虹（hóng）吸（xī）現象原（yuán）理實驗（yàn）說明書

一、虹吸現象原理實驗說明書-實（shí）驗目的
1.觀察虹吸（xī）發生、發（fā）展及破壞的過程。
2.理解虹吸（xī）工作的原理及估算虹吸管能使虹吸（xī）正常工作的高度。
二、實驗設備

三、實驗原理
在生（shēng）產和生活中，常（cháng）見（jiàn）用一根管子從大容（róng）器液麵下繞過容器上口向外導流液體。這種管子稱為虹吸管，管內的（de）水流現象稱為虹吸現象。虹吸管的工（gōng）作原理（lǐ）是先將管中空氣抽出，使虹吸（xī）管路形成真空（kōng），在大氣壓強的作用下，高水位水箱的水從管口上升到管的頂部，然後流向低水位水箱。
下麵應用穩定總（zǒng）流量能量方程（chéng）來分析和求解虹吸管水流的（de）流速、流量、虹吸高度等問題。
下圖中，首先選取通過虹吸管水流（liú）出口點的水平麵0—0 ′為基準麵。然後根據（jù）已知條件，正確選擇計算斷麵，為了求解管（guǎn）內流速（sù）及流量，我們應選取通（tōng）過水池表麵A點的斷麵1—1和通過虹吸管出口（kǒu）處C點的斷麵2—2，列出穩定總（zǒng）流量能量方程：

由（yóu）上式可以看出，虹吸管引流液體的能量來自虹吸管出口至容器內水麵間的位能（位置水頭（tóu））H，它的一部分用於克服虹吸管（guǎn）內的阻力，即損失能量hw，另一部分（fèn）用於轉變為流速水頭

，以保證有一（yī）定的流量流出。由此（cǐ）可得虹吸管內（nèi）的斷麵平均（jun1）流速為：

因而（ér）通過虹吸管的流量為：

虹吸高度h（即虹吸管（guǎn）的頂點到容器水麵的距離）是有一定限製的。下麵我（wǒ）們通過對虹吸管最高（gāo）處的水力特性分析來說明，仍以上（shàng）麵所選的0—0 ′為計算基（jī）準麵（miàn），並對（duì）斷麵1—1和斷麵（miàn）3—3寫出穩定總流能量方程：

由於

及（jí）

，則：

式中右邊括弧中各（gè）項皆為正值（zhí），為（wéi）負值，即C點產生真空，其真空度為：

因此（cǐ），對於水來（lái）講，虹吸高度h的理論（lùn）值應為：

通過彎管流量計的流量為：

四、實驗步驟
1.將（jiāng）測壓小水箱中加水至（zhì）1/2。為增加演（yǎn）示效果，可在水中加入少量紅墨水。
2.開啟水泵，向高水位水箱，低水位水箱注水，使（shǐ）高水位水箱有溢流，低水位水箱水位達到2/3後，關閉供水閥。
3.打開低位（wèi）水箱的放水閥，在虹吸管形（xíng）成真空後（hòu），水流將由高位水箱向低位水箱流動，同時能看到測壓小水箱中的各測壓管中的（de）水位（wèi）的變化，顯示管路中各處的真空壓力值，其它兩根用以測（cè）量（liàng）虹吸管路中彎管流量（liàng）計的壓（yā）差（chà）。
4.打開螺塞，吸入空（kōng）氣，可觀察虹吸之破壞過程。
五、思考題
1.為什麽虹吸式出水流道出口下（xià）方會出現渦（wō）旋？
2.如何消（xiāo）除虹（hóng）吸式出水流道出口下方出現的渦旋？

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