CN205749235U - 一种应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，它包括供水器、温度显示计、实验台、供水管、旁道管、试验输水管道、流速仪、水槽和回水管，供水管的进水口与供水器的出水口相连，供水管与供水器之间设有旁通管，供水管的末端输出至实验台的上方，与试验输水管道的进水口相连，试验输水管道的出水口设置于水槽的上方，前述水槽安装在实验台的侧边，水槽的下方通过回水管与供水器的回水口相连，温度显示计安装在供水器上，用于检测供水器内的水温，流速仪安装在试验输水管道的末端，用于检测试验输水管路内的流体速度，所述的试验输水管道具有环形断面。本实用新型装置操作简便，可以解决环形断面管道阻力特性无法测量及试验过程繁琐不精准的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及管道阻力特性研究领域，尤其是一种测量管道阻力特性的试验装置，具体地说是用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置。
背景技术
在许多大型工程中，经常用到泥浆或水流输送工作，以往大部分都是在圆管中进行，而如今越来越多的用到断面结构比较复杂的管道进行泥浆或水流输送，简单常见的圆管已不能满足工程施工的需要。在复杂断面的管道中进行泥浆或水流输送时，需要掌握其在不同相对粗糙度值的情况下，雷诺数与摩阻系数的变化规律，才能更精确地计算施工量，采用最经济的施工方案，降低工程成本。而由于之前关于沿程水头损失系数的大量试验研究都是在断面为圆形管道的试验装置中进行的，得出的试验研究结论以及经验数值不再适用，已无法满足如今工程的需要。因此，需要一种简单、易操作、精度可靠的试验装置，用于研究复杂断面管道的阻力特性。
目前的试验装置只有针对圆管的阻力特性研究的测量装置，且试验水流流速无法通过仪器直接得出，需手动盛装水流，并通过手动计时、称重后计算得出，每次试验前的水流温度也无法直接得出，试验过程繁琐且不精确。因此，一种简单易操作、效率高、成本低的对复杂断面管道阻力特性研究的试验装置显得非常地迫切与必要，以对复杂断面管道的阻力特性进行进一步的 探究，通过新的科学的试验得出能够贴近、符合工程实际的数值。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提出一种应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置。克服现有试验装置无法测量或试验过程繁琐不能满足精度要求等不足，具有很好的应用前景。
本实用新型的技术方案是：
一种应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，它包括供水器、实验台、供水管、旁通管、试验输水管道、水槽和回水管，所述的供水器置于实验台下方的一侧边，供水管的进水口与供水器的出水口相连，供水管与供水器之间设有旁通管，供水管的末端输出至实验台的上方，与位于实验台上方的试验输水管道的进水口相连，试验输水管道的出水口设置于水槽的上方，前述水槽安装在实验台的侧边，水槽的下方设有出水口，通过回水管与供水器的回水口相连，所述的试验输水管道具有环形断面。
优选地，该装置还包括温度显示计，该温度显示计安装在供水器上，用于检测供水器内的水温。
优选地，该装置还包括流速仪，该流速仪安装在试验输水管道的末端，用于检测试验输水管路内的流体速度。
优选地，所述供水器采用自循环高压恒定全自动供水器。
优选地，试验输水管道的环形端面中，外环直径D和内环直径d值能够根据不同研究试验进行变更，适用于不同断面尺寸的研究要求。
优选地，供水管和旁通管上分别装有供水阀和旁通阀。
优选地，试验输水管道的末端装有流量调节阀，用于调节试验输水管道内的流量。
优选地，该装置还包括水压差计，所述的水压差计包括U型管、气阀以及滑动测量尺，所述的U型管的两进水口分别连接试验输水管道的首、末端， U型管的顶部连通处装设气阀，滑动测量尺安装在U型管的侧边，用于对U型管所检测的压力进行显示。
优选地，该装置还包括稳压筒和安装在稳压筒后端的电子压差计，所述的稳压筒的两进水口分别连接试验输水管道的首、末端，用于稳定试验输水管道内的压力，所述的稳压筒连接电子压差计，用于对稳压筒的压力稳定情况进行检测。
通过以上技术方案，本实用新型相较于现有技术具有以下技术效果：
1.本实用新型为研究复杂断面管道阻力特性提供了一种新的量测装置，简单易操作、效率较高、成本低；
2.输水试验管道为环形断面，可以解决无法进行复杂断面管道阻力特性研究的试验问题；
3.输水管道末端设有流速仪，通过流速仪读数能直接读取试验流体流速，可以解决类似管道阻力特性研究试验装置中无法精确测量水流流速的问题；
4.供水器上安装有温度显示计，每次试验前都需要测量水温，通过供水器上的温度显示计，可以方便准确的及时读取每次试验的水温。
5.试验输水管道断面D和d值可根据不同研究试验进行变更，适用于不同断面尺寸研究要求。
附图说明
图1为本实用新型试验装置的正视图；
图2为本实用新型试验装置输水管道剖面图；
图3为本实用新型试验装置试验方法流程图；
其中，1、供水器；2、温度显示计；3、实验台；4、供水管；5、旁通管；6、气阀；7、水压差计；8、滑动测量尺；9、稳压筒；10、试验输水管道；11、测压点接口；12、流速仪；13、流量调节阀；14、水槽；15、回水管。
具体实施方式
以下有特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图示所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
试验装置(图1)包括自循环高压恒定全自动供水器1及温度显示计2、实验台3、供水管4、供水阀、旁通管5、旁通阀、气阀6、水压差计7、滑动测量尺8、稳压筒9、电子压差计、环形的试验输水管道10、测压点接口11、流速仪12、流量调节阀13、水槽14和回水管15，供水器1通过供水管4与试验输水管道10相连，供水管4与供水器1之间设有旁通管5及旁通阀，试验输水管10两端连接水压差计7、稳压筒及电子压差计9，试验输水管10末端安装有流速仪12及试验流量调节阀13，水槽14与供水器1之间通过回水管连接。
试验输水管道10为环形断面(如图2所示)，试验输水管道10末端安装有流速仪12，水压差计7上同时装有电子压差计9，自循环高压恒定全自动供水器1上安装有温度显示计2。
基于复杂断面管道阻力特性研究试验装置进行试验：
S1：全开供水阀和旁通阀，启动自循环高压恒定全自动供水器1供水，然后打开试验流量调节阀13，排净试验管管内气体后关闭试验流量调节阀13；
S2：打开水压差计顶部气阀6，自动充气式水压差计右管液体将至底部，立即拧紧气阀6；
S3：调节电子压差计9，使读数值为零；
S401：层流试验，读取供水器1上温度显示计2的温度T1；
S402：全开旁通阀，微微开启流量调节阀13，流体流速较小，流动处于层流状态。稳定3min后，读取流速仪读数v1；
S403：读取压差计读数Δh1；
S404：通过流量调节阀13逐级微微调大流量，重复S401-403测量方法，测试不同流量下的多组数据；
S501：紊流区试验，读取供水器温度显示计温度T2；
S502：全开流量调节阀13，关小供水器1上的旁通阀，流体流速较大，流动处于紊流状态，读取流速仪读数v2；
S503：读取压差计读数Δh2；
S504：逐步关小旁通阀，重复S501-503测量方法，测量不同流量下的多组数据。
S6：根据读数T1、v1、Δh1、T2、v2、Δh2，研究复杂断面阻力特性。步骤包括：
1)根据读数T，在T～υ图中查出υ值；
2)根据试验管道尺寸D，d得出，χ＝π(D+d)，R＝A/χ以及
3)根据读数V，Δh得出，λ＝8ΔhRg/lv2；
4)根据υ值得出，Re＝vR/υ；
上述步骤中，T为当次试验水温，v为断面水流流速，Δh为沿程水头损失，υ为液体运动粘滞系数，λ为沿程阻力系数，l为上下游测量断面直接的管段长度，D为外侧管道直径，d为内侧管道直径，Δ为当量粗糙度，R为水力半径，χ为湿周，Re为雷诺数。
按照以上方法，重复多次试验并得出大量数据后，根据得出的多组摩阻系数λ值，雷诺数Re值以及相对粗糙度值，可绘制穆迪图，根据绘制的穆迪图便可达到对复杂断面管道阻力特性研究的目的。
根据不同断面尺寸研究要求，可对试验输水管道断面D和d值进行变更，以得出不同断面尺寸下的阻力特性试验值。
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，它包括供水器(1)、实验台(3)、供水管(4)、旁通管(5)、试验输水管道(10)、水槽(14)和回水管(15)，所述的供水器(1)置于实验台(3)下方的一侧边，供水管(4)的进水口与供水器(1)的出水口相连，供水管(4)与供水器(1)之间设有旁通管(5)，供水管(4)的末端输出至实验台(3)的上方，与位于实验台(3)上方的试验输水管道(10)的进水口相连，试验输水管道(10)的出水口设置于水槽(14)的上方，前述水槽(14)安装在实验台(3)的侧边，水槽(14)的下方设有出水口，通过回水管(15)与供水器(1)的回水口相连，所述的试验输水管道(10)具有环形断面。
2.根据权利要求1所述的应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，它还包括温度显示计(2)，该温度显示计(2)安装在供水器(1)上，用于检测供水器内的水温。
3.根据权利要求1所述的应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，它还包括流速仪(12)，该流速仪(12)安装在试验输水管道(10)的末端，用于检测试验输水管路内的流体速度。
4.根据权利要求1所述的应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，所述供水器(1)采用自循环高压恒定全自动供水器。
5.根据权利要求1所述的应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，试验输水管道(10)的环形端面中，外环直径D和内环直径d值能够根据不同研究试验进行变更，适用于不同断面尺寸的研究要求。
6.根据权利要求1所述的应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，供水管(4)和旁通管(5)上分别装有供水阀和旁通阀。
7.根据权利要求1所述的应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，试验输水管道(10)的末端装有流量调节阀(13)，用于调节试验 输水管道(10)内的流量。
8.根据权利要求1所述的应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，该装置还包括水压差计(7)，所述的水压差计(7)包括U型管、气阀(6)以及滑动测量尺(8)，所述的U型管的两进水口分别连接试验输水管道(10)的首、末端，U型管的顶部连通处装设气阀(6)，滑动测量尺(8)安装在U型管的侧边，用于对U型管所检测的压力进行显示。
9.根据权利要求1所述的应用于复杂断面管道阻力特性研究的试验装置，其特征在于，该装置还包括稳压筒(9)和安装在稳压筒(9)后端的电子压差计，所述的稳压筒(9)的两进水口分别连接试验输水管道(10)的首、末端，用于稳定试验输水管道(10)内的压力，所述的稳压筒(9)连接电子压差计，用于对稳压筒(9)的压力稳定情况进行检测。
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| CN108254122A (zh) * | 2018-01-19 | 2018-07-06 | 山东省环科院环境工程有限公司荣成分公司 | 一种地下自来水管网中管道阻力系数的测量方法 |
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