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虹吸管是将液体从高液位转移到低液位的弯管。液体通常从高液位流向低液位，虹吸效应可以将液体从高液位流向更高液位，然后流回更低液位。这种效应是可能的，因为液体表面的空气在较高的液位下受到压力，从而促进液体。
虹吸效应是如何工作的？
虹吸管最高点的C点称为峰顶。点c高于水箱A中水的自由表面，c压力小于大气压力。
理论上，c压力可降至-10.3m但实际上，这种压力只有-7.6m的水或2.7m的绝对水。
当c处压力小于2时.7m在绝对水中，溶解的空气和其它气体会从水中出来，聚集在峰顶。
水流会被堵塞。
谁发明了虹吸效应？
虹吸管已经被人类使用了几个世纪。虹吸管最早出现在古埃及艺术中。它描述了他们用虹吸管从大储酒罐中提取葡萄酒。他们巧妙地用虹吸管将葡萄酒从表面杂质和底部渣滓中分离出来。
希腊数学家希罗是第一个描述虹吸效应的人。他做了很多实验，并在工程论文《气动》中写了相关文章。
虹吸效应在哪里？
如今，虹吸因其功耗低、结构简单而得到广泛应用。它们通常用于家庭应用，如厕所、啤酒水龙头和简单的园艺洒水器。
虹吸管也广泛应用于农业灌溉。由于能耗低，成本高，非常适合从水源到肥沃干旱山谷的长途输水。
虹吸效应背后的科学原理是什么？
人们提出了许多理论来解释虹吸管的工作原理。直到今天，关于虹吸效应的原因仍有激烈的争论。但科学家得出结论，这是两个因素的结果。大气压力及连锁理论。
大气压力理论是描述虹吸效应的早期理论之一。其理论是，当液体通过管道吸入时，吸入会导致管道内的压差，在最高点形成低压区。这种压差使液体从储层表面的高压区流向最高点的低压区。这一理论的主要缺点是虹吸管可以在高真空(无空气，无大气压力)下工作。
最近提出的理论是引力和粘合力的共同作用。它基于链式模型。这个模型把流体看作是一个由内聚键连接在一起的链。链条首先通过一个力向上通过管道，直到它通过弯曲，然后重力接管，将整个流体向下拉，就像链条上的滑轮，直到储液器空。这一理论也被否定，因为虹吸管是为粘结力低或弱的流体制成的。
现在，工程师们用这两种理论来解释不同条件下的虹吸效应。
伯努利理论是模拟虹吸管中流体最常用的数学近似。
这在数学上表现为：
其中v=局部速度，g=重力加速，P=压力，y=垂直距离到储层表面，ρ=流体的密度
该方程模拟了整个虹吸作为一个系统。
假设在RL 5m在高水库中有一个潜水泵。水被泵出RL 8m的墙，并在RL 0m排出。让我们找出虹吸时出口的排气速度。
我们将伯努利方程应用于方程组的三点：
1. 水库表面。point3最高。放电点
假设泵用于启动虹吸并在流量开始后关闭，则摩擦等影响造成的损失可以忽略不计。
表面(2)：
速度Vs=0米/秒(我们将储层表面建模为无限大)
压力Ps=P atm(大气压力)距离地面(y)=0m
在最高点(h(3))处:
在h，我们有速度=vh压力=Ph > patm距离表面yh=8m – 5m=3m。
在最低点(d(4)):
压力=Ph=patm距离地面=0-5=-5m
为了求速度Vd，让(2)等于(4)，得到:
然后我们有
代入数值求解，获取速度为9.9m/s
然而，保持虹吸的条件是有限的。
然后我们有
代入数值求解，得到速度为9.9m/s
然而，保持虹吸的条件是有限的。空气是维持虹吸管的主要限制。虹吸必须密封，因为系统中过多的空气会破坏虹吸运行所依赖的真空。
此外，虹吸的高度受液体蒸汽压力和当地大气压力的影响，以保持虹吸系统中水从水库在海平面上的泵水，储存层表面与最高点管之间的距离不得超过10米。
摩擦如何影响虹吸？
在虹吸管中，当虹吸管被填满时，管的进口、出口和内壁的摩擦力和水的惯性力往往对流动产生阻力。但这通常被抽吸力所克服，因为在大多数实际应用中，在虹吸开始之前，管道通常充满了外力。
当流体开始流动并仅由虹吸提供动力时，摩擦造成的水头损失就成为虹吸提供的流速函数。随着流速的增加，摩擦造成的水头损失也会增加，即随着湍流的增加，摩擦造成的损失也会增加。由于摩擦损失是流速函数，它不会停止流动，它只会降低流速。
为了找出摩擦引起的速度下降，我们将阻力系数K引入方程，以解释摩擦造成的损失。
K=(f *L /D) 1.9(其他来源)…(6)
式中:f=管道(铁=.019，钢=.013，塑料=.007)摩擦系数L=变化量(运行长度)，(m)d=管道内径(m)
因此，修改(5)获得流速(m/s):
虹吸如何影响泵输送系统？
正如我们在上面的章节所看到的，虹吸效应在农业、工程和日常应用中有很多用途。
正如我们在上面的章节所看到的，虹吸效应在农业、工程和普通日常应用中有很多用途。但在某些系统中，它也会成为一个问题。
虹吸效应可与某些管道配置串联使用，以提高压头，但如果设计不当，也会导致某些问题。
如何在系统中发生？
虹吸可能发生在泵送系统中，因为管道的配置。虹吸管由水库与排放点之间的垂直距离驱动。它发生在排放点低于水库或泵站的情况下。
虹吸中获得的流量和体积流量由泵点与排出点之间的垂直距离驱动。距离越大，流速越大。
虹吸会导致什么样的问题？
以上面的例子中的潜水泵为例。假设水泵装满游泳池，达到一定水位后关闭。由于水库和排水点的布置，即使水泵关闭，水也会继续流动，导致游泳池溢出。
另一个问题出现了，如果我们逆转配置，水泵是把水从一个较低的水库到较高的“游泳池”。水泵关闭后，由于没有净压差，水从低侧流向高侧，池内的废水开始返回储水池。这就是所谓的反虹吸，因为危险污染物可能被吸入水系统是一个很大的公共卫生问题。
我们如何设计这些问题？针对这些问题有多种设计方法，最常见的方法通常是将阀门与流量保持一致。这些阀门的一些例子如下：电磁阀：这是一种有助于防止溢流的电控阀，在泵停止时立即关闭管道中的水流。止回阀：当放置在与流量一致的情况下，也可用于防止反虹吸。它的特殊配置有助于确保流动只朝一个方向移动。它通常放置在泵后面，以保护泵不回流。但在某些情况下，电磁阀/止回阀可能过于昂贵或不适合设计。使用空气/真空断路器组合阀。空气/真空断路阀通常安装在系统的最高点。它有两种用途，排出系统中多余的空气，防止压力积聚，允许空气进入系统，打破真空，消除虹吸效应。对于数百米以上的复杂管道，需要在管道长度的不同位置安装不同形式和尺寸的阀门，以提供适当的通风。但是对于一个简单的设计，比如上面给出的，可以使用一个简单的真空切断阀。必须安装在最高点，并且必须使用适当的尺寸。如何确定空气/真空阀的尺寸：大多数工程师在确定空气/真空释放阀的尺寸时，使用标准的经验规则，即每0.3m管道直径，阀门直径为25mm。但对于需要精细控制的更复杂的应用，大多数阀门公司都会发布白皮书和规范，解释如何正确选择和安装其产品。
