CN201307043Y - 静水压强及真空仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型静水压强及真空仪，包括水头调节器、透明静水压力密闭容器、装在测压管支架上的至少三对U形测压管、一根直形测压管，静水压力密闭容器侧壁、顶部及底部分别有第一被测点测压管接口、带真空控制阀的大气连通管、顶部测压连通管和第二被测点测压管接口，至少三对U形连通管的二端分别通过软管与测压连通管连通和大气相通，第一测压软管两端分别与第一被测点测压管接口和直形测压管底部连通，第二测压软管两端分别与第二被测点测压管接口和一对U形测压管底部连通，水头调节器中有上、下移动并能固定的调压供水箱，进出水管的两端分别与调压供水箱和静水压力密闭容器连通。本仪器能测静水压强、真空度、不同液体的重度。

Description

静水压强及真空仪

技术领域：

本实用新型与学习和研究水静力学知识，了解静水压强及其特性并可用水力学的方法测定不同液体的重度的静水压强及真空仪有关。

背景技术：

在静止液体里，根据液体的特性，既不会有切应力，也不会产生拉应力，而只有压应力，质点间的互相作用或质点与边界之间的相互作用只能以压应力的形式来体现，因为这个压应力发生在静止状态的液体中，所以在水力学中称之为“静水压强力”。根据液体的物理力学性质，处于静止状态的液体之间以及质点与边壁之间的相互作用力是通过压强的形式来表现的，所以水静力学的核心问题就是根据平衡条件来求解静水压强的分布。掌握了静水压强的分布规律就能确定静止水体作用于各种水工建筑物壁面上的作用力，因此水静力学的知识具有重要的实际意义。已有的静水压强测定仪是用气囊加压，操作不方便，且不能测真空度。

实用新型内容：

本实用新型的目的是为了提供一种不但可测静水压强而且可测真空度和不同液体的重度、操作方便的静水压强及真空仪。

本实用新型的目的是这样来实现的：

本实用新型静水压强及真空仪，包括工作台，水头调节器，装在工作台上的密闭容器支架、测压管支架，装在实验箱支架上的透明静水压力密闭容器，装在测压管支架上的至少三对U形测压管、一根直形测压管，静水压力密闭容器侧壁、顶部及底部分别有第一被测点测压管接口、带真空控制阀的大气连通管、顶部测压连通管和第二被测点测压管接口，至少三对U形连通管的一端分别通过软管与顶部测压连通管连通而另一端与大气相通，第一测压软管的两端分别与第一被测点测压管接口和直形测压管底部连通，第二测压软管的两端分别与第二被测点测压管接口和一对U形测压管底部连通，水头调节器中有装在工作台上的调压支架，装在调压支架上通过升降调节机构沿调压支架上、下移动并能固定的调压供水箱，进出水管的两端分别与调压供水箱和静水压力密闭容器连通，通过调压供水箱的升降可使密闭容器中水体液面为常压、正压或负压(形成真空)，开、关大气连通控制阀可使密闭容器内部开启或密闭，各测压管分别与密闭容器不同点连通，用于表现水中不同表面压强下被测点的压力水头分布特征，在U形测压管中装入酒精或其它液体，可用于水力学方法测重度。

上述的测压管支架上装有标尺，可测读测压管水位标高。

上述的静水压力密闭容器底部有带排水阀的排水管。

本实用新型是以水静力学理论为基础，即在重力作用下的静止液体中，压强随深度按线形规律变化。静止液体中任一点压强p都于表面压强p₀与从该点到液体自由表面的单位面积上对液柱重量rh之和，即：

P＝P₀+rh

根据该理论设计的仪器主体为密闭容器中液面可承受不同压力，即常压、正压和负压。通过水头调节器升降可改变密闭容器中液面压力，表现水箱中不同点压强大小的测压排。展现密闭容器中静水压强分布规律，本实用新型结构合理、操作方便，外型美观，不但可测静水压强而且可测真空度。

通过对气体及液体内任意点的压强P，在P₀>Pa及P₀<Pa两种条件压强的测定，深入理解相对压强，绝对压强及真空意义，理解真空产生的条件，真空和负压的关系。学会针对不同条件下的压强，选用不同形式的测压管测任意点的压强，以及应用静水压强基本方程—P＝P₀+rh(r为水的重度，h为被测点的淹没深度)，推导压强大小，并且应用水力学的方法测定不同液体的重度。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中的C—C剖视图。

图4为图1中的D—D剖视图。

具体实施方式：

参见图1～图4，本静水压强及真空仪，包括工作台1，水头调节器2，装在工作台上的密闭容器支架3，测压管支架4，装在密闭容器支架上的透明静水压力密闭容器，装在测压管支架上的三对U形测压管6、7、8、一根直形测压管9。静水压力密闭容器侧壁、顶部及底部分别有第一被测点(图1中的A点)测压管接口10、带真空控制阀11的大气连通管12、顶部测压连通管13和第二被测点(图1中的B点)测压管接口14，三对U形连通管的一端6—1、7—1、8—1分别通过软管与顶部测压连通管连通而另一端6—2、7—2、8—2与大气相通。第一测压软管15的两端分别与第一被测点测压管接口和直形测压管底部连通。第二测压软管16的两端分别与第二被测点测压管接口和U形测压管8底部连通。水头调节器中有装在工作台上的带竖直滑槽17的调压支架18，装在调压支架上通过升降调节机构20沿调压支架上的竖直滑槽上、下移动并能固定的调压供水箱21，进出水管22的两端分别与调压供水箱和静水压力密闭容器连通。

上述的测压管支架上装有标尺19。

上述的静水压力密闭容器底部有带排水阀23的排水管24。

本仪器用于教学，要求细部结构能清晰直观，使学生清楚了解仪器工作原理，故采用透明材料制作，调压供水箱及静压力密闭容器及底座均采用优质有机玻璃材料，连接管道采用高压塑胶管，采用上述材料后，使液体传递过程清晰直观，管道内气泡易发现，易排除。

通过水头调节器升降，使密闭容器内进水或退水，在气阀关闭时使容器内气体(或液体表面)为大于大气压强(P₀>Pa)或小于大气压强(P₀<Pa)。

测定液体表面压强，用U形测压管6或8。测定液体内部A点及B点压强用测压管9和测压管8—2管。

U形测压管7中装入其它液体(如酒精)，利用U形测压管6、7，可以测定其它液体重度。

参见图1，初始状态，开启真空控制阀，使液体表面压强(Po)等于大气压强即P₀＝Pa，此时水头调节器，密闭容器内及测压管9、U形测压管8液面，根据连通器原理，其液面应在同一水平面上，表明仪器处于正常状态，可以开始进行实验。

实验开始(P₀>Pa)，开启真空控制阀，将调压供水箱降底至最低位置，此时密闭容器内水在重力作用下流向调压供水箱器，关闭真空控制阀，再将调压供水箱上升到最高位置，此时调压供水箱中的水在重力作用下流向密闭容器内，由于真空控制阀已关闭，密闭容器内气体不能排出，而使液面压强P₀大于气压强Pa，A、B两点的压强也相应增加，此时与大气连通的6—2、7—2、9、8—2号测压管水位上升，与容器顶部连通的测压管水位下降，测压管水头差值即为液体表面相对压强，待各测压关水位稳定后，将其水头值记录于表1。

实验开始(P₀<Pa)，开启真空控制阀，此时调压器已在最高位，待容器内气体与大气相等时关闭气阀，再将调压供水箱降到最低位，真空控制密闭容器内的水在重力作用下流向水头调节器的调压供水箱，此情况下，密闭容器内气体低于大气压，即液面压强P₀<Pa，相应A、B点的压强也降低，这时位于密闭容器内部某个面，此面与9、8—2管液面在同一水平面上，该面之上的压强P₀<Pa，其相对压强为负，根据水力学对真空的定义，只要低于大气压强，即产生真空，该面之上即有真空度，其值P_真＝Pa—P，此时与大气连通的6—2、7—2、9、8—2号测压管水位下降，与密闭容器顶部联通的6—1、7—1、8—1号测压管水位上升，其相应测压管水头差值即为容器内液体表面真空高度，乘上水的容重r，即为表面真空压强。待各测压管水位稳定后，将其水头值记于表1。

表.1 测压管水位记录表

根据静水压强基本方程在P₀<Pa及P₀<Pa两种表面压强下求A、B点的相对压强，表面真空高度，表面真空压强以及A点真空高度，A点的真空压强，并且用水力学方法求，酒精容重，计算公式及求解方法见表2。

表2 静水压强及真空实验成果表

Claims (3)

1、静水压强及真空仪，其特征在于包括工作台，水头调节器，装在工作台上的密闭容器支架、测压管支架，装在密封容器支架上的透明静水压力密闭容器，装在测压管支架上的至少三对U形测压管、一根直形测压管，静水压力密闭容器侧壁、顶部及底部分别有第一被测点测压管接口、带真空控制阀的大气连通管、顶部测压连通管和第二被测点测压管接口，至少三对U形连通管的一端分别通过软管与顶部测压连通管连通而另一端与大气相通，第一测压软管的两端分别与第一被测点测压管接口和直形测压管底部连通，第二测压软管的两端分别与第二被测点测压管接口和一对U形测压管底部连通，水头调节器中有装在工作台上的调压支架，装在调压支架上通过升降调节机构沿调压支架上、下移动并能固定的调压供水箱，进出水管的两端分别与调压供水箱和静水压力密闭容器连通。

2、如权利要求1所述的静水压强及真空仪，其特征在于测压管支架上装有标尺。

3、如权利要求1或2所述的静水压强及真空仪，其特征在于静水压力密闭容器底部有带排水阀的排水管。

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