品茗赏壶,巡茶满盏之时,一把壶的出水如何,常是众目关注的焦点,若是出水如柱,平稳而顺畅,直入杯底静默无声,定会赢得啧啧称赞,让人喜形于色。
紫砂壶的出水问题,历来一直受到众多名家里手们的重视,也是玩家选壶时必不可少的一项测试内容。
仔细研究可以发现,好的出水,实际上与诸多因素有关,如:壶型、流型、流的位置、流管内壁、嘴的口径、网孔形式、网孔孔径、网孔出水的有效面积等等,但有一细微之处常被忽略,那就是壶盖上的“气孔”。
把玩茗壶,有时会遇到这样的情况:壶内满水后,倾倒出水时,其水流呈现出跳跃状,还伴有“突突突”的声音,或水流扭转泛花,伴有“吱吱吱”的声音。
究其原因,此现象是由于在倾倒出水时,壶体内立即处于负压状态,并通过壶盖上的气孔,吸入壶外的空气进行补充,若气孔的孔径过小,则空气进入壶内时受阻,形成间歇性“气塞”,最终影响到水流呈现脉冲式跳跃状,并伴有“突突突”的声音;
或由于气孔的孔径过小,空气进入壶内时的流速过高,产生啸叫现象,发出“吱吱吱”的声音。由此可见,气孔孔径的取值,直接影响到了茗壶的出水流态,犹如画龙点睛,“点”好了,功得圆满,满盘皆活,“点”不好,功亏一篑,徒留遗憾。
在下不才,引用了一些流体力学和空气动力学方面的知识,对气孔的孔径,从理论上进行了公式推导,如下。抛砖引玉,还望能得到工艺师们在实践中的进一步证实。
1.壶嘴出水口的内径(D)。通常见到的直径为4mm~7mm。
2.壶嘴出水口处水流的流速(V)。茗壶倾倒出水时,其水流的流态属于无压的重力流,出水动力取决于壶体倾侧时,壶嘴与壶内水位的垂直高度,考虑到水流要避免紊流状态(扭转泛花),保持层流状态(平稳如柱),并要使水流的动压适当(直入杯底而静默无声),结合壶嘴的常见内径,取值工程实验数据0.6m/s左右。
3.壶体吸入空气时气孔入口处的空气流速(v)。参照空气动力学有关自然补风的气流组织形式,选取气孔喉部风速为3m/s。
4.壶的出水流量 L = 1/4 x π x D x D x V
5.气孔的进气量 G = 1/4 x π x d x d x v
6.因壶内的空气与大气相通,属于开式系统,可忽略壶内空气的体积压缩比变化,故,壶的出水流量(L)应等于气孔的进气量 (G)。
7.由 L = G 得到 1/4 x π x D x D x V = 1/4 x π x d x d x v,即可得 D x D x V = d x d x v,进一步推导可得到 (D x D)/ (d x d)= v / V
8.将 V = 0.6,v = 3 代入公式可得(D x D)/ (d x d)= 3 / 0.6 = 5
9.最后得到 D / d = 2.236,即:“壶嘴出水口的内径”与“壶盖上气孔的孔径”的比值为2.236。
10.举例:(1)壶嘴出口内径为4.5mm时,建议气孔孔径为2.0mm;(2)壶嘴出口内径为5mm时,建议气孔孔径为2.3mm;(3)壶嘴出口内径为5.5mm时,建议气孔孔径为2.5mm;(4)壶嘴出口内径为6mm时,建议气孔孔径为2.7mm 。。。
另,气孔建议做成“喇叭形”,由盖外至盖内逐渐变大,一则,便于空气进入壶内后均匀扩散,减少进气阻力,二则,可避免气孔被壶内热汽所形成的凝结水堵住。
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