CN103091027A - 液体管路设备流动压力损失测试仪及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种液体管路设备流动压力损失测试仪及测试方法，“∩”形管采用透明材料制作，包括左、右立管和上横管，左、右立管之间通过上横管连通，左立管的顶部设有排气阀，右立管顶部设有充气筒、左、右立管的下端分别连接左、右排水阀，左、右立管侧面分别通过左、右进液阀和左、右连接管与待测管路部件的进出口测压点相连。通过启闭两侧进液阀和排水阀，进行充气和排气，两侧液体在∩形管的上部封闭一段空气，并形成两侧立管内的液柱高度差，得到流动的水头损失，进而计算出流动的压力损失。本测试仪构造简单、成本低，可以直接测得管路部件的水头损失，而无需考虑待测部件进出口测点是否存在标高差；测试所得结果，直观、准确，可以达到较高的精度。

Description

液体管路设备流动压力损失测试仪及测试方法

技术领域

本发明涉及一种流动压力损失的测试装置，具体涉及一种对液体管路设备的流动压力损失的测量。

背景技术

液体在流经管路部件时，存在流动阻力，为了克服流动阻力，一部分机械能就不可逆地转化为热能，从而形成能量损失，具体表现为流体压力的降低，这就是流动压力损失。管路部件的在特定流量下的压力损失是管路部件的重要参数，对于管路设备系统的设计和运行具有重要价值，因此测量其流动压力损失是很重要的一项工作。管路部件可以是特定的一段管道；也可以是管道附件，比如，弯头、三通、阀门；也可以是某一设备，比如，太阳能集热器、制冷机的蒸发器和冷凝器、风机盘管等。

目前测量管路设备的流动压力损失有以下几种方法：

一、采用压力表或者机械式压差计测量。通过测量管路设备进出口侧的压力得到压差，或者直接用机械式压差计直接测出管路设备进出口侧的压差，但必需注意的是用这种方法测得的压差中，包含管路设备进出口以及两侧连接导管的高度差造成的压差，必需通过计算扣除高度差形成的压差才能得到流动压力损失，这给测量带来很大的不便，也影响了测试的精度。而且，当采用压力表测量压差时，由于一般液体管路设备静压力较大（比如30 mH₂O），因此压差计的量程范围也大，如果流动压力损失相对很小（比如0.5 mH₂O），测量精度很低。

二、采用水银测压计测量，根据水银柱的液位差得到两端的压差，这样的得出的压差并不包含由于管路设备进出口高度差形成的压差。但是在很多情况下水银测压计不适用。首先，水银是有毒的重金属，测试时水银与测试流体直接接触，当流动阻力超过水银柱的总高度时，水银有可能进入待测液体管路中，造成设备管路系统的重金属污染，甚至造成严重事故。其次，水银的密度较大，当流体阻力很小时，液位差很小，结果不够精确。另外，使用水银测压计还有其他方面的限制，例如与所测液体管路中的液体不能发生化学反应或者物理上的互溶等。因此水银测压计在实际的管路部件流动阻力测量中很少应用。

发明内容

本发明是要提供一种液体管路设备流动压力损失测试仪及测试方法，该测试仪结构简单，操作方便，实验结果直观、准确。

为实现上述目的，本发明的技术方案是： 一种液体管路设备流动压力损失测试仪，由透明材料制作的“∩”形管和一组阀门组成，其特点是：“∩”形管包括左、右立管和上横管，左、右立管之间通过上横管连通，左立管的顶部设有排气阀，右立管顶部设有充气筒、左、右立管的下端分别连接左、右排水阀，左、右立管侧面分别通过左、右进液阀和左、右连接管与待测管路部件的进出口测压点相连。 “∩”形管的左、右立管上标有刻度。

一种液体管路设备流动压力损失测试方法，测试时，首先开启或者关闭液体管路设备流动压力损失测试仪的左、右进液阀、左、右排水阀，进行排气或者充气，使得左、右立管内的液体将一段空气封闭在“∩”形管的顶部，得到左、右立管液柱高度差，然后乘以液体的密度和重力加速度，得到流动的压力损失。

本发明的有益效果是：

（1）            可以直接测试得到管路部件的水头损失，而无需考虑待测部件进出口测点的是否存在标高差；

（2）            测试所得结果，直观、准确，可以达到较高的精度。

（3）            测试仪表构造简单，成本低。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的测试原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的液体管路设备流动压力损失测试仪，包括透明管材制作的“∩形管”和一组阀门。“∩”形管包括左立管1、右立管2和上横管11，左、右立管1，2之间通过上横管11连通，左立管1的上端设有排气阀7、下端设有左进液阀3和左排水阀5，左立管1通过左连接管9与待测管路部件的进口测压点A相连；右立管2的上端设有充气筒8、下端设有右进液阀4和右排水阀6，右立管2通过右连接管10与待测管路部件12的出口测压点B相连；除了连接软管外，测试仪的“∩”形管和阀门都固定在薄壁面板上。左、右立管1，2上标有刻度。

测试时，通过开启或者关闭左、右进液阀3，4、左、右排水阀5，6，进行排气或者充气，使得左、右立管1，2两侧的液体将一段空气封闭在“∩”形管的顶部，在两侧立管出现液柱的高度差，这个高度差就是待测部件进出口的流动水头损失，再乘以液体的密度和重力加速度，就可以得到流动的压力损失。下面结合图2说明此仪器的原理：

管路部件的进口A点的压强为P₁ ，流速为v ₁ ，ρ为液体的密度，g为重力加速度，选取C点所在平面为基准面，则位置水头为Z₁，总水头为：

管路部件出口B点的压强为P₂ ，流速为v ₂ ，选取C点所在平面为基准面，则高度水头为Z₂，总水头为：

A、            B两点的管径相等、流量相等，所以流速也相等。即

。

A、            B两点的总水头之差（水头损失）为：

C点的压力：                   

D点的压力：                

C、D两点之间为空气柱，忽略空气柱形成的压力，则有P₃ = P_4 .

即                    

= 

得                           

= 

所以                             

=

液柱差

就等于A、B两点的总水头之差（水头损失），A，B两点间的流动压力损失即为

。

本发明所述的测试仪主要用于管道内静压不太高（小于50 mH₂O）而且压力损失比较小（小于2 mH₂O）的场合，可以适用于多种液体（但液体必需能够在常温下与空气共存，不燃烧、不爆炸、不散发有毒气体）。需要根据所测试液体的物理和化学性质、测试部件处液体的静压，选择合适的仪表管路的材质和连接方式；而所测部件的压力损失范围，则直接决定了测试仪两侧立管的最大刻度。

本实施例中，测试仪的“∩”形管采用直径为15mm的透明有机玻璃管制作，阀门采用铜阀，左、右立管的最大刻度为100cm。

测试步骤如下，

1）             将测试仪竖直放置，并使∩形管的上横管11保持水平。

2）             关闭左右两侧的进液阀3和4，将左、右连接管9、10分别与待测管路部件12的进口测压点A和出口测压点B连接起来；

3）             打开左排水阀5，接着打开左进液阀3，等到待测部件12进口管内的液体从左排水阀5流出，且充满左连接管9以后，关闭左进液阀3；

4）             打开右排水阀6，然后打开右进液阀4，等到待测部件12进口管内的液体从右排水阀6流出，且充满右连接管10以后，关闭右进液阀4；

5）             确保排气阀7关闭以后，微微打开左进液阀3，流体进入左立管1，并上升；如果液柱上升超过左立管1最大刻度的70%，则需通过充气筒8进行充气以使得左立管1内的液体始终低于上横管11约10cm；如果液柱上升很少，基本处于立管的底部，则需微微打开排气阀7，使液柱上升到左立管1刻度的50%左右。待稳定以后，停止充气或者排气，并完全打开左进液阀3。

6）             打开右进液阀4，两侧立管内的液柱高度会发生一些变化，待稳定后，读取两侧的液柱高度差。

本实施例主要用于管道内静压不太高（小于30 mH₂O）而且压力损失比较小（1 mH₂O）的场合，适用于水或者类似于水（比如防冻液）的液体。

Claims (3)

1.一种液体管路设备流动压力损失测试仪，由透明材料制作的“∩”形管和一组阀门组成，其特征在于：所述“∩”形管包括左、右立管（1，2）和上横管（11），左、右立管（1，2）之间通过上横管（11）连通，左立管（1）的顶部设有排气阀（7），右立管（2）顶部设有充气筒（8）、左、右立管（1，2）的下端分别连接左、右排水阀（5，6），左、右立管（1，2）侧面分别通过左、右进液阀（3，4）和左、右连接管（9，10）与待测管路部件（12）的进出口测压点相连。

2.根据权利要求1所述的液体管路设备流动压力损失测试仪，其特征在于：所述“∩”形管的左、右立管（1，2）上标有刻度。

3.一种液体管路设备流动压力损失测试方法，其特征在于：测试时，首先开启或者关闭液体管路设备流动压力损失测试仪的左、右进液阀（3，4）、左、右排水阀（5，6），进行排气或者充气，使得左、右立管（1，2）内的液体将一段空气封闭在“∩”形管的顶部，得到左、右立管（1，2）液柱高度差，然后乘以液体的密度和重力加速度，得到流动的压力损失。

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