虹吸現(xiàn)象原理實(shí)驗(yàn)儀

教學(xué)實(shí)驗(yàn)虹吸現(xiàn)象原理實(shí)驗(yàn)儀說明虹吸現(xiàn)象原理實(shí)驗(yàn)儀說明一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康挠^察虹吸發(fā)生、發(fā)展及破壞的過程。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。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備（見附圖）三、實(shí)驗(yàn)原理：在生產(chǎn)和生活中，常見用一根管子從大容器液面下繞過容器上口向外導(dǎo)流液體。這種管子稱為虹吸管，管內(nèi)的水流現(xiàn)象稱為虹吸現(xiàn)象。虹吸管的工作原理是先將管中空氣抽出，使虹吸管路形成真空，在大氣壓強(qiáng)的作用下，高水位水箱的水從管口上升到管的頂部，然后流向低水位水箱。下面應(yīng)用穩(wěn)定總流量能量方程來分析和求解虹吸管水流的流速、流量、虹吸高度等問題。下圖中，首先選取通過虹吸管水流出口點(diǎn)的水平面o—o'為基準(zhǔn)面。然后根據(jù)已知條件，正確選擇計(jì)算斷面，為了求解管內(nèi)流速及流量，我們應(yīng)選取通過水池表面A點(diǎn)的斷面1—1和通過虹吸管出口處C點(diǎn)的斷面2—2，列出穩(wěn)定總流量能量方程：由上式可以看出，虹吸管引流液體的能量來自虹吸管出口至容器內(nèi)水面間的位能（位置水頭）H,它的一部分用于克服虹吸管內(nèi)的阻力，即損失能量hw.另一部分用于轉(zhuǎn)變?yōu)榱魉偎^，以保證有一定的流量流出。由此可得虹吸管內(nèi)的斷面平均流速為：因而通過虹吸管的流量為：兀 兀 丿Q=4d2V2=4d叫2g（H-hw）虹吸高度h（即虹吸管的頂點(diǎn)到容器水面的距離）是有一定限制的。下面我們通過對(duì)虹吸管最高處的水力特性分析來說明，仍以上面所選的0—0'為計(jì)算基準(zhǔn)面，并對(duì)斷面1—1和斷面3—3寫出穩(wěn)定總流能量方程：

-1^2g+hwl—3由于譽(yù)’0及-1^2g+hwl—3由于譽(yù)’0及a331，則:w1-3為負(fù)值,即C點(diǎn)產(chǎn)生真空，其真空度為:式中右邊括弧中各項(xiàng)皆為正值,aV2= +h+hY2gw1-3因此，對(duì)于水來講，虹吸高度h的理論值應(yīng)為：h二10-(V2+h )mHO2g w1-3 2通過彎管流量計(jì)的流量為:耳=f(2D/r)四、實(shí)驗(yàn)步驟將測(cè)壓小水箱中加水至1/2。為增加演示效果，可在水中加入少量紅墨水。開啟水泵，向高水位水箱，低水位水箱注水，使高水位水箱有溢流，低水位水箱水位達(dá)到2；3后，關(guān)閉供水閥。打開低位水箱的放水閥，在虹吸管形成真空后，水流將由高位水箱向低位水箱流動(dòng)，同時(shí)能看到測(cè)壓小水箱中的各測(cè)壓管中的水位的變化，顯示管路中各處的