虹吸排水原理, 虹吸排水原理是内聚力,是液体分子间的引力和势能差造成的。
就是利用水柱的压力差,水上升,然后流向较低的地方。由于喷嘴的水面承受大致相同的大气压,水柱短边的合成压力大,水柱高边的合成压力小,水就会从合成压力大的一边流向合成压力小的一边,直到两边的合成压力相等。
当容器中的水位变得相等时,水将停止流动。容器中的水可以通过虹吸现象迅速抽出。
虹吸是一种流体动力现象,不用泵就能把液体抽走。
较高位置的液体填充倒U形管状结构(称为虹吸管),然后在较低位置打开。虹吸管两端液体的重量差造成液体压力差,可推动液体越过最高点,向下端排出。
2010年5月,澳大利亚昆士兰科技大学的休斯博士说:“是重力让虹吸管里的液体流动,长下端的水把短上端的水拉起来,然后流向下端。”
事实上,虹吸现象并不完全是大气压力造成的,真空中也会发生虹吸现象。使液体上升的力是液体间分子的内聚力。虹吸发生时,由于流出管道的液体比流入管道的液体多,两边重力不平衡。
所以液体会继续向一个方向流动。当液体流入管子时,它流得越高,压力就越低。如果液体在管道中上升很高,压力会降低到在管道中产生气泡(由空气或其他气体组成)的程度,虹吸管的工作高度由气泡的产生决定。
因为气泡会断开液体,气泡两端的气体分子之间的作用力会减小到零,从而破坏虹吸效应,所以管道内必须充满水。在正常大气压下,虹吸管比在真空中工作得更好。
因为两侧喷嘴上的大气压力增加了整个虹吸管内部的压力。应用举例:将装满水的软管一端插入水中,另一端悬挂在盛水容器外,出水口应低于水面。这样,水就会沿着软管流出容器。
一些虹吸茶壶和虹吸马桶都是基于这个原理。
虹吸原理的应用:
现在虹吸已经应用到现代工程中,很多屋面排水系统都采用虹吸排水。虹吸技术应用于现代建筑是在1968年,由奥拉维艾伯林(Olavi Ebeling)和珀索莫海因(Persommerhein)共同发明。在过去的四十年里,
他们研究的虹吸排水系统一直领先于世界水平。虹吸式排水系统打破了常规的重力式排水系统,虹吸式排水系统利用屋顶特殊的雨水漏斗实现气水分离。开始时,由于重力的作用,雨水管道内产生真空。
当管内的水处于压力流动状态时,形成虹吸现象,不断排水,最终雨水管达到满流状态。在降雨的过程中,由于不断的虹吸作用,整个系统可以迅速将雨水从屋顶排出。虹吸排水系统管道按全流量和压力状态设计,
雨水悬挂管可以无坡度铺设,发生虹吸效应时,水流速度很高,具有良好的自洁效果。如今,虹吸排水系统已被广泛应用。1993年,虹吸排水系统首次应用于新加坡的一个建筑项目。从那以后,
Persommerhein为亚洲的屋顶雨水排水系统带来了一场新的革命。
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