主页 > 技术文章（zhāng） > 虹吸演示实验仪说明书 2025-07-16

虹吸演示（shì）实验（yàn）仪说明书

一（yī）、虹吸演示实验仪说明书-实验目的
1.观察虹吸发生、发展及（jí）破坏的过程。
2.理解虹吸工作的原理及估算虹吸管能（néng）使虹吸正常工作的高度。
二、实验设备

三、实验原理
在生产和生活（huó）中，常见用一根（gēn）管子从大容器液面下绕过容器上口向外（wài）导流液体。这种管子称为虹吸管，管内（nèi）的水流现象称为虹（hóng）吸现（xiàn）象。虹吸管的工作原理是先将（jiāng）管中空气抽出，使（shǐ）虹吸管路形成真空，在大气压强的作用（yòng）下，高水位水箱的水从（cóng）管口上升到管的顶部，然后流（liú）向低水位水箱。
下面应（yīng）用稳定总流量能量（liàng）方程来分析和求（qiú）解虹吸管水流的流速、流量、虹吸高度等问题。
下图中，首（shǒu）先选取通过虹吸（xī）管水流（liú）出口点的水平（píng）面0—0 ′为基准面。然后根据已知条件，正确选择计算断面，为（wéi）了求解管内流速及流量（liàng），我们（men）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2—2，列出稳定总流量能量方程：

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（yī）部（bù）分用于转变为流速水头

，以（yǐ）保证有一定的流量流出。由此可得虹吸管内的断面平（píng）均流（liú）速为（wéi）：

因而（ér）通（tōng）过（guò）虹吸管的流量为（wéi）：

虹吸高度h（即虹（hóng）吸管（guǎn）的（de）顶点到容器水面的距离（lí））是（shì）有一定限制的。下面我们通过对虹吸管最（zuì）高处的水力特（tè）性分析（xī）来说明，仍以上（shàng）面（miàn）所选的（de）0—0 ′为（wéi）计算基准面，并对断面（miàn）1—1和断面3—3写出稳定总流能量方程：

由于

及

，则：

式中右边括弧中各（gè）项皆为（wéi）正值（zhí），为负值，即C点产生真空，其（qí）真空（kōng）度为：

因此，对于水来讲，虹吸高度h的理论（lùn）值应为：

通过弯（wān）管流量计的流量为：

四、实验步骤（zhòu）
1.将测（cè）压小水箱中（zhōng）加水至1/2。为增加演示效果，可在水中加入少量红（hóng）墨水（shuǐ）。
2.开启水泵，向高水（shuǐ）位水箱，低水位水箱注水，使（shǐ）高水位水箱有溢流，低水位水箱水位达（dá）到

后，关闭供水阀。
3.打开低位水箱的放水阀，在虹（hóng）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（dào）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（tā）两根用以测量（liàng）虹（hóng）吸管路中弯管流量计的压差（chà）。
4.打开螺塞（sāi），吸入空气，可（kě）观察（chá）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？

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