
【醫】 water-blast
hydraulic power; waterpower
【電】 hydraulic power; water power
blast
【化】 blast; forced draft; forced draught
implement; organ; utensil; ware
【醫】 apparatus; appliance; crgan; device; organa; organon; organum; vessel
水力鼓風器(Hydraulic Bellows)是古代冶金技術中利用水力驅動的空氣壓縮裝置,主要用于為熔爐提供持續氣流以提升燃燒效率。其核心原理通過水輪機械能将自然水流轉化為活塞運動,将空氣加壓後經管道輸送至冶煉爐膛。該設備最早可追溯至中國漢代水排系統,《後漢書》記載南陽太守杜詩"造作水排,鑄為農器"(來源:中國科學院自然科學史研究所《中國古代機械工程史》)。
在歐洲工業革命前期的16-18世紀,水力鼓風器發展為鍛鐵爐核心設備,其鑄鐵風箱壓力可達3-5kPa,使熔爐溫度提升至1540°C以上(來源:劍橋大學出版社《技術史·第三卷》)。現代實驗考古發現,複原的宋代水力鼓風器可保持每分鐘120-150次穩定送風頻率(來源:中國國家博物館冶金考古報告)。
該裝置的英文術語包含兩種表述:
在能量轉換效率方面存在以下關系式: $$ P_{output} = eta cdot rho cdot g cdot Q cdot H $$ 其中$eta$為機械效率,$rho$為水密度,$Q$為水流量,$H$為水頭高度。這種清潔能源利用方式比人力鼓風效率提升約200%-300%(來源:Springer《古代水力工程技術》)。
水力鼓風器是中國古代用于冶鐵的水力機械裝置,其核心功能是通過水力驅動鼓風設備,将空氣送入冶鐵爐以提升爐溫。以下是詳細解釋:
水力鼓風器又稱“水排”,由東漢南陽太守杜詩于公元31年發明。它以水流為動力,通過機械裝置(如曲柄連杆、皮帶傳動)将水輪的圓周運動轉化為皮制鼓風囊的往複運動,從而持續鼓風。這種設計将自然水力轉化為機械能,解決了人力或畜力鼓風效率低下的問題。
水力鼓風器是中國古代科技的重要成就,體現了對自然力的高效利用和機械設計的智慧。其發明不僅提升了冶鐵效率,更在世界工程技術史上具有裡程碑意義。如需進一步了解結構細節,可參考《王祯農書》或相關複原模型研究。
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