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連通管原理與應用

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連通管基本原理

1.連通管原理指的是,在一般開放的空間中,幾個液體容器的底部都相通的裝置,而若任一容器內注入液體,則當液體靜止時,各容器的液面必在同一水平面。



2.兩 端的大氣壓力一樣,但管內兩端的水受重力作用而各自下墜,下墜瞬間,在圓弧頂部拉出一個真空,因真空而有壓力差,此時兩端的大氣壓 力再次從兩端將兩管的水壓回,但壓回的力量是大氣壓力減去管內的水壓(F=(Patm-PH2O)*A),而長管內的水比短管內的水還要重,所以壓回的力 量是短管的壓力大於長管的壓力,所 以,虹吸管內的水就會不斷的由短管端流入而由長管端流出。
 


3.如果我們用兩根連通管,所以效率會變成兩倍。




4.如果用兩根連通管,但是其中一個連接抽水馬達此時一根連通管是抽水,所以另一根把水送回大氣壓力將兩管的水平衡,所 以,一個馬達可以有兩倍的動力水就會不斷的循環。


問題1:請比較上連通管與下連通管的差異?
問題2:請問雙連通管時,管徑與高度差的關係?




簡易潮汐開關 (外部連通管)

1.由於水持續進入水箱,水在水箱和潮汐開關內以同樣的速度上升。(潮汐開關內的底部是連通的)。虹吸管是通到外部的。水會持續上升到外部的開口端。
2.一旦水上升到內部的開口端,它變成一個密封空間。由於水繼續上升,在水箱內水位繼續上升,但速度變慢。同時,水箱內水壓漸大。
3.由於水位接近高水位線,壓力在開關內鐘將水位上升到臨界,造成部份水會先進入管道。
(同時會將管道上端部份空氣帶出,因為空氣在管內流動,也是噪音最大的時候)
4.由於水在水箱到達高水位線後,體積空氣被迫壓縮管道,並透過虹吸作用,排出的空氣壓力後,進而開始大量排水。
(一旦開始大量排水,也是聲音最小的時候)
5.水會一直流出,直到水位低到讓潮汐開關吸入空氣。然後,潮汐開關回歸起始位置。
6.由於水持續進入水箱,水在水箱和潮汐開關內以同樣的速度上升。(潮汐開關內的底部是連通的)。虹吸管是通到外部的。水會持續上升到內部的開口端。
可以參考以下的影片
 

簡易鐘型潮汐開關


1.由於水持續進入水箱,水在水箱和潮汐開關內以同樣的速度上升。(潮汐開關內的底部是連通的)。虹吸管是通到外部的。水會持續上升到內部的開口端。
2.一旦水位上升到內部的開口端,直接變成溢流排水。(同時會將鐘型上端部份空氣帶出,因為空氣在管內流動,也是噪音最大的時候)
3.由於水繼續排出,只要進水量大於出水量,必然將內鐘所有空氣排出,這時變成大流量排水,這時為大流量排水,快速將桶內所有水排出。(一旦開始大量排水,也是聲音最小的時候)
4.水會一直流出,直到水位低到讓潮汐開關吸入空氣。然後,潮汐開關回歸起始位置。











網路上有一段實際運作影片可以讓各位參考
video






壓力型潮汐開關


1.由於水持續進入水箱,水在水箱和潮汐開關內以同樣的速度上升。(潮汐開關內的底部是連通的)。虹吸管是通到外部的。水會持續上升到內部的開口端。





 

2.一旦水上升到內部的開口端,它變成一個密封空間。由於水繼續上升,在水箱內水位繼續上升,但速度變慢。同時,水箱內水壓漸大。

3.由於水位接近高水位線,壓力在開關內鐘將水位上升到臨界,造成部份水會先進入管道。








 

4.由於水在水箱到達高水位線後,體積空氣被迫壓縮管道,並透過虹吸作用,排出的空氣壓力後,進而開始排水。
(一旦開始大量排水,因為有壓縮空氣的幫忙,水流初速會大於非壓力型的潮汐開關,因此排水速度也會更快,這當然有助於將水快速排空。)






 



5.水會一直流出,直到水位低到讓潮汐開關吸入空氣。然後,潮汐開關回歸起始位置。





3A

雙潮汐開關

1. 當一個水缸有兩個壓力型潮汐開關,一開始兩個潮汐開關是相同的情況 (如圖3A)









3
2.當水缸滿水位, 其中兩個潮汐開關都是將近洩水水位(如圖3B,請注意兩邊的條件一樣),空氣會排掉直管一半的水位










3C
3.如果裝置非常完美,他們的運作幾乎是相同的,一點些許變化而已,然後一旦一邊開始正常排水,另一邊將因壓力差不能排水,到最後由一邊的排水孔完全排出(如圖3C)








4.然後第一個排水的潮汐開關跟沒有排水的潮汐開關在內部水位上將有少許不同,因為沒有排水所以空氣的總量變多(如圖3D),因此下一次便交換排水,以後形成交替式排水



4A

免挖洞的潮汐開關

1.假設不想挖洞,或那些已經在運作的水缸,導致不能鑽洞。這是可以外掛的潮汐開關。他們掛在水缸背面。直接掛在缸體上(如圖4A),一般溢出的流入進潮汐開 關中,虹吸作用將水移動到右邊的出水孔排出,只要沒有任何破壞虹吸作用的理由,洩水孔都會與溢流管保持平衡並將水排出,直水池水位與溢流孔等高。(如圖 4B)




2.如果虹吸管有一段空氣,則不能用虹吸原理。右邊出水位必須介於溢流孔以下。如果溢流孔退流,從而導致水溢入水缸,則無法作用。(如圖4C)


3. 有時這種不挖洞的潮汐開關會有更大的噪音它有時是一個更糟的問題,要消除噪音的可以以比較大的水池取代。大多數情況下,聲音可以很容易地降低到聽不見或幾乎聽不到的水準
(通常這種連通管是用於找尋最適合的水位。)

免挖洞的淨水槽管路設計


這是一段底部過濾的水族缸,同時也不用把沈水馬達放在水族缸內,對於美化水族缸非常有幫助

用潮汐開關去除浮流物


5
1. 因為水缸總會產生浮流物,我們不希望把污染水質,因此我們把外掛式潮汐開關的入水端改成浮閥桶(如圖5A)










5B
2.當浮閥在最短點(稱為啟動點, 如圖5B),我們啟動注水入水缸,直到浮筏升起到達最高點(稱為關畢點, 如圖5C),這時浮流物會緩緩流入浮筏桶。




5C



3.因為外掛式潮汐開關是上方溢流,一旦浮流物流入溢流槽(可以再加裝斜網),虹吸作用的引流孔在符筏桶底部,所以所有的浮流物都會留置在浮筏桶,直到最低點又再度注水。(如圖5D)


5D

網路上實作的錦鯉池落葉收集器 
video


外置型可調整潮汐水位的潮汐開關

1.由於水持續進入水箱,水在水箱和潮汐開關內以同樣的速度上升。(潮汐開關內的底部是連通的)。虹吸管是通到外部的。水會持續上升到外部的開口端。


2.一旦水上升到內部的開口端,它變成一個密封空間。由於水繼續上升,在水箱內水位繼續上升,但速度變慢。同時,水箱內水壓漸大。

3.由於水位接近高水位線,壓力在開關內鐘將水位上升到臨界,造成部份水會先進入管道。

4.由於水在水箱到達高水位線後,體積空氣被迫壓縮管道,並透過虹吸作用,排出的空氣壓力後,進而開始排水。


5.水會一直流出,直到水位低到讓潮汐開關吸入空氣。然後,潮汐開關回歸起始位置。

水位顯示表

應用案例一:有三個水深約兩米的水塔,高低位置都不同,一個和地面水平、一個在地下室一樓、一個是四樓高的高水塔,但是都位於偏僻的地方,需要做一個水位指示計,讓我不必走到水塔那邊,也不必爬上水塔頂端就可以知道目前的水位。

答:利用連接管原理設計水位顯示表

應用案例二:我們工作室位於屏東縣的林邊鄉,近期剛開始研究要如何將魚菜共生的裝置推廣給社區居民,讓以老年人口為主的居民在家就可以種種菜養養魚、甚至自給自足.但因為仍在摸索實驗階段,遇上了一些關於裝置原理的問題


問題圖說
(附件為詳細的問題圖說)
第一個問題是:
鐘虹吸(Bell Siphon),
圖1下方的排水管是直的,圖2則是轉了一個彎, 因為網路上查到的製作方式大多為圖2,想請教轉一個彎是否有其必要性.
第二個問題是:
圖3使用「公道杯」的虹吸排水管,是否擁有比圖4的直排水管更佳的吸力
能夠將底部被過濾後較乾淨的水更順利的排出呢?(想請教虹吸作用使用在排水管時是否有差別)
答:
第一個問題是: 1. 第一圖跟第二圖 差別只是改變水流的方向
2. 第3圖跟第4圖的差別是這個設計上的不同要求
第二個問題:
要解答這個問題要先瞭解 過濾物的屬性問題
假設載體是水,密度為一,過濾物比水輕,密度小於一,簡稱輕雜質,過濾物比水重,密度大於一 簡稱重雜質,所以當容器內的水是定量增加,定量排放時,上層有輕雜質,底層有重雜質,所以第三四圖沒差,
第三四圖的真正差別在於:排放底排重雜質時,打開排放開關,第三圖的設計可以將重雜質排出,
但是一般比較高級的應用是三管共存,正常排水孔/表層排輕雜質孔/底層排重雜質孔
正常排水孔隨時工作,表層排輕雜質孔/底層排污孔則依雜質比例 不定時處理

應用案例三:海上垃圾收集器


利用連通管幫你工作
請參考這段影片
如果有任何連通管的問題,也請留言,我會儘量解答您的需求

換我來考考你

我們提供一項精美的禮品給回答問題最好的朋友,並公佈前三名的解答
解答的方式:可以用文字,影片,email: croxword@gmail.com,
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1. 如何DIY設計錦鯉池的落葉收集器(參考單價成本以新台幣500為限)











留言

苏肭墖蘓寫道…
請問我是蓮花雙盆 低盆用沉水抽至高盆 然後用虹吸方式 流直低盆
但抽水量和虹吸流量 取不到平衡
管線若太大 高盆水位會降低 低盆就滿出來 管線太小 高盆會滿出來
故想在利用虹吸原理 把高盆的水位升至一定的高度後 自動在排至低盆
請問這管線該如何裝置
這是一個常見的問題
1. 高盆自然溢流至低盆(如果利用虹吸連通管 會造成難以平衡)
2. 低盆利用抽水馬達送水至高盆
如果您真的希望連通管 建議使用溢流型的連通管
苏肭墖蘓寫道…
我採取高盆挖洞 低盆沉水馬達抽至高盆的方式了
另想請問 那個不挖洞潮汐開關
我想用來低盆在下雨時 滿水抽出去的方式
設計管線部分是否就如妳圖式
將連通管弄成倒U方式
或有較詳細的
你參考上面的文章
有一個水塔液面顯示管
其中頁面的滿水位切斷口就是溢流的方式
如果再把切斷口作一些修飾會更漂亮
順便考你一下!!!!
請問如果低盆有一堆固體沉底的
如何利用排除溢流水的時候順便排污?
答對沒獎品的
苏肭墖蘓寫道…
妳是說最後一個外置型嗎
因為我低盆是水泥盆
所以無法挖洞
故想用不挖洞溢流那個方式
其實我也是接觸蓮花 養魚 然後一直興趣越來越多 想利用最少的資源
作最大的美化及功能
妳的問題 我想不到答案....
http://twaquaponics.blogspot.tw/2012/06/mosquito-killer.html
請參考
匿名表示…
妳好 家裡有個田園 而灌溉田園的水是隔壁養殖豆芽排放出來的水
目前想在家中田園弄個荷花池 在弄兩個高低盆在入口那邊造景
目前心中有個想法 是想把這些排放的水 利用連通管原理 先流至一個容器
然後等容器滿之後在溢流出來

但水道低處如何將水往上推高在溢流
在無利用電力抽水等設備
不知道這樣說妳是否明白
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菜豆

菜豆喜溫暖,不耐高溫和霜凍。菜豆種子發芽的適溫為20-30℃;在40℃以上的高溫和10℃以下的低溫,種子不易發芽。幼苗生長適宜氣溫為18-25℃。花芽分化的適宜氣溫為20-25℃,過高或過低溫度易出現發育不完全的花蕾、落花。

菜豆對光照強度的要求較高。在適宜溫度條件下,光照充足則植株生長健壯,莖的節間短而分枝多,開花結莢比較多,而且有利於根部對磷肥的吸收。當光照強度減弱時,植株易徒長,莖的節間長,分枝少,葉質薄,而且開花結莢數少,易落花落莢。

菜豆根系強大,能耐一定程度乾旱,但喜中度濕潤土壤條件,要求水分供應適中,不耐澇。生長期適宜土壤濕度為田間最大持水量的60%-70%,空氣相對濕度以80%為宜。開花結莢期對水分最敏感,此期土壤乾旱對開花結莢有不良影響,開花數、結莢數及莢內種子數減少。土壤水分過大時,下部葉片黃化,早脫落。空氣濕度過大會引起徒長、結莢不良。

菜豆具有深根性和根瘤菌,對土壤的要求不甚嚴格,但仍以土層深厚肥沃、排水良好的輕砂壤土或粘質壤土為好。土壤過於粘重、低溫、排水和通氣不良則生長不良,炭疽病重。菜豆喜中性至微酸性土壤,適宜的土壤pH為5-7.0,其中以州6.2-6.8最適宜。菜豆最忌連作,生產中應實行2-3年輪作。

菜豆生育過程中,主要吸收鉀和氮較多,還要吸收一定量的磷和鈣,才能良好發育。結莢期吸收磷鉀量較大。磷鉀肥對菜豆植株的生長發育、根瘤菌的發育、花芽分化、開花結莢和種子的發育等均有影響。缺乏磷肥,菜豆嫩莢和種子的品質和產量就會降低。缺鈣,幼葉葉片捲曲,葉緣失綠和生長點死亡。缺硼,則根係不發達,影響根瘤菌固氮,使花和豆莢發育不良。 耐陰半陰(大概3-4小時日照) 應選擇耐陰的蔬菜種植,如萵…

何謂硝酸鹽

何謂硝酸鹽硝酸鹽是一種自然物質 硝酸鹽來自於氮素。氮素是植物生長必須的養分,植物有了氮素才會生長健康。而氮素是自然物質,空氣有有80%氮氣,下雨過後,氮素隨雨落下,存在大土壤裡。像森林一樣,通常植物殘體和落葉堆肥,就能一直循環使用大地中的氮素。而豆科植物更是固氮作物。如果作物採收過快,則需要施肥。

氮素怎麼會變成硝酸鹽? 氮素會被土壤中的細菌分解為硝酸鹽(硝化作用),植物吸收硝酸鹽,再把硝酸鹽製造成氨基酸與蛋白質。植物吸收的硝酸鹽,是在夜裡發生的,硝酸鹽得經過充分的日照,經過光合作用才能轉化為氨基酸與蛋白質。所以,胺基酸是在白天製造的。葉菜裡頭,一定會同時含有氨基酸與蛋白質、硝酸鹽。光合作用的(日照)時間長一些,硝酸鹽就會少一些。


為什麼硝酸鹽會過量? 
硝酸鹽來不及變成胺基酸有兩個原因。

第一,是光合作用不足(日照不夠),陰雨天不只是日照不足,天上(雨水)還會落下氮素,增加土壤中的氮素。避免陰雨天採收,或凌晨採收,傍晚採收最好。
第二,才是過度施肥,蔬菜裡含太多氮素。
從充分日照與適量施肥著手,就可讓硝酸鹽降低。對於葉菜類,儘量調整傍晚採收,讓蔬菜有充足日照行光合作用。

硝酸鹽是壞東西? 人體有80%以上的硝酸鹽,來自於蔬菜,尤其是葉菜類,難道它只對身體有害?
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吃的不對,硝酸鹽變成壞東西 如果清楚蔬菜營養成分,就會明白大自然的神奇安排。怎麼讓硝酸鹽要變成一氧化氮?原來是維生素C&E,吃葉菜的時候,就會同時攝取到維生素C&E、硝酸鹽。所以吃新鮮的菜很重要,新鮮採收的菜才能留住維生素。洗菜的方式更重要,很多長輩習慣切完菜再洗、或者反覆戳洗葉片、或者一直泡水,維生素易溶於水,水都是綠色了,菜就沒維生素了。

是誰讓硝酸鹽要變成亞硝酸胺? 口腔跟胃內的細菌,會把硝酸鹽變成了亞硝酸鹽,亞硝酸鹽遇到了胺類,就會變成可怕的亞硝酸胺。我們的胃部裡怎麼會有胺類?哪些食物含有胺類?
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水耕栽培

水耕栽培-精緻蔬菜生產技術之開發文/高德錚 為穩定台灣夏季蔬菜之產銷及提昇蔬菜之品質,使國人能享受既便宜又無農藥殘毒之清潔蔬菜,台中農改場在農委會及農林廳經費補助下正積極研究無土水耕栽培技術,希望發展出一套既可提供家庭主婦在公寓陽台上或屋頂上生產蔬菜,又可藉『植物工廠』年中無休地生產蔬菜。
如何『選擇無農藥殘毒之精緻蔬菜』的疑問一直困擾著家庭主婦,消費者常以菜葉上具有蟲孔者視為上品。事實上台灣位處亞熱帶,四季溫暖,媒介昆蟲及病菌生育世代繁盛下,若不能有效地抑制其族群之擴張,則無法達到經濟性之生產,因此過去二、三十年來大抵藉用噴灑農藥來防治病蟲害,作為增產之途徑。
歐美國家由於緯度較高,季節性溫差較大,農藥使用頻率遠低於台灣業者,其生產之蔬菜幾可生食,甚至臨近之日本國民每日生食萵苣、芹菜、紫蘇、高麗菜的生活習慣,常令人羨慕不已。我國之農業生產技術並不亞於日本,為何日本能,我們不能?
水耕栽培植物之構想是有歷史淵源的,早在紀元前數百年前古埃及之楔形文字遺跡中即可發現有植物生長於水中的圖形,而世界七大不可思議的傳說中『巴比崙的空中花園』,亦常讓人百思不解。其實土壤為天然的栽培床,她為植物之母,固持著植物,及提供各種生育必需之元素。一旦不用土壤作為栽培介質,若能人為的固持植物根部及提供各種營養成分,則在水中生長植物又有何不可呢?以日本筑波萬國博覽會上展示之一株活生生地,預計可結一萬二千個果實之水耕番茄,可了解水耕技術之奧妙。水耕無土栽培因果菜類及葉菜類生理習性之分野,在植株育苗、栽培床構造及養液循環系統之設計上略有不同,目前本場已成功地各開發一套水耕栽培技術,在240平方公尺之溫室中以岩棉栽培法來培植番茄、胡瓜、草莓及木瓜等果菜,並以浮根式栽培法來生產小白菜、萵苣、山(水)芹菜及菠菜等葉菜。
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