虹吸现象

(资料图)

问题1：出水孔是否会有气泡进入而使虹吸现象中断？ 答：只要水源有足够的水量，虹吸管就会连续出流，不会有气泡进入而使虹吸现象中断。 问题2：如果不会中断，那如果连通管的直径增加是否会中断呢？比如说500mm直径的管子。 答：同上水源充足，管径增大不会中断，工程中虹吸管直径有比500mm更大的，你可以到大型的自来水厂看看（如虹吸滤池的虹吸进水管）。 问题3：虹吸现象是否会中断和管子的直径有关吗（前提是出水口露在空气中） 答：虹吸管的过流量与管子的直径有关。只要起始运行时经过完全排气，有足够的水源和落差。当然，如果虹吸出口在水下出流，运行更稳定。 问题4、问题5一并通过推导回答如下： 实际上虹吸流动时有水流阻力，有能量损失，需知道虹吸管的长度及布置情况。做为初学，可假定为理想情况，不考虑能量损失。 设水源水面到虹吸管出口的高差为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为虹吸管内径。 设最高点压强为P，虹吸管最高点到出口的高差为H2，列最高点到出口的伯努利方程得： H2+P/(pg)+V^2/(2g)=V^2/(2g) 得：P = -pgH2 (相对压强，即不包括大气压，相对压强为负值，即绝对压强小于大气压，就是处于一定的真空状态，理论上最大真空值不能超过10米水柱，即H2<10米水柱） 也可列容器液面到最高点的伯努利方程： 0=H3+P/(pg)+V^2/(2g) P=-pg[H3+V^2/(2g)]=-pg[H3+H1] = -pgH2 （答案与上面相同） 当然虹吸管的工作条件之一是虹吸管必须先充满水，而且管道不进气（容易进气的部位是在虹吸管的顶部，因为此处压强小于大气压，而虹吸管两端进出口处都大于大气压，倒不容易进气。）因此虹吸管壁不能有孔眼和裂缝。因实际的水流有阻力，有能量损失，虹吸管顶点的允许安装高度远小于10米！ 说明：本例在不考虑水流能量损失，而且虹吸管截面是均匀的情况下，得出与截面积、管长、流速无关。但实际有水流的能量损失，计算要远比以上复杂。