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虹吸排水原理

虹吸式排水原理是内聚力,是液态分子间引力与位差能造成的。

即利用水柱压力差,使水上升再流到低处。由于管口水面承受近似相同的大气压力,水柱短的一侧合压力大而水柱高的一侧合压力小,水会由合压力大的一边流向合压力小的一边,直到两边的合压力相等,容器内的水面变成相等高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。

虹吸排水原理

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(称为虹吸管)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。”

事实上,虹吸作用并不完全是由大气压力所产生的,在真空里也能产生虹吸现象。使液体向上升的力是液体间分子的内聚力。在发生虹吸现象时,由于管内往外流的液体比流入管子内的液体多,两边的重力不平衡,所以液体就会继续沿一个方向流动。在液体流入管子里,越往上压力就越低。如果液体上升的管子很高,压力会降低到使管内产生气泡(由空气或其他成分的气体构成),虹吸管的作用高度就是由气泡的生成而决定的。因为气泡会使液体断开,气泡两端的气体分子之间的作用力减至0,从而破坏了虹吸作用,因此管子一定要装满水。在正常的大气压下,虹吸管的作用比在真空时好,因为两边管口上所受到的大气压提高了整个虹吸管内部的压力。 应用实例:把充满水的胶管一端插入水中,另一端垂在盛水的容器之外,而且,出水口要低于水面。这样,水就会从容器顺着胶管流出。

一些虹吸茶壶,虹吸马桶,都是此原理。

虹吸排水原理 第2张

虹吸原理的应用:

如今,虹吸已经运用到现代的工程中,很多屋面排水系统都是使用虹吸式排水,虹吸技术运用在现代建筑是1968年,由Olavi Ebeling与Persommerhein共同发明,在过去的四十多年里,他们所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排水系统,虹吸式排水系统是利用屋顶专用雨水漏斗实现气水分离。开始时由于重力作用,使雨水管道内产生真空,当管中的水呈压力流状态时,形成虹吸现象,不断进行排水,最终雨水管内达到满流状态。在降雨过程中,由于连续不断的虹吸作用,整个系统得以快速排放屋顶上的雨水。虹吸式排水系统管道均按满流有压状态设计,雨水悬吊管可做到无坡度敷设,当产生虹吸作用时,水流流速很高,有较好的自清作用。如今,虹吸式排水系统已经被广泛的运用,1993年,该虹吸排水系统首次运用到新加坡一建筑工程里,自此,Persommerhein为亚洲的屋面雨水排放系统带来新的革命。

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