虹吸

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虹吸管(源自古希腊语:σίφων,罗马化:síphōn、pipe、tube,在非词源学上也拼写为syphon)是涉及液体流过管道的多种设备中的任何一种。 从狭义上讲,这个词特指倒U形的管子,它使液体向上流动,高于储液器的表面,没有泵,但由液体向下流动时的下落提供动力,管子在重力的作用下,然后以低于它所来自的水库表面的水平排放。 关于虹吸管如何使液体逆着重力向上流动,而不被泵送,并且仅由重力提供动力...

虹吸简介

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吸管(源自古希腊语:σίφων,罗马化:síphōn、pipe、tube,在非词源学上也拼写为 syphon)是涉及液体流过管道的多种设备中的任何一种。

从狭义上讲,这个词特指倒U形的管子,它使液体向上流动,高于储液器的表面,没有泵,但由液体向下流动时的下落提供动力,管子在重力的作用下,然后以低于它所来自的水库表面的水平排放。

于虹吸管如何使液体逆着重力向上流动,而不被泵送,并且仅由重力提供动力,有两种主要理论。 几个世纪以来的传统理论是,重力将虹吸管出口侧的液体向下拉,导致虹吸管顶部的压力降低。

然后大气压力能够将液体从上部储液器推动,向上进入虹吸管顶部的减压,就像在气压计或吸管中一样,然后结束。 然而,已经证明虹吸管可以在真空中操作并且可以达到超过液体气压高度的高度。 因此,虹吸操作的内聚张力理论得到提倡,其中液体以类似于链式喷泉的方式被拉过虹吸管。

不一定是一种理论或另一种理论是正确的,而是两种理论在环境压力的不同情况下都可能是正确的。

重力理论的大气压力显然无法解释真空中的虹吸现象,真空中没有明显的大气压力。但是,重力理论的内聚张力无法解释 CO2 气体虹吸管、尽管有气泡仍能工作的虹吸管,以及飞液滴虹吸管,其中气体不施加显着的拉力,而未接触的液体不能施加内聚张力。

现代所有已知的已发表理论都将伯努利方程视为对理想化、无摩擦虹吸管操作的良好近似。

历史

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公元前 1500 年的埃及浮雕描绘了用于从大型储物罐中提取液体的虹吸管。

希腊人使用虹吸管的物理证据是公元前 6 世纪萨摩斯岛毕达哥拉斯的正义杯和公元前 3 世纪希腊工程师在佩加蒙的使用。

9 世纪巴格达的 Banu Musa 兄弟发明了一种双同心虹吸管,他们在他们的巧妙装置书中对此进行了描述。 希尔编辑的版本包括对双同心虹吸管的分析。

在 17 世纪,虹吸在抽吸泵(和最近开发的真空泵)的背景下得到了进一步研究,特别是为了了解泵(和虹吸管)的xxx高度和早期气压计顶部的表观真空。

20世纪60年代,瑞典的几位科学家把虹吸的原理应用到现代建筑上去,最初解决了建筑屋面的雨水排水系统,当时在研究的初期,采用的是一种满管压力流的系统,从而在管道式屋面雨水排放系统方面取得了重大突破。虹吸原理在建筑排水,市政排水,水利工程等各方面均有应用。

虹吸原理

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一个实用的虹吸管,在典型的大气压和管子高度下工作,之所以起作用,是因为重力作用在较高的液体柱上,使虹吸管顶部的压力降低(形式上,当液体不移动时的静水压力)。

顶部的减压意味着重力作用在较短的液体柱上,不足以使液体保持静止以抵抗大气压力,将其向上推入虹吸管顶部的减压区域。

所以液体从上部储层的高压区向上流到虹吸管顶部的低压区,越过顶部,然后在重力和更高的液柱的帮助下,向下流到虹吸管 出口处的高压区。

虹吸

链条模型是有用但不完全准确的虹吸管概念模型。 链条模型有助于理解虹吸管如何使液体向上流动,仅由向下的重力提供动力。 有时可以将虹吸管想象成悬挂在滑轮上的链条,链条的一端堆放在比另一端更高的表面上。

由于较短一侧的链条长度比较高一侧的链条长度轻,较高一侧较重的链条将向下移动并拉起较轻一侧的链条。与虹吸管类似,链条模型显然只是由作用在较重一侧的重力驱动,显然没有违反能量守恒定律,因为链条最终只是从较高位置移动到较低位置,就像液体一样 在虹吸管中。

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  1. 虹吸简介
  2. 历史
  3. 虹吸原理

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