2.管道中氣囊的形態
前述氣泡平衡問題時，假定了氣泡為直徑等于d的球形，這只能近似地形容微小氣泡，實際上當氣泡達到一定體積，且上升到管壁成為氣囊，由于表面張力的的作用，它將以半橢圓形狀存在（見圖四）。隨著氣泡逐漸長大，氣泡的形狀將受水流推力、重力和管道形狀控制，在長度方向伸長較大，在橫向成弓形。
根據模擬測量，氣囊的長L與高h的關系為：
1≈15h
3.氣囊受力分析及臨界位置
根據水利學原理，氣囊在管道內平衡時所受水流的推力，等于垂直于水流的截面所受的壓力（見圖五（1）），這個截面為以h為高的弓形（見圖5（2））
n V2
p＇=∑ pi= ——。S （5）
1 2g10
S——弓形在積
氣囊能引起爆管，是由于快速開關閥門或水泵起停，使管道出一了大的壓力增值，氣體的可壓縮特性，使應力集中到氣囊產生高壓而爆管。
根據一些爆管的經驗，氣囊高度達到管徑四分之一是爆管的危險點，也就是氣囊的臨界點。這時氣囊的體積和斷面積簡單計算為：
V≈0.5πr3，S≈0.2πr2.
對前例中DN800管道，當V=1.0m/s時，所受推力按（5）式計算：
1.02
p＇＝——0.2π。402=5.124（Kg）
2g
所受浮力按（1）式計算
P1=PSin α=0.5π0.43×1000Sinα=100.5Sinα
當P`=P1時
5.214
α =arcSin=——=2.92°
100.5
該俯角α與實測爆管點俯角基本吻合。
三、結論
1.輸水管道下坡段必須增設排氣閥，具體位置由式P`=PSinα確定，計算流速取平均值為宜；
2.管道實際俯角小于計算角度時，排氣閥應設在下彎曲線與直線的交點處；
3.為使管內氣體盡早排出而不形成氣囊，下彎管線與直管線的交點均應設排氣閥；
4.本文所增設的排氣閥不能取代最高點排氣閥。
