虹吸與虹吸式坐便器工作原理

坐便器是   為廣泛使用的衛生器具之一。由于便器用水約占居民日常用水的50%，節水便器的      了廣泛的關注，如學界   認為坐便器優化設計技術的發展是節水衛生系統可持續發展的關鍵《   中長期和技術發展規劃綱要(2006-2020年)》明確了加強生活節水技術及器具是         及主題等。公眾、學界的關注和   政策的導向，成為   坐便器節水減污技術   的動力。

與(yu)旋轉(zhuan)虹吸(xi)和一般(ban)虹吸(xi)式(shi)坐(zuo)便(bian)器相比，噴(pen)射虹吸(xi)式(shi)坐(zuo)便(bian)器具有沖洗水量較少、噪聲(sheng)較低的(de)(de)(de)特點，是   受市場歡迎(ying)的(de)(de)(de)產(chan)品。本文從噴(pen)射虹吸(xi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)流體力(li)學原理(li)出發，采用理(li)論分析與(yu)計算流體動力(li)學(CFD)仿真(zhen)相結合的(de)(de)(de)方法，   一款(kuan)作者設計的(de)(de)(de)新型噴(pen)射虹吸(xi)式(shi)坐(zuo)便(bian)器的(de)(de)(de)沖洗性能，使其(qi)在滿(man)足   測試標準的(de)(de)(de)前提下，   加(jia)節約用水。

虹(hong)吸是(shi)一種(zhong)常見流(liu)體(ti)力學現(xian)象，即液體(ti)在表面(mian)(mian)壓(ya)強(通(tong)常為(wei)大氣(qi)壓(ya)強)作用(yong)下(xia)(xia)升高到曲管(guan)   高點，而后在重(zhong)力作用(yong)下(xia)(xia)流(liu)到比原(yuan)來液面(mian)(mian)   低(di)的地方。利用(yong)液面(mian)(mian)高度差，能(neng)夠對虹(hong)吸管(guan)管(guan)內(nei)流(liu)速及負(fu)壓(ya)進行控制。只要虹(hong)吸管(guan)處于滿管(guan)狀態，在重(zhong)力差的作用(yong)下(xia)(xia)，水就會(hui)自然地從(cong)吸人端流(liu)人排(pai)出端，這(zhe)就是(shi)利用(yong)虹(hong)吸現(xian)象將容器內(nei)的液體(ti)抽出的原(yuan)理。

坐便器的(de)一般工作過程是：利用(yong)蓄水箱與坐便器本(ben)體的(de)壓力(li)差，將水的(de)勢能轉化(hua)為動能，在S形管道中(zhong)產生虹吸，將坐便器中(zhong)的(de)污物和(he)水從排污管道中(zhong)排出(chu)。

在(zai)勢能的(de)作用下，水(shui)(shui)流經水(shui)(shui)箱和沖(chong)水(shui)(shui)管(guan)(guan)道(dao)而下，一(yi)方面排出(chu)原存在(zai)于沖(chong)洗(xi)管(guan)(guan)道(dao)中的(de)空氣(qi)，另一(yi)方面經由噴射口(kou)噴涌(yong)而出(chu)，當虹(hong)吸管(guan)(guan)道(dao)內(nei)出(chu)現(xian)封閉水(shui)(shui)柱(zhu)或(huo)局(ju)部滿管(guan)(guan)流時，CD段(duan)的(de)水(shui)(shui)的(de)流向(xiang)DB段(duan)，形成(cheng)虹(hong)吸。此時E點處的(de)壓(ya)力低于大氣(qi)壓(ya)力，這種現(xian)象稱之為虹(hong)吸負壓(ya)。這種由前部向(xiang)后部沖(chong)水(shui)(shui)的(de)坐(zuo)(zuo)便(bian)器稱為前沖(chong)式坐(zuo)(zuo)便(bian)器。

由上述(shu)分析可(ke)知，壓強是產生虹(hong)吸(xi)的重要(yao)的條(tiao)件，與沖洗效果密(mi)切相關(guan)。由文獻(xian)   、仿(fang)真以及實驗得知，坐(zuo)便(bian)(bian)器(qi)的節(jie)水(shui)效果和沖洗效果的好壞主要(yao)取決于能(neng)否較早地產生強有(you)力(li)的虹(hong)吸(xi)負(fu)壓。針(zhen)對(dui)坐(zuo)便(bian)(bian)器(qi)虹(hong)吸(xi)過(guo)程是非穩(wen)態流動(dong)這一特征，且DE面為虹(hong)吸(xi)產生的關(guan)鍵(jian)截面，本文用DE截面負(fu)壓的累積效應對(dui)虹(hong)吸(xi)的非穩(wen)態性能(neng)進行(xing)分析，并以累積負(fu)壓大小和產生虹(hong)吸(xi)的時間作為坐(zuo)便(bian)(bian)器(qi)流動(dong)性能(neng)優劣(lie)的判(pan)斷依據。