虹吸现象原理实验知识分享

虹吸现象原理实验虹吸现象原理实验实验说明手册上海同广科教仪器有限公司2014年8月虹吸现象原理实验说明书、实验目的1. 观察虹吸发生、发展及破坏的过程。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实验设备虹吸原理演示仪示意图二维虹吸流道流场演示仪三、实验原理在生产和生活中，常见用一根管子从大容器液面下绕过容器上口向外导流液 体。这种管子称为虹吸管，管内的水流现象称为虹吸现象。虹吸管的工作原理 是先将管中空气抽出，使虹吸管路形成真空，在大气压强的作用下，高水位水 箱的水从管口上升到管的顶部，然后流向低水位水箱。下面应用稳定总流量能量方程来分析和求解虹吸管水流的流速、流量、虹 吸高度等问题。下图中，首先选取通过虹吸管水流出口点的水平面 0 0 为基准面。然后 根据已知条件，正确选择计算断面，为了求解管内流速及流量，我们应选取通 过水池表面A点的断面1 1和通过虹吸管出口处C点的断面22,列出稳定 总流量能量方程：H hw2g由上式可以看出，虹吸管引流液体的能量来自虹吸管出口至容器内水面间 的位能（位置水头）H，它的一部分用于克服虹吸管内的阻力，即损失能量hw,另一部分用于转变为流速水头迄，以保证有一定的流量流出。由此可得2g虹吸管内的断面平均流速为：V2勿（厂山）因而通过虹吸管的流量为：Q -d2V2-d2 2g（Hhj44虹吸高度h （即虹吸管的顶点到容器水面的距离）是有一定限制的。下面我们通过对虹吸管最高处的水力特性分析来说明，仍以上面所选的00 为计算基准面，并对断面1 1和断面33写出稳定总流能量方程：由于M22gVjP33V322g1，则:P3Vg式中右边括弧中各项皆为正值，为负值，即 C点产生真空，其真空度为:FLV22g因此，对于水来讲，虹吸高度 h的理论值应为:h 10帶hwi 3血出02g通过弯管流量计的流量为：QA2ghf (2D / r)四、实验步骤1将测压小水箱中加水至1/2。为增加演示效果，可在水中加入少量红墨 水。2.开启水泵，向高水位水箱，低水位水箱注水，使高水位水箱有溢流，低 水位水箱水位达到2 3后，关闭供水阀。3. 打开低位水箱的放水阀，在虹吸管形成真空后，水流将由高位水箱向低位 水箱流动，同时能看到测压小水箱中的各测压管中的水位的变化，显示管路中 各处的真空压力值，其它两根用以测量虹吸管路中弯管流量计的压差。4. 打开螺塞，吸入空气，可观察虹吸之破坏过程。五、思考题1、为什么虹吸式出水流道出口下方会出现涡旋？2、如何消除虹吸式出水流道出口下方出现的涡旋?