專技高考-建築師建築環境控制109 年第 21 題單選題
有關容易發生水槌現象(水擊現象),下列敘述何者錯誤?
A配管轉彎處
B泵浦揚水管容易引起水柱分離(cavitation)處
C管內壓力低或流速較小處正確答案
D水流經常瞬間開啟或關閉者
C正確答案
水槌現象發生在「高壓、高流速、流向突變」處;低壓低流速反而不易發生。
為什麼答案是 C
錯誤!水槌起因於高流速水流被迫停止,動能轉為壓力波。壓力低、流速小代表動能不足,反而「不易」發生水槌,故為本題要選的錯誤敘述。
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完整詳解
Pro · 無限重點 水槌現象發生在「高壓、高流速、流向突變」處;低壓低流速反而不易發生。
看到「壓力低、流速小」幾乎都是錯的——水槌是動能轉壓力的衝擊,沒能量就沒水槌。
逐選項分析
A✕
配管轉彎處水流方向突變,動量改變會產生壓力波,確實容易引發水槌,敘述正確。
B✕
泵浦揚水管若發生水柱分離(空蝕),水柱重新接合的瞬間會產生極大壓力衝擊,是典型水槌成因,敘述正確。
C✓ 正確
錯誤!水槌起因於高流速水流被迫停止,動能轉為壓力波。壓力低、流速小代表動能不足,反而「不易」發生水槌,故為本題要選的錯誤敘述。
D✕
閥門瞬間開關是水槌最經典成因,流速瞬間歸零使動能轉為巨大壓力波(Joukowsky 公式),敘述正確。
水槌現象發生條件
| 條件 | 易發生 | 不易發生 | 原因 |
|---|
| 流速 | 高流速 | 低流速 | 動能 ∝ v² |
| 壓力 | 高壓系統 | 低壓系統 | 壓力波傳遞強度 |
| 管路 | 轉彎、縮徑 | 直管 | 流向/流速突變 |
| 啟閉 | 瞬間關閉 | 緩慢關閉 | 動量變化率 |
本題為反向題(選錯誤者)。C 選項把水槌發生條件完全講反——水槌是「動能衝擊」現象,必須有足夠流速與壓力才會產生。低壓低速的系統反而安全,這是防水槌設計的基本方向(裝設緩閉閥、空氣室、減壓閥即此原理)。