【環(huán)球聚看點】虹吸現(xiàn)象
問題1：出水孔是否會有氣泡進入而使虹吸現(xiàn)象中斷？答：只要水源有足夠
2023-06-30
【資料圖】
問題1：出水孔是否會有氣泡進入而使虹吸現(xiàn)象中斷？ 答：只要水源有足夠的水量，虹吸管就會連續(xù)出流，不會有氣泡進入而使虹吸現(xiàn)象中斷。 問題2：如果不會中斷，那如果連通管的直徑增加是否會中斷呢？比如說500mm直徑的管子。 答：同上水源充足，管徑增大不會中斷，工程中虹吸管直徑有比500mm更大的，你可以到大型的自來水廠看看（如虹吸濾池的虹吸進水管）。 問題3：虹吸現(xiàn)象是否會中斷和管子的直徑有關嗎（前提是出水口露在空氣中） 答：虹吸管的過流量與管子的直徑有關。只要起始運行時經(jīng)過完全排氣，有足夠的水源和落差。當然，如果虹吸出口在水下出流，運行更穩(wěn)定。 問題4、問題5一并通過推導回答如下： 實際上虹吸流動時有水流阻力，有能量損失，需知道虹吸管的長度及布置情況。做為初學，可假定為理想情況，不考慮能量損失。 設水源水面到虹吸管出口的高差為H，列水源水面到虹吸管出口的伯努利方程得： H1=V^2/(2g) , 得虹吸流速：V=(2gH1)^(1/2) 虹吸流量：Q=(3.14D^2/4)(2gH1)^(1/2) D為虹吸管內徑。 設最高點壓強為P，虹吸管最高點到出口的高差為H2，列最高點到出口的伯努利方程得： H2+P/(pg)+V^2/(2g)=V^2/(2g) 得：P = -pgH2 (相對壓強，即不包括大氣壓，相對壓強為負值，即絕對壓強小于大氣壓，就是處于一定的真空狀態(tài)，理論上最大真空值不能超過10米水柱，即H2<10米水柱） 也可列容器液面到最高點的伯努利方程： 0=H3+P/(pg)+V^2/(2g) P=-pg[H3+V^2/(2g)]=-pg[H3+H1] = -pgH2 （答案與上面相同） 當然虹吸管的工作條件之一是虹吸管必須先充滿水，而且管道不進氣（容易進氣的部位是在虹吸管的頂部，因為此處壓強小于大氣壓，而虹吸管兩端進出口處都大于大氣壓，倒不容易進氣。）因此虹吸管壁不能有孔眼和裂縫。因實際的水流有阻力，有能量損失，虹吸管頂點的允許安裝高度遠小于10米！ 說明：本例在不考慮水流能量損失，而且虹吸管截面是均勻的情況下，得出與截面積、管長、流速無關。但實際有水流的能量損失，計算要遠比以上復雜。
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