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虹吸式排水原理

2023-07-31

  虹吸排水,全称为屋面虹吸雨水排放系统,是利用伯努利方程进行排水管道内压力计算,通过管道、管配件的管径变化从而改变排水管道内的压力变化,形成满管流,在压力的作用下快速排水的系统。

  虹吸是一种流体力学现象,可以不借助泵而抽吸液体。处于较高位置的液体充满一根倒u形的管状结构之后,开口于更低的位置。虹吸管两端液体的重量差距造成液体压力差距,液体压力差能够推动液体越过最高点,向低端排放。2010年5月澳洲昆士兰科技大学休斯博士说:是重力令虹吸管内液体流动,长下端之水将短上端之水往上拉出,再流到下端。

  什么是虹吸原理

  虹吸现象就是利用压强差的原理,在密闭容器里液体高度相同,压强相等。而虹吸管里灌满水,没有气,来水端水位高,出水口用手掌或其他物体封闭住。此时管内压强处处相等。一切安置好后,打开出水口,虽然两边的大气压相等,但是来水端的水位高,压强大,推动来水不断流出出水口。

  利用虹吸原理必须满足三个条件:

  1、管内先装满液体

  2、管的最高点距上容器的水面高度不得高于大气压支持的水柱高度。

  3、出水口比上容器的水面必须低。这样使得出水口液片受到向下的的压强(大气压加水的压强)大于向上的大气压。保证水的流出。

  虹吸的发现

  中国人很早就懂得应用虹吸原理。应用虹吸原理制造的虹吸管,在中国古代称注子、偏提、渴乌或过山龙。东汉末年出现了灌溉用的渴乌。西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒,也是应用了虹吸的物理现象。

  宋朝曾公亮《武经总要》中,有用竹筒制作虹吸管把峻岭阻隔的泉水引下山的记载。中国古代还应用虹吸原理制作了唧筒。唧筒是战争中一种守城必备的灭火器。宋代苏轼《东坡志林》卷四中,记载了四川盐井中用唧筒把盐水吸到地面。

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