先一步步算吧,全部写出来怕你看不懂。
从上图分析可知:
两个浮球的浮力,是远低于水对刚到阀门的浮球的力的。
F阀门-F浮=78.5-15.7=62.8
为了弥补这个力的差距,需要在阀门那里充气。
充气是要消耗能量的,为了方便理解,直接把储气罐改为用重物压着活塞气筒打气。(两者的能量消耗是一样的,只是方便理解才这样改的。)
气筒需要为阀门提供62.8的力才可以帮助浮球离开阀门。
F气=F阀门-F浮=62.8
F气=PS(压强*浮球面积)
62.8=P*3.14*(1/2)^2
P=62.8/0.785
P=80
阀门内需要压强达到80才可以推动浮球离开阀门。
也就是说打气筒需要产生80的压强,以及推动浮球运动的长度(1米)。(强调,阀门不是只要计算压强就可以,还需要浮球的长度。W=FS,浮球的长度就是这个S。)
现在要求的就是气筒上面的重物要压多重。
F重=PS(气筒压强*活塞面积)。
由于气筒压强等于阀门压强(气筒内的压强必需不小于阀门,要不然传送不了气),所以:
F重=80*3.14*(0.2/2)^2=2.512。
接下来是计算重物需要运行多少距离,才有足够的气体推动阀门内浮球前进1米。
由于气筒打多少气,阀门就接收多少次,也就是说阀门要消耗多少气,气筒就要消耗多少气。气筒的气与阀门的气是相同的,也就是:
V阀=V筒
V阀=3.14*(1/2)^2*1=0.785(就是浮球的体积)
由于V阀=V筒,所以V筒=0.785
知道气筒要运行的体积后,除以活塞的面积,就可以得到活塞要运行多少距离才可以打进足够的气给阀门,而活塞要运行的距离,就是重物下落的距离。
V筒=SL(活塞的面积*活塞要运行的距离)
0.785=3.14*(0.2/2)^2L
L=25。
活塞要运行25才可以把足够的气体打进阀门,这也是重物要运行的距离。
W筒=FS(重物*运行的距离)=2.512*25=62.8
说明了用打气筒将气打进阀门,推动浮球离开阀门是要消耗能量的。
先写这么多,你有什么看不懂,或认为我写错的,可以提出来。
把这一部分的受力分析搞清楚后,再进行下一步。
重点提示一下,这里压根没有进气管直径的事,我都不知你为什么要给这个数据,而且还是进气管与出气管直径不同。如果你认为管的直径会影响受力分析,那你自己画个图说明一下。