储存的能量,描述了作功能力的大小。在适当的情况下,势能可以转化为诸如动能、内能等其他能量。.

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力矩

在物理学裏,作用力促使物體繞著轉動軸或支點轉動的趨向,稱為力矩(torque),也就是扭转的力。转动力矩又称为转矩。力矩能够使物体改变其旋转运动。推擠或拖拉涉及到作用力 ,而扭转則涉及到力矩。如图右,力矩\boldsymbol\,\!等於径向向量\mathbf\,\!与作用力\mathbf\,\!的叉积。 簡略地说,力矩是一種施加於好像螺栓或飛輪一類的物體的扭轉力。例如,用扳手的開口箝緊螺栓或螺帽,然後轉動扳手,這動作會產生力矩來轉動螺栓或螺帽。 根據国际单位制,力矩的单位是牛顿\cdot米。本物理量非能量,因此不能以焦耳(J)作單位;根據英制单位,力矩的单位则是英尺\cdot磅。力矩的表示符号是希腊字母\boldsymbol\,\!,或\mathbf\,\!。 力矩與三個物理量有關:施加的作用力\mathbf\,\!、從轉軸到施力點的位移向量\mathbf\,\!、兩個向量之間的夾角\theta\,\!。力矩\boldsymbol\,\!以向量方程式表示為 力矩的大小.

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卡布蘭式水輪機

卡布蘭式水輪機(英文:Kaplan turbine)為一種轉槳式型態的水輪機,其具有可變型態的扇葉。它是由奧地利教授於1913年所開發,他將可自動調整的螺旋槳葉片以及可自動調整的導葉組合以實現在大落差流量以及大水頭高度差距上的高產能效益。 卡布蘭式水輪機其最早為法蘭西斯式水輪機演變而來的。他的發明應用在極低水頭高度的水力發電廠中可以有效率的產生電力,然而極低水頭高度對於法蘭西斯式水輪機來說是無法實現的。其設計水頭高度範圍為10-70米,輸出可從5至200兆瓦。動輪直徑為2和11米之間。轉速範圍從79至429轉。卡布蘭式水輪機與其搭配的發電機,其最高產電效率的理論水頭高度為34.65公尺,是在2013年委內瑞拉的中十部流道直徑4.8米的卡布蘭式水輪機,其機組發電量為235MW。 卡布蘭式水輪機當今已被廣泛使用於高流量,低水頭的水力發電廠中。.

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发明家

发明家是指创造或发现新设备、新方法的人,这些新的创造往往推动社会发展和进步。 如今发明家通常用于描绘那些获得多项专利的人。 而發明是應用自然規律解決技術領域中特有問題而提出創新性方案、措施的過程和成果。產品之所以被發明出來是為了滿足人們日常生活的需要而發明出來產品。分為有用發明和無用發明。發明的成果或是提供前所未有的人工自然物模型,或是提供加工製作的新工藝、新方法。機器設備、儀表裝備和各種消費用品以及有關製造工藝、生產流程和檢測控制方法的創新和改造,均屬於發明。.

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壓力鋼管

壓力鋼管(Penstock)或稱作水壓鋼管,為一種用來輸送極大水壓水流的鋼製管路。其中,鋼管內屬於封閉性的環境,並且水流的強度可以透過水閘門或是柵欄的開關進行控制。.

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密度

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伯努利定律

伯努利原理(Bernoulli's principle),又稱柏努利定律、白努利定律(Bernoulli's Law),是流體力學中的一個定律,由瑞士流體物理學家丹尼尔·伯努利於1738年出版他的理論《Hydrodynamica》,描述流體沿著一條穩定、非黏性、不可壓縮的流線移動行為。 在流體動力學,伯努利原理指出,無黏性的流體的速度增加時,流體的壓力能或位能(勢能)總和將減少。 伯努利原理可以應用到不同類型的流體流動,從而是可廣泛套用的伯努利方程表示式。事實上,有不同類型的流的伯努利方程的不同形式的。伯努利原理的簡單形式是有效的不可壓縮流動(如最液體流動),也為移動可壓縮流體(如氣體)在低馬赫數(通常小於0.3)。更先進的形式可被應用到在某些情況 ​​下,在更高的馬赫數(見伯努利方程的推導)可壓縮流。 伯努利定律可以從能量守恆定律來推演。說明如下:在一個穩定的水流,沿著直線流向的所有點上,各種形式的流體機械能總和必定相同。也就是說,動能,位能,與內能的總和保持不變。換言之,任何的流體速度增加,即代表動態壓力和單位體積動能的增加,而在同時會導致其靜態壓力,單位體積流體的位能、內能等三者總和的減少。如果液體流出水庫,在各方向的流線上,各種形式的能量的總和是相同的;因為每單位體積能量的總和(即壓力和單位體積流體的重力位能 \rho g h的總和)在水庫內的任何位置都相同。 伯努利原理,也可以直接由牛頓第二定律推演。說明如下:如果從高壓區域往低壓區域,有一小體積流體沿水平方向流動,小體積區域後方的壓力自然比前方區域的壓力更大。所以,此區域的力量總和必然是沿著流線方向向前。在此假設,前後方區域面積相等,如此便提供了一個正方向淨力施於原先設定的流體小體積區域,其加速度與力量同方向。此假想環境中,流體粒子僅受到壓力和自己質量的重力之影響。先假設如果流體沿著流線方向作水平流動,並與流體流線的截面積垂直,因為流體從高壓區域朝低壓區域移動,流體速度因此增加;如果該小體積區域的流速降低,其唯一的可能性必定是因為它從低壓區朝高壓區移動。因此,任一水平流動流體之內,壓力最低處有最高流速,壓力最高處有最低流速。.

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体积

積(Volume)是物件佔有多少空間的量。體積的國際單位制是立方米。一件固體物件的體積是一個數值用以形容該物件在空間所佔有的空間。一維空間物件(如線)及二維空間物件(如正方形)在三維空間中均是零體積的。體積是物件佔空間的大小。.

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倒数

數學上,一个数\displaystyle x的倒数(reciprocal),或稱乘法逆元(multiplicative inverse),是指一個与\displaystyle x相乘的积为1的数,记为\displaystyle \tfrac或\displaystyle x^。在抽象代数中,倒数所对应的抽象化概念是乘法群的某个元素的“乘法逆”,也就是相对于群中“乘法”运算的逆元素。注意这个名词只当相应的群中的运算被称为“乘法”后才使用。如果群中的运算被称为“加法”,那么同样的概念称为“加法逆”。乘法逆的具体定义可以参见群的逆元素概念。 汉语中,名词倒数一般用来表示数字的乘法逆,一般在各种数域如:有理数、实数、复数,以及模n的同余类所构成的乘法群中使用。在复数域(实数域)中,每个除了0以外的复数(实数)都存在倒数:只要用某个数自身除1(也就是说用1除以某个数),即可得到它的倒数。用数学记号表示的话: 每个复数(实数)只有一个倒数。一般来说,并不是对所有的代数结构中的乘法运算,每个元素都存在其乘法逆,如对矩阵乘法来说,秩小于阶数的矩阵就没有乘法逆。一个环中的一个元素有乘法逆当且仅当它是可逆元,而它的乘法逆是唯一的当且仅当它不是一个零因子,或者说当它是一个正则元。每个非零元素都有乘法逆的环称为除环。每个非零元素都至多有一个乘法逆的环称为无零因子环。.

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噸可以指以下3种计量单位:.

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美國

#重定向 美国.

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瓦特

特(符号:W)是国际单位制的功率单位。瓦特的定义是1焦耳/秒(1 J/s),即每秒钟转换,使用或耗散的(以安培为量度的)能量的速率。日常生活中更常用千瓦作为单位,1千.

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牛頓第二運動定律

牛頓第二運動定律(Newton's second law of motion)闡明,物體的加速度與所受的凈力成正比,與質量成反比,物體的加速度與凈力同方向。 牛頓第二定律亦可以表述為「物体的动量对时间的变化率和所受外力成正比」。即动量对时间的一阶导数等于外力。.

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牛顿第三运动定律

牛顿第三定律(Newton's third law),在經典力學裏闡明,當兩個物體相互作用時,彼此施加於對方的力,其大小相等、方向相反。力必會成雙結對地出現:其中一道力稱為「作用力」;而另一道力則稱為「反作用力」(拉丁語 actio 與 reactio 的翻譯),又稱「抗力」;兩道力的大小相等、方向相反。它們之間的分辨,是純然任意的;任何一道力都可以被認為是作用力,而其對應的力自然地成為伴隨的反作用力。這成對的作用力與反作用力稱為「配對力」。牛顿第三定律又稱為「作用與反作用定律」,在本文內簡稱為「第三定律」。 第三定律以方程式表達為 其中,\mathbf_ 是物體B施加於物體A的力,\mathbf_ 是物體A施加於物體B的力。.

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直径

在数学尤其是几何学中,直径是圆形的特性之一,是指穿过圆心且其兩端點皆在圓周上的线段或者該線段的長度是最長的,一般用符号d或著Ø表示。 在一般的度量空间(也就是定义了距离的空间,比如说常见的二维平面)上,也可以定义一个集合的直径。在这里直径是这个集合之中两点之间的距离的最小上界:.

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衝擊

《衝擊》(英文:The Adventurer's)是香港電視廣播有限公司的劇集,於1980年首播,全劇共50集。由任達華、趙雅芝、湯鎮業、狄波拉主演。主題曲《衝擊》及插曲《情債》均由顧嘉煇作曲、編曲,黃霑填詞,甄妮主唱。.

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角速度

角速度(Angular velocity)是在物理学中定义为角位移的变化率,描述物体轉動時,在单位时间内转过多少角度以及转动方向的向量,(更准确地说,是贗向量),通常用希腊字母Ω或ω来表示。 在国际单位制中,单位是弧度每秒(rad/s)。在日常生活,通常量度單位時間內的轉動週數,即是每分鐘轉速(rpm),電腦硬盤和汽車引擎轉數就是以rpm來量度,物理學則以rev/min表示每分鐘轉動週數。 角速度的方向垂直于转动平面,可通过右手定则来确定,物體以逆時針方向轉動其角速度為正值,物體以順時針方向轉動其角速度為負值。 角速度量值的大小稱作角速率,通常也是用ω來表示。.

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质量

在日常生活中的“重量”常常被用來表示“質量”,但是在科学上,这两个词表示物质不同的属性(参见质量对重量)。 在物理上,质量通常指物质在以下的三个实验上证明等价的属性之一:.

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能量

在物理學中,能量(古希臘語中 ἐνέργεια energeia 意指「活動、操作」)是一個間接觀察到的物理量。它往往被視為某一個物理系統對其他的物理系統做功的能力。由於功被定義為力作用一段距離,因此能量總是等同於沿著一定的長度阻擋某作用力的能力。 一個物體所含的總能量奠基於其質量,能量如同質量一般,不會無中生有或無故消失。能量就像質量一樣,是一個純量。在國際單位制(SI)中,能量的單位是焦耳,但是在有些領域中會習慣使用其他單位如千瓦·時和千卡,這些也是功的單位。 A系統可以藉由簡單的物質轉移將能量傳輸到B系統(因為物質的質量等效於能量)。然而,如果能量不是藉由物質轉移而傳輸能量,而是由其他方法轉移能量,將會使B系統產生變化,因為A系統對B系統作了功。這功表現的效果如同於一個力沿一定的距離作用在接收能量的系統裡。舉例來說,A系統可以藉由轉移(輻射)電磁能量到B系統,而這會在吸收輻射能量的粒子上產生力。同樣的,一個系統可能藉由碰撞轉移能量,而這種情況下被碰撞的物體會在一段距離內受力並獲得運動的能量,稱為動能。熱可以藉由輻射能轉移,或者直接藉由系統間粒子的碰撞而以微觀粒子之動能的形式傳遞。 能量可以不表現為物質、動能或是電磁能的方式儲存在一個系統中。當粒子在與其有交互作用的力場中受外力移動一段距離,此粒子移動到這個場的新位置所需的能量便如此的被儲存了。當然粒子必須藉由外力才能保持在新位置上,否則其所處在的場會藉由釋放儲存能量的方式,讓粒子回到原來的狀態。這種藉由粒子在力場中改變位置而儲存的能量就稱為位能。一個簡單的例子就是在重力場中往上提升一個物體到某一高度所需要做的功就是位能。 任何形式的能量可以轉換成另一種形式。舉例來說,當物體在力場中,因力場作用而移動時,位能可以轉化成動能。當能量是屬於非熱能的形式時,它轉化成其他種類能量的效率可以很高甚至達百分之百,如沿光滑斜面下滑的物體,或者新物質粒子的產生。然而如果以熱能的形式存在,則在轉換成另一種型態時,就如同熱力學第二定律所描述的,總會有轉換效率的限制。 在所有能量轉換的過程中,總能量保持不變,原因在於總系統的能量是在各系統間做轉移,當某個系統損失能量,必定會有另一個系統得到這損失的能量,導致失去和獲得達成平衡,所以總能量不改變。這個能量守恆定律,是十九世紀初時提出,並應用於任何一個孤立系統。(其後雖有質能轉換方程式的發現,但根據該方程式,亦可以把質量視為能量的另一存在形式,所以此定律可說依舊成立)根據諾特定理,能量守恆是由於物理定律不會隨時間改變而得到的自然結果。 雖然一個系統的總能量,不會隨著時間改變,但其能量的值,可能會因為參考系而有所不同。例如一個坐在飛機裡的乘客,相對於飛機其動能為零;但是相對於地球來說,動能卻不為零。.

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速度

速度(Vēlōcitās,Vitesse,Velocità,Geschwindigkeit,Velocity)是描述物体运动快慢和方向的物理量。物体在一段时间\Delta t内的平均速度\bar是它在这段时间里的位移\Delta \boldsymbol和时间间隔之比: 物体在某一时刻的瞬时速度\boldsymbol则是定義為位置矢量\boldsymbol 隨時間t的變化率: 物理学中提到物体的速度通常是指其瞬时速度。速度在国际单位制中的单位是米每秒,国际符号是m/s,中文符号是米/秒。相对论框架中,物体的速度上限是光速。 日常生活中,速度和速率幾乎是同義的。然而在物理學中,速度和速率是两个不同的概念。速度是矢量,具有大小和方向;速率則純粹指物體運動的快慢,是标量,没有方向。举例来说,假如一辆汽车以60公里每小时的速率朝正北方行驶,那么它的速度是一个大小等于60公里每小时、方向指向正北的矢量。物体的瞬时速率等于瞬时速度的大小,而平均速率则不一定等于平均速度的大小。.

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水力發電

水力發電(英文:Hydroelectric power)是運用水的勢能转换成电能的發電方式,其原理是利用水位的落差(势能)在重力作用下流動(动能),例如從河流或水庫等高位水源引水流至較低位處,流的水流推動輪機使之旋轉,帶動發電機發電。高位的水來自太陽熱力而蒸發的低位的水份,因此可以視為間接地使用太陽能。由於技術成熟,是目前人類社會應用最廣泛的可再生能源。 以水力發電的工廠稱為水力发电厂,简称水电厂,又称水电站。 以大坝儲水形式發電的水力發電是否屬可再生能源存在爭議,甚至爭議排除出潔淨能源的行列。隨著長時研究,以大坝儲水發電所造成的問題慢慢地被發現。這種發電方式造成的問題包括大坝造成的環境會產生強烈的溫室氣體甲烷,而大坝對原有環境的破壞是永久性的、不可逆轉的,但發電功能的壽命卻是有限。.

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水車

水車,是利用水流產生機械能(位能與動能)的一種原動機。在蒸汽機、電動機發明以前,人類常用它來取水、脱穀、製粉、紡織。水車輪一般以木材製成,也可用金属成型。一个用于发电的水車通常被称为水力发电机。.

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法蘭西斯式水輪機

法蘭西斯式水輪機(Francis turbine),又稱混流式水輪機,是由美國馬薩諸塞州洛厄爾的詹姆斯·B·法蘭西斯所開發。此種形式的水輪機是利用水流的壓力和動能來帶動軸上的扇葉同心圓轉動來做功。 法蘭西斯式水輪機是現今最廣泛受到採用的一種水輪機形式,此水輪機可在水頭高度40~600米(130至2,000英尺)之間運作,其最常見於水力發電時所使用。而此種形式所帶動的發電機,其發電的輸出電力範圍從幾千瓦到800萬千瓦,而更小的水力發電機其電力輸出範圍將可能會更低。水力動能來源的壓力鋼管(輸入管道)設計直徑為3和33英尺(0.91和10.06米)之間,轉速範圍從75到1000轉。旋閘環繞在水輪機旋轉流道外圍,以控制水流通過水輪機流速的方式來控制不同的電力生產率。 法蘭西斯式水輪機在大多數狀況下都搭載高長的軸承來帶動較遠的發電機產生電力,一般分有橫軸與豎軸,其用意是讓水遠離發電機,且因為發電機與水輪機分離,使得安裝更為便利彈性,也更方便針對發電機或是水輪機進行維護修繕。.

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摩擦力

摩擦力(英語:friction)指两个表面接触的物体相对滑动时抵制它们的相对移动的力,是经典力学的一個名詞。广义地,物体在液体和气体中运动时也受到摩擦力。 摩擦力產生的成因:.

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