CN202650351U - 水槽实验装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种水槽实验装置，包括试验台，试验台的下方设置有接水箱和供水箱，供水箱上连接有吸水管和水泵，试验台的上方设置有实验水槽，试验水槽前段位置的上方设置有过水道和行近渠槽，水泵和过水道相通，行进渠槽底板远端开有多个出水孔，行近渠槽的前端设置有量水堰，试验水槽底板的中段安装有活动有机玻璃底板，活动有机玻璃底板上设置有试验用堰和闸门，试验水槽底板的后端安装有试验用活动构件模块，试验水槽的后端设置有尾门，并通过尾门与退水盒相通，退水盒通过退水管与接水箱相通。本实用新型解决了现有实验水槽过体积大，操作维护不便的问题，且测量精度高，适用多种测量实验。

Description

水槽实验装置
技术领域
本实用新型属于流体力学试验仪器技术领域，具体涉及一种水槽实验装置。
背景技术
明渠水流是水力学的重要组成部分，在水力学教学实验中，主要涉及到堰流、闸孔出流、水跃、明渠流速分布、水面衔接形式、挑流、面流、戽流和底流消能等，这就需要一种专门的设备进行以上的实验。
国内外明渠水流实验的设备主要是水槽实验装置。在二十世纪八十年代以前，传统的实验水槽以大型为主，基础一般多用混凝土制作，实验水槽的实验段用钢架和钢化玻璃制作，占地多，投入大，能耗大，操作不便。最早的实验水槽装置体积和重量很大，还需要在试验中专门配备地下水库、动力间、平水塔和水循环系统。今年来，为了减小占地面积，实验水槽开始向小型化发展，同时也逐渐取消了地下水库、平水塔，水泵的功率也大大的减小，节省了空间和投资。
水槽实验装置由过去的大型变为现在的小型化，其测量精度是实验的关键问题。我们认为过去的水槽实验装置过大，虽然精度高，但占地多，功耗大，操作不便；水槽实验装置的小型化是今后发展的方向，但也不能太短，太短就会失真，尤其是水跃实验，如果水槽下游长度过短，就可能形不成完整的水跃。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种水槽实验装置，解决了现有实验水槽过体积大，操作维护不便的问题，且测量精度高。
本实用新型所采用的技术方案是，一种水槽实验装置，其特征在于，包括试验台，试验台的下方设置有相连接的接水箱和供水箱，供水箱上连接有吸水管，吸水管上连接有水泵，试验台的上方设置有实验水槽，试验水槽前段位置的上方从下到上依次设置有过水道和行近渠槽，水泵通过上水管道竖直向上伸入在过水道内，上水管道的顶部安装有消能罩，行进渠槽底板远端开有多个出水孔，行近渠槽的前端设置有量水堰并通过其与试验水槽相通，试验水槽底板的中段安装有活动有机玻璃底板，活动有机玻璃底板上设置有相配合的试验用堰和闸门，试验水槽底板的后端安装有试验用活动构件模块，试验水槽的后端设置有尾门，并通过尾门与退水盒相通，退水盒通过退水管与接水箱相通。
接水箱和供水管上分别连接有连通管，两个连通管通过法兰相连接。
量水堰的中部开有矩形过水槽。
上水管道包括通过弯管相连接的水平段和竖直段，水平段上连接有活接头，水泵上连接有外丝，水泵和上水管道通过外丝和活接头的配合相连接，消能罩设置在竖直段的顶部，竖直段上还安装有上水阀门。
活动有机玻璃底板通过多个埋头螺丝安装在试验水槽底板上。
行进渠槽内、以及试验水槽内位于试验用堰的前方和后方均安装有测针。
本实用新型的有益效果是，在实验过程中水流为自循环系统，体积小，能用于堰流实验、毕托管测流速实验、闸孔出流实验、水跃消能实验；由于考虑了可更换的实验构件模块，学生可以进行设计性实验，因而功能齐全，该装置长度适中，功能多，测量精度高，结构简单，拆装方便，便于操作维护，制造容易。
附图说明
图1是本实用新型水槽实验装置的结构示意图；
其中，1.接水箱，2.连通管，3.法兰，4.供水箱，5.吸水管，6.水泵，7.外丝，8.活接头，9.上水管道，10.弯管，11.上水阀门，12.开关，13.实验水槽，14.消能罩，15.过水道，16.出水孔，17.行近渠槽，18.量水堰，19.测针，20.活动有机玻璃底板，21.埋头螺丝，22.试验用堰，23.闸门，24.试验用活动构件模块，25.穿线孔，26.尾门，27.退水盒，28.退水管，29.实验台。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型水槽实验装置，包括试验台29，试验台29的下方设置有相连接的接水箱1和供水箱4。实验台29上还安装有用于控制水泵6的开关12，实验台29上开有穿线孔25。接水箱1和供水管4上分别连接有连通管2，两个连通管2通过法兰3相连接。供水箱4上连接有吸水管5，吸水管5上连接有水泵6。
试验台29的上方设置有实验水槽13，试验水槽13前段位置的上方从下到上依次设置有过水道15和行近渠槽17。水泵6通过上水管道9竖直向上伸入在过水道15内，上水管道9的顶部安装有消能罩14，行进渠槽17底板远端开有多个出水孔16，行近渠槽17的前端设置有量水堰18并通过其与试验水槽13相通。量水堰18的中部开有矩形过水槽。出消能罩14的水流由过水道15和出水孔16流向行近渠槽17，行近渠槽17的水流通过量水堰18跌落到实验水槽13中。
其中，上水管道9包括通过弯管10相连接的水平段和竖直段，水平段上连接有活接头8，水泵6上连接有外丝7，水泵6和上水管道9通过外丝7和活接头8的配合相连接。消能罩14设置在竖直段的顶部，竖直段上还安装有上水阀门11。
试验水槽13底板的中段通过多个埋头螺丝21安装有活动有机玻璃底板20，活动有机玻璃底板20上设置有试验用堰22和闸门23。试验用堰22为WES曲线堰、宽顶堰或其他实用堰，闸门23为相配合的弧形闸门。
为了进行设计性实验，试验水槽13底板的后端安装有试验用活动构件模块24。试验水槽13的后端设置有尾门26，并通过尾门26与退水盒27相通，退水盒27通过退水管28与接水箱1相通。
为了测量水深，在行进渠槽17内、以及试验水槽13位于试验用堰22的前方和后方均安装有测针19。测针19为活动测针或固定测针。
本实用新型总长度为350cm。行近渠槽17长度为110cm，实验水槽13宽度为13cm，高度为25cm，行近渠槽17宽度为20cm，高度为23cm，实验水槽13前段总高度为131cm，后段高度为100cm。水泵6功率为750瓦。
本实用新型的工作原理是：实验水槽装置主要用于研究明渠水流的水力特性，例如实用堰、宽顶堰的过流能力、流量系数，淹没系数；水流通过溢流堰或闸孔出流时发生的水跃现象；明渠流速分布规律；水面曲线的衔接形式等。
为了测量堰流的过水能力或流量系数或淹没系数，在实验水槽13中设置活动有机玻璃底板，在其上可以轮换装上各种堰形的试验用堰22，例如WES曲线堰或其他曲线堰、折线堰、宽顶堰、薄壁堰等，当水流通过试验用堰22时，由于堰的阻挡作用，堰前水位抬高，如为自由出流，用测针19测出堰上水头，即可计算得到试验用堰22的理论流量。对于实际流量，可以通过测针19测量量水堰18的堰上水深，用国际标准或经验公式求得实际流量，实际流量除以理论流量得到流量系数。
同样，当水流通过试验用堰22和闸门23泄流时，通过试验用堰22的水流为急流，而在下游明渠中的水流往往为缓流，水流从急流过渡到缓流时，必然会发生水跃，就可应用水跃方程计算出跃后水深，计算出跃后水深后，即可用测针19测量跃后的实际水深，验证公式的正确性。
明渠流速分布是明渠水流的主要研究课题，可以用流速仪测量明渠中任一断面的流速分布，分析明渠中的流速分布规律。
调整活动构件模块24的高度和长度，就可以进行消力池池长和池深的设计。在活动有机玻璃底板20上设置各种泄水建筑物，例如挑流消能或面流消能，就可以进行挑流和面流的设计性实验。

Claims (6)

1.一种水槽实验装置，其特征在于，包括试验台(29)，所述试验台(29)的下方设置有相连接的接水箱(1)和供水箱(4)，所述供水箱(4)上连接有吸水管(5)，所述吸水管(5)上连接有水泵(6)，
所述试验台(29)的上方设置有实验水槽(13)，所述试验水槽(13)前段位置的上方从下到上依次设置有过水道(15)和行近渠槽(17)，所述水泵(6)通过上水管道(9)竖直向上伸入在过水道(15)内，所述上水管道(9)的顶部安装有消能罩(14)，所述行进渠槽(17)底板远端开有多个出水孔(16)，所述行近渠槽(17)的前端设置有量水堰(18)并通过其与试验水槽(13)相通，
所述试验水槽(13)底板的中段安装有活动有机玻璃底板(20)，所述活动有机玻璃底板(20)上设置有相配合的试验用堰(22)和闸门(23)，
所述试验水槽(13)底板的后端安装有试验用活动构件模块(24)，所述试验水槽(13)的后端设置有尾门(26)，并通过尾门(26)与退水盒(27)相通，所述退水盒(27)通过退水管(28)与接水箱(1)相通。
2.按照权利要求1所述的水槽实验装置，其特征在于，所述接水箱(1)和供水管(4)上分别连接有连通管(2)，所述两个连通管(2)通过法兰(3)相连接。
3.按照权利要求1所述的水槽实验装置，其特征在于，所述量水堰(18)的中部开有矩形过水槽。
4.按照权利要求1所述的水槽实验装置，其特征在于，所述上水管道(9)包括通过弯管(10)相连接的水平段和竖直段，所述水平段上连接有活接头(8)，所述水泵(6)上连接有外丝(7)，所述水泵(6)和上水管道(9)通过外丝(7)和活接头(8)的配合相连接，所述消能罩(14)设置在竖直段的顶部，所述竖直段上还安装有上水阀门(11)。
5.按照权利要求1所述的水槽实验装置，其特征在于，所述活动有机玻璃底板(20)通过多个埋头螺丝(21)安装在试验水槽(13)底板上。
6.按照权利要求1所述的水槽实验装置，其特征在于，所述行进渠槽(17)内、以及试验水槽(13)内位于试验用堰(22)的前方和后方均安装有测针(19)。
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