CN209639879U - 一种水力学静水压强测量实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水力学静水压强测量实验装置，其特征在于，包括显示器（1）、导线（2）、U形管（3）、通气口阀门（6）、气压机构、真空机构、液体（15）和封闭水箱（10），封闭水箱（10）为全封闭的内部中空，气压机构和真空机构均分别连通封闭水箱（10）上端，封闭水箱（10）上端开设通气口，通气口处安装通气口阀门（6），U形管（3）的一端密封固定连通封闭水箱（10）上端，U形管（3）内有液体（15），显示器（1）通过导线（2）电连接气压机构。本实用新型装置将原装置中复杂且读数费力、不准确的测压管换成气压力传感器，使得实验变得简单方便，精度也大大提高。

Description

一种水力学静水压强测量实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种水力学静水压强测量实验装置，属于水力学静水压强测量技术领域。

背景技术

静水压强理论是水力学的基础理论，其中静水压强的测量与验证在大学教学中尤为重要，它体现在静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数，即,所以，静水压强测量实验是认知水力学的基础，是水力学教学环节中必不可少的内容。

在进行水力学静水压强测量实验中，最后验证与计算液体密度时时往往发现实验误差较大，一方面是因为采用肉眼读数误差大，二是在实验开始前没有进行气密性测试；同时在现有的一些设计中，功能单一，仅能进行压强测试。利用调压筒调节封闭水箱内的气体压强，虽然与所述注射器功能基本相同，但是调压筒占空间大且与封闭水箱相连，不利于搬运与移动，导致仪器体型笨重。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种水力学静水压强测量实验装置，测量压强精度高，体积小便于搬运。

为达到上述目的，本实用新型提供一种水力学静水压强测量实验装置，包括显示器、导线、U形管、通气口阀门、气压机构、真空机构、液体和封闭水箱，

封闭水箱为全封闭的内部中空，气压机构和真空机构均分别连通封闭水箱上端，封闭水箱上端开设通气口，通气口处安装通气口阀门，U形管的一端密封固定连通封闭水箱上端，U形管内有液体，显示器通过导线电连接气压机构。

优先地，气压机构包括注射器、气压传感器、进出气口阀门、橡皮导管二和螺纹管，封闭水箱上端开设进出气口，注射器通过橡皮导管二密封连通进出气口，橡皮导管二上安装进出气口阀门，封闭水箱上端开设配合螺纹管的螺纹通孔，螺纹管外侧壁上开设外螺纹，气压传感器安装于螺纹管内部，气压传感器通过螺纹管密封连通封闭水箱上端，显示器通过导线电连接气压传感器。

优先地，真空机构包括真空阀门、橡皮导管一和染色液水箱，封闭水箱上端开设真空通口，橡皮导管一上端密封连通真空通口，染色液水箱内装满有色液体，橡皮导管一下端伸入染色液水箱内有色液体中，真空阀门安装在橡皮导管一上。

优先地，包括若干个水箱支架一和实验台，实验台安装在地面上，若干个水箱支架一上端对称地垂直固定连接封闭水箱下端，若干个水箱支架一下端垂直固定连接实验台。

优先地，包括若干个水箱支架二，若干个水箱支架二上端垂直固定连接染色液水箱下端，若干个水箱支架二下端垂直固定连接实验台。

优先地，液体为水。

本实用新型所达到的有益效果：

本实用新型装置将原装置中复杂且读数费力、不准确的测压管换成气压力传感器，使得实验变得简单方便，精度也大大提高；同时将原装置复杂且占空间大的调压筒换成注射器，减少了实验器材所占空间，设置真空阀门也可以直观的观察到真空的现象，加深理解；本装置在实验开始时利用U形管做气密性测试，减小了实验误差。

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

附图中标记含义，1-显示器；2-导线；3-U形管；4-气压传感器；5-进出气口阀门；6-通气口阀门；7-真空阀门；8-注射器；9-橡皮导管一；10-封闭水箱；11-染色液水箱；12-水箱支架一；13-水箱支架二；14-橡皮导管二；15-液体；16-实验台；17-螺纹管。

具体实施方式

以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

一种水力学静水压强测量实验装置，包括显示器1、导线2、U形管3、通气口阀门6、气压机构、真空机构、液体15和封闭水箱10，

封闭水箱10为全封闭的内部中空的长方体形，气压机构和真空机构均分别连通封闭水箱10上端，封闭水箱10上端开设通气口，通气口处安装通气口阀门6，U形管3的一端密封固定连通封闭水箱10上端，U形管3内有液体15，显示器1通过导线2电连接气压机构。

进一步地，气压机构包括注射器8、气压传感器4、进出气口阀门5、橡皮导管二14和螺纹管17，封闭水箱10上端开设进出气口，注射器8通过橡皮导管二14密封连通进出气口，橡皮导管二14上安装进出气口阀门5，封闭水箱10上端开设配合螺纹管17的螺纹通孔，螺纹管17外侧壁上开设外螺纹，气压传感器4安装于螺纹管17内部，气压传感器4通过螺纹管17密封连通封闭水箱10上端，显示器1通过导线2电连接气压传感器4。

进一步地，真空机构包括真空阀门7、橡皮导管一9和染色液水箱11，封闭水箱10上端开设真空通口，橡皮导管一9上端密封连通真空通口，染色液水箱11内装满有色液体，橡皮导管一9下端伸入染色液水箱11内有色液体中，真空阀门7安装在橡皮导管一9上。

进一步地，包括若干个水箱支架一12和实验台16，实验台16安装在地面上，若干个水箱支架一12上端对称地垂直固定连接封闭水箱10下端，若干个水箱支架一12下端垂直固定连接实验台16，本实施例中包括至少四个水箱支架一12。

进一步地，包括若干个水箱支架二13，若干个水箱支架二13上端垂直固定连接染色液水箱11下端，若干个水箱支架二13下端垂直固定连接实验台16，本实施例中包括至少四个水箱支架二13。

进一步地，液体15为水。

本装置中，显示器1、导线2、U形管3、通气口阀门6、注射器8、气压传感器4、进出气口阀门5、橡皮导管二14、螺纹管17、真空阀门7、橡皮导管一9均为现有技术，有色液体可以是高锰酸钾稀释液，水箱支架一12和水箱支架二13均为长方体形杆件，实验台16为平面钢材，染色液水箱11为上端开设容纳槽的长方体形容器，单个独立的U形管3两端开设通孔与外界环境连通。

所述封闭水箱10内的气体压强可以通过所述注射器8来控制，通过注入气体增大压强，吸出气体减小压强，由此改变封闭水箱内的气体压强，使得实验能够在不同的气压下进行，结论更加准确；

所述封闭水箱10左上角开有一孔与所述标有刻度的U型管3相连，所述标有刻度U型管中装有液体15；

所述压力传感器4与所述封闭水箱10通过所述螺纹17固定，通过所述注射器8改变所述封闭水箱内的气体压强后，由所述压力传感器显示仪1直接读数可得所述封闭水箱内的气体压强；

减小所述封闭水箱10的气体压强后，打开所述真空阀门7，可以观察到所述橡皮导管一9中出现所述染色液水箱11中的染色水，可以观察真空现象。

本实用新型装置的具体实施方式为：

1.打开通气口阀门，将注射器与进出气口阀门用橡皮导管二紧密连接，打开压力传感器显示仪电源；

2.在标有刻度的U型管中装入未知密度的液体，使得U型管内液体两侧液面相平，记录压力传感器显示仪的初始读数即大气压强P0；

3.检查气密性，关闭通气口阀门6，打开进出气口阀门5，用注射器向封闭水箱注气,关闭进出气口阀门5，观察压力传感器显示仪1读数是否增大且保持稳定，或者观察U型管3左侧液面是否升高且保持稳定，若保持稳定，则说明气密性良好；

4.开始实验，打开通气口阀门6，使封闭水箱10内气体压强Pa等于大气压强P0,关闭通气口阀门6，打开进出气口阀门5，用注射器8向封闭水箱10注气,关闭进出气口阀门5，使Pa>P0,记录此时压力传感器显示仪1读数，记为P1，记录U型管3左侧液面与右侧液面的高度，记为1与∇2，在封闭水箱10水下选取两个测点，测点A与测点B，用直尺测得A、B到水面距离记为h1与h2，以封闭水箱10内水面为基准面;

5.重复步骤4一次，不同之处在于注气量要与第一次不同，呈递增趋势发展；

6.打开通气口阀门6，使封闭水箱10内气体压强Pa等于大气压强P0,关闭通气口阀门6，打开进出气口阀门5，用注射器8从封闭水箱10抽气,关闭进出气口阀门5，使Pa<P0记录此时压力传感器显示仪1读数，记为P2，记录U型管3左侧液面与右侧液面的高度，记为∇3与∇4，在封闭水箱10水下选取两个测点，测点A与测点B，用直尺测得A、B到水面距离记为h3与h4，以封闭水箱10内水面为基准面，打开真空阀门7，可观察到橡皮导管一会有染色液水柱产生；

7.重复步骤6一次，不同之处在于抽气量要与第一次不同，呈递减趋势发展；

8.实验完成后将仪器恢复原状，对上述数据进行分析计算。

已知P1,h1,可计算得Pa>P0时A点静水压强：

P_A=P1+;

Z_A=-h1;

已知P1,h2,可计算得Pa>P0时B点静水压强：

P_B=P1+;

Z_B=-h2;

已知P_A,P_B,Z_A,Z_B,可验证在静止液体中，不同点对于同一基准面的测压管水头为常数：

;

已知1,∇2,∇3,∇4,可求得未知液体密度：

;。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种水力学静水压强测量实验装置，其特征在于，包括显示器（1）、导线（2）、U形管（3）、通气口阀门（6）、气压机构、真空机构、液体（15）和封闭水箱（10），

封闭水箱（10）为全封闭的内部中空，气压机构和真空机构均分别连通封闭水箱（10）上端，封闭水箱（10）上端开设通气口，通气口处安装通气口阀门（6），U形管（3）的一端密封固定连通封闭水箱（10）上端，U形管（3）内有液体（15），显示器（1）通过导线（2）电连接气压机构。

2.根据权利要求1所述的一种水力学静水压强测量实验装置，其特征在于，气压机构包括注射器（8）、气压传感器（4）、进出气口阀门（5）、橡皮导管二（14）和螺纹管（17），封闭水箱（10）上端开设进出气口，注射器（8）通过橡皮导管二（14）密封连通进出气口，橡皮导管二（14）上安装进出气口阀门（5），封闭水箱（10）上端开设配合螺纹管（17）的螺纹通孔，螺纹管（17）外侧壁上开设外螺纹，气压传感器（4）安装于螺纹管（17）内部，气压传感器（4）通过螺纹管（17）密封连通封闭水箱（10）上端，显示器（1）通过导线（2）电连接气压传感器（4）。

3.根据权利要求1所述的一种水力学静水压强测量实验装置，其特征在于，真空机构包括真空阀门（7）、橡皮导管一（9）和染色液水箱（11），封闭水箱（10）上端开设真空通口，橡皮导管一（9）上端密封连通真空通口，染色液水箱（11）内装满有色液体，橡皮导管一（9）下端伸入染色液水箱（11）内有色液体中，真空阀门（7）安装在橡皮导管一（9）上。

4.根据权利要求3所述的一种水力学静水压强测量实验装置，其特征在于，包括若干个水箱支架一（12）和实验台（16），实验台（16）安装在地面上，若干个水箱支架一（12）上端对称地垂直固定连接封闭水箱（10）下端，若干个水箱支架一（12）下端垂直固定连接实验台（16）。

5.根据权利要求4所述的一种水力学静水压强测量实验装置，其特征在于，包括若干个水箱支架二（13），若干个水箱支架二（13）上端垂直固定连接染色液水箱（11）下端，若干个水箱支架二（13）下端垂直固定连接实验台（16）。

6.根据权利要求1所述的一种水力学静水压强测量实验装置，其特征在于，液体（15）为水。