CN209132127U - 用于测试水掺气粘滞性的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种用于测试水掺气粘滞性的试验装置，包括容器体，容器体底部固定安装有水掺气喷嘴，水掺气喷嘴的第一进口端与密封水桶底部连通，水掺气喷嘴的第二进口端与空压机连通，拉压力传感器设置于容器体上方，容器体内放置有试验椎体，试验椎体上端与拉压力传感器连接，拉压力传感器与计算机电连接。本实用新型提供的用于测试水掺气粘滞性的试验装置，可以解决现有装置只适用于流体的问题，能够在测定水气混合物的粘滞系数时实现气体掺混度的多少，结构简单、性能可靠、操作方便，确保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。

Description

用于测试水掺气粘滞性的试验装置

技术领域

本实用新型涉及流体动力学领域，尤其是一种用于测试水掺气粘滞性的试验装置。

背景技术

当液体处在运动状态时，若液体质点之间存在着相对运动，则质点间要产生内摩擦力抵抗其相对运动，这种性质称为液体的粘滞性。水在管道中的运输、轮船在水中的行驶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。

20世纪70年代末大量学者关注起泄洪雾化的问题，主要是因为泄洪下游局部区域水流的强烈紊动且存在空气阻力产生了降雨和雾流现象。泄洪雾化属于水、气二相流范畴，要想进行泄洪雾化的数值模拟，水气混合物粘滞系数势必是一个关键参数。由于现在通用的粘滞性测试方法只适用于流体，不能满足泄洪雾化参数研究的试验要求，因此，目前亟待一种可以测试水中掺混气体情况的粘滞性的装置。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于测试水掺气粘滞性的试验装置，可以解决现有装置只适用于流体的问题，能够在测定水气混合物的粘滞系数时实现气体掺混度的多少，结构简单、性能可靠、操作方便，确保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。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种用于测试水掺气粘滞性的试验装置，包括容器体，容器体底部固定安装有水掺气喷嘴，水掺气喷嘴的第一进口端与密封水桶底部连通，水掺气喷嘴的第二进口端与空压机连通，拉压力传感器设置于容器体上方，容器体内放置有试验椎体，试验椎体上端与拉压力传感器连接，拉压力传感器与计算机电连接。

水掺气喷嘴中，喷嘴管体与拧盖螺纹连接，拧盖内安装有一块可更换通气板。

拧盖由上盖体和下盖体组成，上盖体与下盖体之间的空间内安装有一块可更换通气板。

可更换通气板的通气孔孔径有六种：通气孔孔径为1毫米的第一通气板、通气孔孔径为3毫米的第二通气板、通气孔孔径为6毫米的第三通气板、通气孔孔径为9毫米的第四通气板、通气孔孔径为12毫米的第五通气板以及通气孔孔径为15毫米的第六通气板。

拉压力传感器安装于安装板上。

试验椎体上端通过连接绳与拉压力传感器连接。

本实用新型提供的用于测试水掺气粘滞性的试验装置，通过水掺气喷嘴在水中掺入不同量度的气体，试验椎体在液体掺杂气体的情况下所受的压力通过拉压力传感器传输到计算机上完成水掺气混合物粘滞系数的计算；可以解决现有装置只适用于流体，不能满足泄洪雾化参数研究的试验要求的问题，试验数据由计算机端采集，确保试验结果的精确统计，结构简单、性能可靠、操作方便，以便于水气混合物粘滞系数运用于流体力学参数研究领域；通气板的设置确保了通气时生成气泡的均匀性；水掺气喷嘴各部件采用螺纹连接的方式，实现了快速安装和卸载。

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为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型水掺气喷嘴的示意图；

图3为本实用新型第一通气板的示意图；

图4为本实用新型第二通气板的示意图；

图5为本实用新型第三通气板的示意图；

图6为本实用新型第四通气板的示意图；

图7为本实用新型第五通气板的示意图；

图8为本实用新型第六通气板的示意图。

具体实施方式

如图1-图2所示，一种用于测试水掺气粘滞性的试验装置，包括容器体2，容器体2底部固定安装有水掺气喷嘴3，水掺气喷嘴3的第一进口端与密封水桶1底部连通，水掺气喷嘴3的第二进口端与空压机7连通，拉压力传感器4设置于容器体2上方，容器体2内中心位置放置有试验椎体6，试验椎体6上端与拉压力传感器4连接，拉压力传感器4与计算机8电连接。

水掺气喷嘴3中，喷嘴管体3-7与拧盖螺纹连接，拧盖内安装有一块可更换通气板。

拧盖由上盖体3-8和下盖体3-9组成，上盖体3-8与下盖体3-9之间的空间内安装有一块可更换通气板。

可更换通气板的通气孔孔径有六种：通气孔孔径为1毫米的第一通气板3-1、通气孔孔径为3毫米的第二通气板3-2、通气孔孔径为6毫米的第三通气板3-3、通气孔孔径为9毫米的第四通气板3-4、通气孔孔径为12毫米的第五通气板3-5以及通气孔孔径为15毫米的第六通气板3-6，如图3-图8所示。

拉压力传感器4安装于安装板5上。

试验椎体6上端通过连接绳9与拉压力传感器4连接。

密封水桶1为钢化玻璃水桶，直径20cm，高40cm。

密封水桶1内的水未装满。

试验椎体6优选为金属椎体。

容器体2优选为PVC圆柱形容器，直径5cm，高60cm。

本实用新型的工作过程如下：

试验装置组装：

步骤1：将容器体2固定使其不会左右晃动；

步骤2：将水掺气喷嘴3第一进口端通过软管连接密封水桶1，提供进水来源，将水掺气喷嘴3第二进口端一端连接空压机7，提供气压力；

步骤3：将试验椎体6放置在容器体2内部中心位置，开启拉压力传感器4和计算机8，通过计算机8采集试验数据。

封气条件试验：

打开连接密封水桶1与水掺气喷嘴装置3的软管上的阀门，缓缓地往容器体2中注水，等容器体2内水加注到50cm时即关闭阀门。打开拉压力传感器4的电源，等待试验椎体6受力稳定后，通过计算机8采集及存储相关数据，将采集的数据导入计算即得到纯液体状态下的流体黏滞系数。

通气条件试验：

先将空压机7调节阀调至最小，然后打开开关再逐渐调大调节阀，直到容器体2中的液体出现均匀气泡时不再加大气压。

第一次通气试验：在水掺气喷嘴3中安装第一通气板3-1，记录试验过程中的通气起始时间、稳定时间、终止时间。然后保证相同试验条件下更换第二通气板3-2、第三通气板3-3、第四通气板3-4、第五通气板3-5和第六通气板3-6，每次试验记录时间要求一致。

试验椎体6在液体掺杂气体的情况下所受的压力通过拉压力传感器4传输到计算机8上，通过计算机8采集及存储相关数据，将采集的数据导入计算及得到相应的混合物黏滞系数。

本实用新型的原理是牛顿第三运动定律，相互作用的两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上。平衡状态下满足公式：

mg=F+f_粘

式中m为圆锥体质量，重50g；g为重力加速度，取值9.8m/s²；F为向上的拉力，试验时可由微型高精度传感器6传输到计算机8，由计算机8计算得到，再计算出粘滞力f_粘，由粘滞力f_粘的计算公式即可得到相应的水掺气混合物粘滞系数。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本申请中的实施例及实施例中的特征在不冲突的情况下，可以相互任意组合。本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于测试水掺气粘滞性的试验装置，包括容器体（2），其特征在于：容器体（2）底部固定安装有水掺气喷嘴（3），水掺气喷嘴（3）的第一进口端与密封水桶（1）底部连通，水掺气喷嘴（3）的第二进口端与空压机（7）连通，拉压力传感器（4）设置于容器体（2）上方，容器体（2）内放置有试验椎体（6），试验椎体（6）上端与拉压力传感器（4）连接，拉压力传感器（4）与计算机（8）电连接。

2.根据权利要求1所述的用于测试水掺气粘滞性的试验装置，其特征在于：水掺气喷嘴（3）中，喷嘴管体（3-7）与拧盖螺纹连接，拧盖内安装有一块可更换通气板。

3.根据权利要求2所述的用于测试水掺气粘滞性的试验装置，其特征在于：拧盖由上盖体（3-8）和下盖体（3-9）组成，上盖体（3-8）与下盖体（3-9）之间的空间内安装有一块可更换通气板。

4.根据权利要求2所述的用于测试水掺气粘滞性的试验装置，其特征在于：可更换通气板的通气孔孔径有六种：通气孔孔径为1毫米的第一通气板（3-1）、通气孔孔径为3毫米的第二通气板（3-2）、通气孔孔径为6毫米的第三通气板（3-3）、通气孔孔径为9毫米的第四通气板（3-4）、通气孔孔径为12毫米的第五通气板（3-5）以及通气孔孔径为15毫米的第六通气板（3-6）。

5.根据权利要求1所述的用于测试水掺气粘滞性的试验装置，其特征在于：拉压力传感器（4）安装于安装板（5）上。

6.根据权利要求1所述的用于测试水掺气粘滞性的试验装置，其特征在于：试验椎体（6）上端通过连接绳（9）与拉压力传感器（4）连接。