主頁(yè) > 技術(shù)文章 > 虹吸現(xiàn)象原理實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)2024-09-04

虹吸現(xiàn)象原理實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)

一、虹吸現(xiàn)象原理實(shí)驗(yàn)說(shuō)明書(shū)-實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.觀察虹吸發(fā)生、發(fā)展及破壞的過(guò)程。
2.理解虹吸工作的原理及估算虹吸管能使虹吸正常工作的高度。
二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

三、實(shí)驗(yàn)原理
在生產(chǎn)和生活中，常見(jiàn)用一根管子從大容器液面下繞過(guò)容器上口向外導(dǎo)流液體。這種管子稱(chēng)為虹吸管，管內(nèi)的水流現(xiàn)象稱(chēng)為虹吸現(xiàn)象。虹吸管的工作原理是先將管中空氣抽出，使虹吸管路形成真空，在大氣壓強(qiáng)的作用下，高水位水箱的水從管口上升到管的頂部，然后流向低水位水箱。
下面應(yīng)用穩(wěn)定總流量能量方程來(lái)分析和求解虹吸管水流的流速、流量、虹吸高度等問(wèn)題。
下圖中，首先選取通過(guò)虹吸管水流出口點(diǎn)的水平面0—0 ′為基準(zhǔn)面。然后根據(jù)已知條件，正確選擇計(jì)算斷面，為了求解管內(nèi)流速及流量，我們應(yīng)選取通過(guò)水池表面A點(diǎn)的斷面1—1和通過(guò)虹吸管出口處C點(diǎn)的斷面2—2，列出穩(wěn)定總流量能量方程：

由上式可以看出，虹吸管引流液體的能量來(lái)自虹吸管出口至容器內(nèi)水面間的位能（位置水頭）H，它的一部分用于克服虹吸管內(nèi)的阻力，即損失能量hw，另一部分用于轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉偎^，以保證有一定的流量流出。由此可得虹吸管內(nèi)的斷面平均流速為：

因而通過(guò)虹吸管的流量為：

虹吸高度h（即虹吸管的頂點(diǎn)到容器水面的距離）是有一定限制的。下面我們通過(guò)對(duì)虹吸管最高處的水力特性分析來(lái)說(shuō)明，仍以上面所選的0—0 ′為計(jì)算基準(zhǔn)面，并對(duì)斷面1—1和斷面3—3寫(xiě)出穩(wěn)定總流能量方程：

由于及，則：

式中右邊括弧中各項(xiàng)皆為正值，為負(fù)值，即C點(diǎn)產(chǎn)生真空，其真空度為：

因此，對(duì)于水來(lái)講，虹吸高度h的理論值應(yīng)為：

通過(guò)彎管流量計(jì)的流量為：

四、實(shí)驗(yàn)步驟
1.將測(cè)壓小水箱中加水至1/2。為增加演示效果，可在水中加入少量紅墨水。
2.開(kāi)啟水泵，向高水位水箱，低水位水箱注水，使高水位水箱有溢流，低水位水箱水位達(dá)到2/3后，關(guān)閉供水閥。
3.打開(kāi)低位水箱的放水閥，在虹吸管形成真空后，水流將由高位水箱向低位水箱流動(dòng)，同時(shí)能看到測(cè)壓小水箱中的各測(cè)壓管中的水位的變化，顯示管路中各處的真空壓力值，其它兩根用以測(cè)量虹吸管路中彎管流量計(jì)的壓差。
4.打開(kāi)螺塞，吸入空氣，可觀察虹吸之破壞過(guò)程。
五、思考題
1.為什么虹吸式出水流道出口下方會(huì)出現(xiàn)渦旋？
2.如何消除虹吸式出水流道出口下方出現(xiàn)的渦旋？

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