虹吸现象是液态分子间引力与位能差所造成的,即利用水柱压力差,使水上升后再流到低处。利用液体重力和大气压力使液体越过一较高障碍达到较低目的地的简单的装置。先将充满液体的虹吸管的短壁置于贮槽中,然后开启长臂出口处的阀3,液体即因重力作用由管中流出,在管上端造成负压,同时贮槽中的液体因大气压力的作用流入短臂。据介绍,虹吸是大自然的赐予,是人类利用大气压与真空之间存在的压差及落差势能,源源不断地提供衰竭的能量支持,从而达到自动抽吸引水的水流现象。
如果水平管道可以不用倾斜,就会形成完整的管道流,并以极高的速度将收集的雨水排出屋顶。公道杯的神奇之处在于,在杯子倒入少量水,杯子可以正常使用,但是只要液面超过一定高度,杯中的水就会从底部流出,而且几乎会把杯中的水排空。表面上看,液体确实是“先爬升,后降落”,但从整体上看会发现,右侧杯子的液面高于另一侧管口,所以液体整体是向下流的,其重力势能降低,并不违背“水往低处流”的道理。
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***了虹吸作用,因此管子一定要装满水。雨污分流系统管材及耐压值需结合超高层建筑雨污分流系统的选择及减压消能措施综合分析确定。
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。在设计重现期取值较低(如10a)且无溢流系统的情况下,当超重现期原水(如50a)进入管道后,管道形成满管流的风险相对较大,此时选用雨水管道管材不低于2.5MPa的耐压值,可降低管道超压爆管的风险,提高系统的稳定性。虹吸排水系统采用虹吸原理,它能充分利用水压差,使虹吸排水系统持续产生虹吸作用,从而达到快速排水的效果。
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