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現實生活中我們應該都遇到過,水龍頭接皮管放水的時候,如果我們掐住皮管頭,使其管口面積變小的話,水流就會變得很急,然后噴出去很遠。很多人會利用這種現象來沖洗一些表面臟物。這就是常見的一種文丘里效應運用,解釋為氣體(液體)在受限流動中通過縮小的過流斷面時,流體流速出現增大的現象,其流速與過流斷面成反比。簡單地講就是氣流等流體由粗變細時,流速就會加快。
而生活中的另一現象就是在高鐵過站中。如果列車高速通過,此時人站在站臺黃線附近,就會感覺到有明顯的吸力把人往軌道方向吸扯。這就是伯努利效應的一種體現,流速與壓強的關系:流體的流速越大,壓強越小;流體的流速越小,壓強越大。列車的高速運動,在周側形成高速氣流,使該處壓力降低,而外圍的大氣壓力較高,氣流就會往壓力較低的列車兩側涌入,形成壓差吸力。
介紹過兩大效應后,我們回到蒸汽噴射泵上。上圖就是蒸汽噴射泵的簡單運行原理。當蒸汽經過噴嘴(漸縮闊噴嘴,也叫拉瓦爾噴嘴)噴出時,此時的蒸汽經過文丘里效應的作用(過流斷面變小,流速增加),其流速將達到音速。隨后蒸氣流經過空氣出口區域時,依據伯努利效應,氣流流速越大壓強越小,高速蒸汽射流將在該區域附近造成一個低壓區,低壓會吸走空氣并繼續高速通過混合室,實現能量交換,并在擴壓器中又通過減速增壓,克服出口壓力逐步排走。這就是蒸汽噴射泵抽真空的基本原理與過程。實際應用中,蒸汽噴射泵多由多級以及冷凝器等各種配套組合而成,形成完善的抽真空機制。
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