CN203931280U - 一种演示水击现象的演示教具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种演示水击现象的演示教具。现有技术较为庞大,结构较为复杂,在展示水击现象过程中不够生动形象。本实用新型包括水泵、第一阀门、竖主水管、弯管接头、上主水管、展示管、三端接头、下主水管、水箱、第二阀门、排水管,所述展示管内贴有遇水变色的纸,水泵同主水管连接,主水管同水箱连接,展示管穿过主水管,打开水泵,水在装置内快速流动,可观察伯努利方程现象,快速关闭第一阀门,可观察到水击现象,试验完成后可排出装置内的水。本实用新型的优点在于能快速且生动形象的演示水击现象,结构简单并且可拆卸,方便携带,制作成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种流体力学教学的演示教具,具体涉及一种演示水击现象的演示教具。
背景技术
在压力管道中,由于液体流速的急剧改变,从而造成瞬时压力显著、反复、迅速变化的现象,称为水击,也称水锤。引起水击现象的原因有很多,当压力管道的阀门突然关闭或开启时,当水泵突然停止或启动时,因瞬时流速发生急剧变化,引起液体动量迅速改变,而使压力显著变化。管道上止回阀失灵,也会发生水击现象。在蒸汽管道中,若暖管不充分,疏水不彻底,导致送出的蒸汽部分凝结成水,体积突然缩小,造成局部真空,周围介质将高速向此处冲击,也会发出巨大的音响和振动。水击现象发生时,压力升高值可能为正常压力的好多倍,使管壁材料承受很大应力;压力的反复变化,会引起管道和设备的振动,严重时会造成管道、管道附件及设备的损坏,因此在教学过程中需要让学生直观的了解水击现象,以便进行进一步的研究。
目前,共知的水击现象实验装置较为庞大,结构较为复杂,在展示水击现象过程中不够生动形象,无法展示出水击现象发生的力的阶段性、方向性变化,且展示准备时间过长,影响课堂效率,不利于学生当堂理解。
发明内容
本实用新型针对现有技术的不足,提供了一种演示水击现象的演示教具。
本实用新型包括水泵、第一阀门、竖主水管、弯管接头、上主水管、展示管、三端接头、下主水管、水箱、第二阀门、排水管。
所述水泵的出水端分别通过活性接头同第一阀门的一端、竖主水管的一端活动连接,竖主水管的另一端同上主水管的一端通过弯管接头连接,三端接头水平放置,三端接头位于水平面上的一端同第一阀门的另一端连接,三端接头位于水平面上的另一端同下主水管的一端连接,所述上主水管和下主水管水平放置,水箱上开有第一连接孔、第二连接孔、第三连接孔,上主水管的另一端通过第一连接孔同水箱连接,下主水管的另一端通过第二连接孔同水箱连接,第二阀门的一端通过第三连接孔同水箱活动连接,第二阀门的另一端连接排水管,展示管竖直放置,展示管的一端同三端接头的第三端连接。
所述展示管为玻璃管,在展示管的内壁上贴有遇水变色纸,贴纸部分的高度为展示管高度的一半;所述的第一水阀、第二水阀均为工字型水阀。
本实用新型的有益效果在于:能快速且生动形象的演示水击现象,帮助学生们具体全面地了解水击现象的各阶段变化过程,并且涉及到伯努利方程的直观演示,促进知识多方面知识融会贯通,提高课堂效率,并且本实用新型结构简单并且可拆卸,方便携带,制作成本低,可广泛应用于教学展示领域。
附图说明
图1为本实用新型的总体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
如图1所示,一种演示水击现象的演示教具,包括水泵1、第一阀门2、竖主水管3、弯管接头4、上主水管5、展示管6、三端接头7、下主水管8、水箱9、第二阀门10、排水管11。
所述水泵1的出水端分别通过活性接头同第一阀门2的一端、竖主水管3的一端活动连接,竖主水管3的另一端同上主水管5的一端通过弯管接头4连接,三端接头7水平放置,三端接头7位于水平面上的一端同第一阀门2的另一端连接,三端接头7位于水平面上的另一端同下主水管8的一端连接,所述上主水管5和下主水管6水平放置,水箱9上开有第一连接孔9-1、第二连接孔9-2、第三连接孔9-3,上主水管5的另一端通过第一连接孔9-1同水箱9连接,下主水管8的另一端通过第二连接孔9-2同水箱9连接,第二阀门10的一端通过第三连接孔9-3同水箱活动连接,第二阀门10的另一端连接排水管11,展示管6竖直放置,展示管6的一端同三端接头7的第三端连接,所述的水击现象展示管是一根较细的玻璃管(相对主水管而言),经穿插通过一个实心塑料圆柱体与主水管相接,实心塑料圆柱体与主水管活动相接,便于拆卸和携带,节省携带空间。主水管在于水箱、水泵、水击现象展示玻璃管、阀门相接时都有活性接头,便于拆卸和携带。水阀是工字型水阀,开关快速简洁且节省成本。排水器是有一段水管和工字型水阀构成,利于实验结束后装置内液体排出,轻松携带
该装置的具体操作过程为:
伯努利方程演示:
在水箱内,联接好所有模块,展示管内的遇水变色贴纸由于遇水会呈现红色,所以水位高度以下的贴纸都将呈现红色,观察好的展示管的初始水位高度,将水泵通电,打开阀门2可以使水在装置内快速流动,此时根据伯努利方程,展示管内水柱会由于压强差显著下降。此时可观察水位下降的现象,并且以红色的贴纸作为背景,现象更加容易观察。
水击现象演示:
在观察完伯努利方程的现象之后,快速关闭阀门2,此时主水管内水流速变为0,主水管内压强突然增大,使展示管中产生向上的压强差,即使展示管内水位快速上升,且高度将远高于原始水位,此即为水击现象。由于水位在突然上升后又马上回落,不易观察上升高度,但水位上升后会使遇水变色纸变红,所以即便水位下降很快,也可以在现象结束后,通过观察纸上红色部分的高度来判断水位上升高度。
Claims (1)
1.一种演示水击现象的演示教具,包括水泵、第一阀门、竖主水管、弯管接头、上主水管、展示管、三端接头、下主水管、水箱、第二阀门、排水管,其特征在于:
所述水泵的出水端分别通过活性接头同第一阀门的一端、竖主水管的一端活动连接,竖主水管的另一端同上主水管的一端通过弯管接头连接,三端接头水平放置,三端接头位于水平面上的一端同第一阀门的另一端连接,三端接头位于水平面上的另一端同下主水管的一端连接,所述上主水管和下主水管水平放置,水箱上开有第一连接孔、第二连接孔、第三连接孔,上主水管的另一端通过第一连接孔同水箱连接,下主水管的另一端通过第二连接孔同水箱连接,第二阀门的一端通过第三连接孔同水箱活动连接,第二阀门的另一端连接排水管,展示管竖直放置,展示管的一端同三端接头的第三端连接;
所述展示管为玻璃管,在展示管的内壁上贴有遇水变色纸,贴纸部分的高度为展示管高度的一半;所述的第一阀门、第二阀门均为工字型水阀。
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