2022-02-09
虹吸排水主要是利用水柱压力差,从而使水上升再流到低处,真空里也存在虹吸现象,要注意虹吸排水设计时管径的选取必须经过水力计算,要合理地选取暴雨重现期,下面具体介绍一下“虹吸排水的工作原理及注意事项”。
一、虹吸排水的工作原理
1、虹吸现象是液态分子间引力与位差能造成的。即利用水柱压力差,使水上升再流到低处。由于管口水面承受不同的大气压力,水会由压力大的一边流向压力小的一边,直到两边的大气压力相等,容器内的水面变成相等高度,水就会停止流动。利用虹吸现象很快就可将容器内的水抽出。那么接下来我们就一同看看虹吸排水的原理以及虹吸排水施工要点吧。
2、虹吸管是人类的一种古老发明,早再公元前1世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管。打个比方,在一个水缸里装有水,用一根管子一端放在水中,另一端在缸沿自然垂下,用嘴在这端端口吸气一会,然后松嘴,那么缸中的水就会从管子中流下来.因为管子呈一段弧形,像彩虹,又能起到吸水的作用,故称为虹吸现象。
3、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,从而破坏了虹吸作用,因此管子一定要装满水。在正常的大气压下,虹吸管的作用比在真空时好,因为两边管口上所受到的大气压提高了整个虹吸管内部的压力。应用实例:把充满水的胶管一端插入水中,另一端垂在盛水的容器之外,而且,出水口要低于水面。这样,水就会从容器顺着胶管流出。
二、虹吸排水的注意事项
1、虹吸排水设计时管径的选取必须经过水力计算
要尽可能的控制管道内雨水流态和负压值,就必须经过严格的水力计算,合理地确定各段的管径。目前,国内外对虹吸排水系统的计算方法主要有两种,一种是基于满流状态的伯努力方程,其方法是国内水力学课程的基础之一,经过了科学的验证。另一种是基于两相流技术的计算,这种方法是建立在生产厂家自己大量试验基础上的,是半经验的计算方法,是普遍适用,还是只对厂家自己的产品适用还有待定论。目前只有少数专业厂家掌握该项技术,而一般的设计单位缺乏试验的条件,还不能完全掌握此计算方法。广东万泉虹吸排水是两种方法结合,自主研发的水力计算软件,是以科列勃洛克公式和伯努力方程为基础,经过计算精确的计算,并且在实例中反复的测试,论证,其计算可以达到相当精准的程度,其计算结果稳定可靠,是当今最先进和最完善的虹吸水力计算软件。
2、斗前水深的控制
斗前水深太小,不能有效地形成虹吸满管流,系统不能在虹吸状态下运行,排水能力便不能达到设计要求的状态。斗前水深太大,给屋面增加荷载,为结构安全带来隐患,可能需要提高结构的强度,而造成工程造价的提高。尤其对轻钢结构的屋面,其承载力需结构工程师校核并相应提高,而且对此种屋面,其天沟与与屋面不能完全密闭,斗前水深过高,可能使雨水通过其间缝隙渗漏至室内。在设计中必须予以重视,合理控制天沟深度、斗前水深及屋面、天沟的承载力,并设置必要的溢水系统,防止积水过高,造成危险。
3、悬吊管的热力补偿
由于热胀冷缩作用,悬吊管的涨力需要受到控制,否则会对建筑的结构造成威胁。现在大多数专业厂家采取用专用的紧固系统,使管道与建筑的结构脱离开来,把大管段涨缩分成若干小管段涨缩,通过紧固系统吸收,从而可以取消伸缩节,保证虹吸不因管道的缝隙而破坏。
4、合理地选取暴雨重现期。
重现期选取太大时,造成管径偏大,系统大部分工况运行于重力流状态和两相流状态,排水能力达不到设计要求,而且雨水流速偏小,不能对管道形成有效的冲刷力,管道容易堵。重现期取值太小,则遇特大暴雨时,建筑的安全得不到保障。因此应根据工程实际情况,结合本地的气象条件、气象资料,合理选取暴雨重现期。
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