Question

某学校组织学生到某厂的锅炉车间进行实践活动.活动中锅炉技术师傅介绍了锅炉的一些配套设备及工作原理,下面就一些设备的设计用我们所学的知识给予计算或说明.

(1)图甲为锅炉保险阀,安全压强值P=1.2×10⁵Pa,当蒸汽压力超过安全值时,圆柱体铁锤A被顶起,排出部分蒸汽.已知A的底面积S=10cm²,则铁锤质量不能超过多少?(p_外=1.0×10⁵Pa)

(2)图乙为锅炉的冷水自控装置,小水箱与锅炉相连,它们组成了一个连通器.浮球C和活塞B及连杆OC组成了一个杠杆来控制进水管的水的流出.当杠杆呈水平状态时,浮球一半的体积浸入水中,塞子B刚好顶住自来水进口.已知浮球体积为500cm³,OC=25cm,OD=1cm,塞子B横截面积为1cm²,由此算出进水管压强为多大?(不计杠杆、塞子、浮球的质量,g=10N/kg)

(3)小水箱中的杠杆若以浮球受到的浮力为动力,则此杠杆是省力还是费力?若不用此杠杆,在进水管的水压不变的情况下,直接用浮球将活塞顶住,则活塞的体积至少为多大?

Answer 1

(1)p_内-p_外=F/S=G/S=mg/S

所以:m=2kg

(2)F_浮·OC=F_压·OD

F_压=62.5N

p_压=F_压/S′=6.25×10⁵Pa

(3)省力杠杆;

F_浮′=F_压=ρ_水gV′

V′=6250cm³.