CN207336300U - 一种测试水气粘滞性的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种测试水气粘滞性的试验装置，圆柱形容器的侧壁上安装有弹射装置，所述圆柱形容器的底部设置有底板，所述圆柱形容器内部底端安装有通气装置，所述底板中间部位钻有中心孔，所述中心孔上连接有通气管，所述通气管与空压机相连，所述圆柱形容器内部悬挂安装有受力板，所述受力板上与弹射装置相平齐的位置安装有压力传感器，所述受力板通过信号线连接有显示器，所述显示器与工控计算机相连。该装置不仅能够在测定水气混合物的粘滞系数时不需要记录试验时间，同时能够解决小球半径、收尾速度、试验容器直径大小对粘滞性测定精确度的影响等难题，试验数据通过电脑采集。

Description

一种测试水气粘滞性的试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种流体粘滞性的数值测定装置，尤其是水气混合物粘滞性的测定，属于流体动力学领域。

背景技术

相邻的两流层之间有相对运动产生内摩擦力，流体的这一物理属性称为流体的粘滞性。在水资源的管道运输中、造船工业研究物体在流体中的受力情况、医学中分析研究生命系统的血液等都会涉及粘滞性的计算，因此粘滞性在现代科学研究领域具有相当广泛的应用。

目前常用的流体粘滞性测试方法主要有：①毛细管法：粘度计、恒温槽、温度计、计时器等；②落球法：球、试样管、温度计、停表等；③旋转法：刻度圆盘、游丝、转轴、转子等；④振动法：粘度计、传感器、温度计等。以上测定流体粘滞系数的方法本身还存在如下问题：①流体粘滞性受温度的影响，温度升高粘滞性下降；②测试流体需满足是层流状态、牛顿流体；③现有测试方式仅适用于纯液体粘滞性的测定。

20世纪70年代末有学者发现一些大型泄水建筑物泄洪时，泄洪下游局部区域水流紊动强烈并且存在空气阻力会产生降雨和雾流现象，该现象称为泄洪雾化。泄洪雾化引起的危害表现在：①影响枢纽建筑物的正常运行和两岸交通；②影响坝区生态环境和周围居民的正常生活；③泄洪雾化降雨可能冲蚀地表、诱发滑坡、影响岸坡稳定。因着泄洪雾化引起的危害日益突出，所以深入对泄洪雾化的研究意义重大。

泄洪雾化属于水、气两相流范畴，为了进行泄洪雾化的数值模拟，水气混合物粘滞系数是一个关键参数。由于现在常用的粘滞性测试方法只针对流体，并不能满足泄洪雾化参数研究的试验要求，因此，目前亟待一种具备可以同时测试水、气两相流粘滞性并且结构简单、性能可靠、操作方便的装置，以便于水、气粘滞系数运用于流体力学参数研究领域。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供的一种基于水气两相流的混合物粘滞系数的测定装置，该装置不仅能够在测定水气混合物的粘滞系数时不需要记录试验时间，同时能够解决小球半径、收尾速度、试验容器直径大小对粘滞性测定精确度的影响等难题，试验数据通过电脑采集，确保了试验结果的精确统计非常适合于对泄洪雾化、流体力学等方面参数的研究。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出以下技术方案：一种测试水气粘滞性的试验装置，它包括圆柱形容器，所述圆柱形容器的侧壁上安装有弹射装置，所述圆柱形容器的底部设置有底板，所述圆柱形容器内部底端安装有通气装置，所述底板中间部位钻有中心孔，所述中心孔上连接有通气管，所述通气管与空压机相连，所述圆柱形容器内部悬挂安装有受力板，所述受力板上与弹射装置相平齐的位置安装有压力传感器，所述受力板通过信号线连接有显示器，所述显示器与工控计算机相连。

所述弹射装置包括弹射圆筒，所述弹射圆筒内部安装有弹簧，所述弹射圆筒内壁上加工有弹射滑槽，所述弹簧的末端设置有小钢球，并能够通过弹簧将其弹射出弹射滑槽。

所述弹射圆筒上固定安装有钢钉，所述钢钉能够与小钢球和弹簧相配合，并将其压缩固定在弹射圆筒内部。

所述通气装置包括通气底板，所述通气底板均布设置有通气孔，在通气底板上固定有矩形柱条和小柱体块。

所述圆柱形容器采用亚克力板制成。

所述通气底板采用亚克力板制成。

本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型通过使通气板上钻的圆孔大小、距离均保持一致，保证了通气时气泡的均匀性。

2、本实用新型通过在通气板上下边缘打上玻璃胶，保证了气体只从通气板上的圆孔进入圆柱形容器内，不会从通气板边缘泄露。

3、本实用新型通过在通气板下缘固定小柱体块，保证了在圆柱形容器内注入水后为通气板提供支撑力，减轻通气板所受压力，避免水压过大通气板破裂。

4、钢球不同初速度打在板上，通过工控计算机采集数据可以建立力与速度的应对关系，并且可以忽略钢球运动距离和时间等问题。

5、弹射装置的设计即可以使钢球穿过水气混合物打到板上，又可以从容器外部控制钢球发射，减少手进入水气混合物中产生扰动影响试验精确度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型装置整体结构图。

图2是本实用新型通气装置示意图。

图3是本实用新型弹射装置示意图。

图中：圆柱形容器1、弹射装置2、钢钉3、通气装置4、底板5、空压机6、受力板7、压力传感器8、显示器9、工控计算机10、通气管11；

弹射圆筒2-1、弹簧2-2、小钢球2-3、弹射滑槽2-4；

通气底板4-1、矩形柱条4-2、小柱体块4-3。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-3，一种测试水气粘滞性的试验装置，它包括圆柱形容器1，所述圆柱形容器1的侧壁上安装有弹射装置2，所述圆柱形容器1的底部设置有底板5，所述圆柱形容器1内部底端安装有通气装置4，所述底板5中间部位钻有中心孔，所述中心孔上连接有通气管11，所述通气管11与空压机6相连，所述圆柱形容器1内部悬挂安装有受力板7，所述受力板7上与弹射装置2相平齐的位置安装有压力传感器8，所述受力板7通过信号线连接有显示器9，所述显示器9与工控计算机10相连。通过采用上述装置不仅能够在测定水气混合物的粘滞系数时不需要记录试验时间，同时能够解决小球半径、收尾速度、试验容器直径大小对粘滞性测定精确度的影响等难题，试验数据通过计算机采集，确保了试验结果的精确统计非常适合于对泄洪雾化、流体力学等方面参数的研究。

进一步的，所述弹射装置2包括弹射圆筒2-1，所述弹射圆筒2-1内部安装有弹簧2-2，所述弹射圆筒2-1内壁上加工有弹射滑槽2-4，所述弹簧2-2的末端设置有小钢球2-3，并能够通过弹簧2-2将其弹射出弹射滑槽2-4。所述弹射圆筒2-1上固定安装有钢钉3，所述钢钉3能够与小钢球2-3和弹簧2-2相配合，并将其压缩固定在弹射圆筒2-1内部。工作过程中，通过将弹簧2-2安装在弹射圆筒2-1的内部，再将小钢球2-3安装在弹簧2-2的末端，并将弹簧2-2进行压缩，再由钢钉3将小钢球2-3进行固定，在弹射时，只需要松开钢钉3就可以将小钢球2-3弹射出弹射滑槽2-4。

进一步的，所述通气装置4包括通气底板4-1，所述通气底板4-1均布设置有通气孔，在通气底板4-1上固定有矩形柱条4-2和小柱体块4-3。工作过程中，通过通气底板4-1上的通气孔能够形成气泡。

进一步的，所述圆柱形容器1采用亚克力板制成。简化了设计工艺，降低了设计成本。

进一步的，所述通气底板4-1采用亚克力板制成。简化了设计工艺，降低了设计成本。

实施例2：

一种基于水气两相流的混合物粘滞系数的测试装置，它包括圆柱形容器，弹射装置和通气装置。距离圆柱形容器底部2cm处安装一块通气底板，通气底板下部粘连矩形柱条，通气底板下边缘粘连小柱体块。圆柱形容器底部由一块底板封底，底板中间钻孔由一根通气管连接空压机。圆柱形容器内部悬置一块受力板，距离筒高70cm的地方钻孔安装弹射装置，与弹射装置齐平的受力板位置安装压力传感器，受力板上方安装智能显示器。计算机与智能显示器连接。

优选的，上述圆柱形容器材质为亚克力板，容器直径30cm，高1m。

优选的，上述矩形柱条长2cm，小柱体块高1cm。

优选的，上述通气底板材质为亚克力板，厚度为3mm，直径为29cm，通气底板上钻圆孔直径为0.2mm，每个圆孔前后间距1cm。

优选的，上述底板材质为亚克力板，厚度为3mm，直径为31cm，底板中间钻孔孔径为2cm。

优选的，上述压力传感器直径20mm，高度12mm，型号JHBM。

优选的，上述智能显示器型号BSQ-3。

优选的，上述弹射装置是一个直径5cm的圆筒，圆筒内放置弹簧和小钢球。

实现本实用新型目的的技术方案是：所述圆柱形容器分别与通气底板、底板粘连，粘连工具使用玻璃胶和502胶水。

通气底板上钻的圆孔是均匀分布的，每个圆孔的孔径大小相等，前后距离相等。

传力杆下面连接受力板，上面连接智能显示器，压力传感器安装在受力板上，在试验过程中动态测量小钢球发射力度的大小。

弹射装置的弹射圆筒侧壁开出一条弹射滑槽竖直放置钢钉以此控制弹簧和小钢球的发射。

本实用新型的使用方法和工作原理：

试验装置组装，第一步，将圆柱形容器1架在两个底座上保证桶身稳定，将通气管11分别与底板5和空压机6上的快速接头连接；第二步，将弹簧2-2先装进弹射圆筒2-1内，再将小钢球2-3也装进弹射圆筒2-1内，用一根钢钉3插入弹射滑槽2-4内，钢钉3要卡在弹簧2-2和小钢球2-3之间；第三步，将受力板7放置圆柱形容器1内，受力板7上端安装显示器9，在与弹射装置2中轴线齐平位置的受力板7背面安装压力传感器8，工控计算机10连接智能显示器9，打开工控计算机10。

封气条件试验，缓缓地往圆柱形容器1中注水，大概80cm高度即可，此刻不打开空压机6，将钢钉3插入弹射滑槽2-3内从右往左拉动弹簧2-2，随着弹簧2-2左移小钢球2-3也一并移到左边，此时小钢球2-3在弹簧2-2压力下具备初速度，达到一段位移后迅速抽出钢钉3，小钢球2-2受到弹簧2-3推力弹射进入圆柱形容器1中，穿过容器内的水打到受力板7上，受力板7受到小钢球2-2的压力通过压力传感器8传输到工控计算机10里，工控计算机10打开数据采集系统，试验结束后存储数据，将采集的数据导入计算程序得到相应的液体黏滞系数。

通气条件试验，先将空压机6调节阀调至最小，然后打开开关再逐渐调大调节阀，直到圆柱形容器1中的液体出现均匀气泡时不再加大气压。将钢钉3插入弹射滑槽2-3内从右往左拉动弹簧2-2，随着弹簧2-2左移小钢球2-3也一并移到左边，此时小钢球2-3在弹簧2-2压力下具备初速度，达到一段位移后迅速抽出钢钉3，小钢球2-3受到弹簧2-2推力弹射进入圆柱形容器1中，穿过水气混合物打到受力板7上，受力板7受到小钢球2-3的压力通过压力传感器8传输到工控计算机10里，工控计算机10打开数据采集系统，试验结束后存储数据，将采集的数据导入计算程序得到相应的混合物黏滞系数。

通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改都在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的未尽事宜，属于本领域技术人员的公知常识。

Claims (6)

1.一种测试水气粘滞性的试验装置，其特征在于：它包括圆柱形容器（1），所述圆柱形容器（1）的侧壁上安装有弹射装置（2），所述圆柱形容器（1）的底部设置有底板（5），所述圆柱形容器（1）内部底端安装有通气装置（4），所述底板（5）中间部位钻有中心孔，所述中心孔上连接有通气管（11），所述通气管（11）与空压机（6）相连，所述圆柱形容器（1）内部悬挂安装有受力板（7），所述受力板（7）上与弹射装置（2）相平齐的位置安装有压力传感器（8），所述受力板（7）通过信号线连接有显示器（9），所述显示器（9）与工控计算机（10）相连。

2.根据权利要求1所述的一种测试水气粘滞性的试验装置，其特征在于：所述弹射装置（2）包括弹射圆筒（2-1），所述弹射圆筒（2-1）内部安装有弹簧（2-2），所述弹射圆筒（2-1）内壁上加工有弹射滑槽（2-4），所述弹簧（2-2）的末端设置有小钢球（2-3），并能够通过弹簧（2-2）将其弹射出弹射滑槽（2-4）。

3.根据权利要求2所述的一种测试水气粘滞性的试验装置，其特征在于：所述弹射圆筒（2-1）上固定安装有钢钉（3），所述钢钉（3）能够与小钢球（2-3）和弹簧（2-2）相配合，并将其压缩固定在弹射圆筒（2-1）内部。

4.根据权利要求1所述的一种测试水气粘滞性的试验装置，其特征在于：所述通气装置（4）包括通气底板（4-1），所述通气底板（4-1）均布设置有通气孔，在通气底板（4-1）上固定有矩形柱条（4-2）和小柱体块（4-3）。

5.根据权利要求1所述的一种测试水气粘滞性的试验装置，其特征在于：所述圆柱形容器（1）采用亚克力板制成。

6.根据权利要求4所述的一种测试水气粘滞性的试验装置，其特征在于：所述通气底板（4-1）采用亚克力板制成。