CN209729212U - 多重稳定的沿程阻力实验仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于它具有自循环供水箱、在自循环供水箱内设有水泵，水泵由变频调速器控制并通过进水管与稳流水箱连接，稳流水箱置于实验台上，其后依次连接稳水口与实验管道,实验管道尾部设置流量调节阀与出水弯头,出水弯头下设回水装置，回水装置通过连接回水管与自循环供水箱连接。水箱内设有阻流板、消波板，稳流板，稳流板侧向开有稳水孔，稳流水箱上方有常闭通气阀门。实验管道上布置有测压点、测流点，并且分别与压力仪和数流仪连接。本实用新型一改以往传统的结构，将其整个实验变得更加可控和稳定，采用了可调速水泵与多重稳流水箱，操作简便直观，且适合于现代教学要求。
Description
技术领域
本实用新型属于化工实验仪器领域，尤其涉及一种多重稳定的沿程阻力实验仪。
背景技术
沿程水头损失(frictional head loss)是指在固体边界平直的水道中，单位重量的液体自一断面流至另一断面所损失的机械能。现实生活中沿程阻力在液体传输，管道设置都有巨大影响。
流体力学水力学教学实验中，沿程阻力实验是院校广泛使用的一个基本实验项目。其所使用的沿程阻力实验仪，通常由水泵直接供水，这种自循环供水实验仪器不可直接控制流速且会因为高扬程水泵产生较大的压力波动，影响实验精度和稳定。沿程阻力实验包含层流和湍流实验，特别在层流实验阶段，水泵产生的压力会带有明显的脉动现象，因此从实验和教学来说，目前尚缺乏一种稳定水流、降低水流压力波动实验仪器。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，并提供一种多重稳定的沿程阻力实验仪。
一种多重稳定的沿程阻力实验仪，包括自循环供水箱；在自循环供水箱内设有水泵，水泵的供电线与变频调速器相连；水泵的出口通过进水管与稳流水箱的进口相连；稳流水箱的进口位于稳流水箱左下方侧壁；稳流水箱置于实验台面上，实验台面水平高度高于自循环供水箱；稳流水箱内设有竖直设置的阻流板；阻流板两侧及下端分别与稳流水箱的侧壁与底面紧密连接，将稳流水箱的中下部分隔成左右两部分；阻流板与稳流水箱左侧侧壁之间夹有消波板；所述消波板设有上下贯通的若干孔隙，且其下端高于稳流水箱的进口的上端；阻流板与稳流水箱的右侧侧壁之间竖直设置一稳流板，且稳流板与阻流板互相平行；稳流板两侧及下端分别与稳流水箱的侧壁与底面紧密连接，且稳流板上设有左右贯通的若干稳水孔；稳流水箱的右下方侧壁设有稳水口；稳水口连接置于实验台面上的水平实验管道进口；实验管道上设有若干测压点；测压点均与压力仪连接；实验管道出口一端还设有测流点，所述测流点与流量仪连接；实验管道出口通过流量调节阀与出水弯头的进口相连；出水弯头出口向下，且出水弯头出口下方设有敞口的回水装置；回水装置置于实验台面下，但回水装置底面的水平高度高于自循环供水箱；回水装置通过连接回水管与自循环供水箱连接。
将自循环供水箱置于最低处，可以使稳流水箱以及回水装置中的水自动回流至自循环供水箱可有效避免浪费水资源。
作为优选，所述水箱上方侧壁设有通气阀门。通气阀门通常为关闭状态，是为了释放稳流水箱中多余的压力。
作为优选，所述通气阀门与稳流水箱侧壁的连接口低于稳流板上端。
作为优选，所述压力仪为数显压力仪；所述流量仪为数显流量仪。采用数显仪器可方便读数。
作为优选，所述测压点的数量为2个，分别位于实验管道进口一端的侧壁及出口一端的侧壁。也可设置多个测压点，更加精确地计算不同位置的水头。
作为优选，所述回水装置与连接回水管的连接口位于回水装置底面。
作为优选，所述水泵为潜水泵。水泵应置于自循环供水箱内的水面以下。
作为优选，所述水泵的供电线与变频调速器相连。
本实用新型的有益效果为：
1)稳流水箱内设有消波板、阻流板及稳流板，可以显著降低水体压力波动，提高实验精度。
2)可以通过流量调节阀直接调节流速，使实验更加稳定与可控，探究不同流速对于沿程阻力的影响。
3)采用了自循环供水系统，重复利用实验水体，节约资源。
附图说明
图1为沿程阻力实验仪结构示意图。
其中：自循环供水箱-1、水泵-2、变频调速器-3、进水管-4、消波板-5、阻流板-6、稳流水箱-7、通气阀门-8、稳流板-9、稳水口-10、压力仪-11、实验管道-12、测压点-13、流量仪-14、测流点-15、流量调节阀-16、出水弯头-17、回水装置-18、回水管-19。
具体实施方式
多重稳定的沿程阻力实验仪的一种较佳实施例如图1所示。其包括一置于底面自循环供水箱1，将自循环供水箱1置于最低处，可以使稳流水箱7以及回水装置18中的水自动回流至自循环供水箱1可有效避免浪费水资源。
在自循环供水箱内设有水泵2。水泵2为潜水泵。水泵2置于自循环供水箱1内的水面以下。水泵2的供电线与变频调速器3相连，可通过变频调速器3调控水泵的功率。水泵2的出口通过进水管4与稳流水箱7的进口相连。稳流水箱7的进口位于稳流水箱7左下方侧壁。稳流水箱7置于实验台面上，实验台面水平高度高于自循环供水箱1。稳流水箱7内设有竖直设置的阻流板6。阻流板6两侧及下端分别与稳流水箱7的侧壁与底面紧密连接，将稳流水箱7的中下部分隔成左右两部分。阻流板6与稳流水箱7左侧侧壁之间夹有消波板5。消波板5设有上下贯通的若干孔隙，且其下端高于稳流水箱7的进口的上端。消波板5是为了消除刚进入稳流水箱7的水体的表面波动。阻流板6与稳流水箱7的右侧侧壁之间竖直设置一稳流板9，且稳流板9与阻流板6互相平行。稳流板9两侧及下端分别与稳流水箱7的侧壁与底面紧密连接，且稳流板9上设有左右贯通的若干稳水孔。通过阻流板6溢流出水可显著控制水流的初动能，避免水流压力大幅波动。水箱上方侧壁设有通气阀门8。通气阀门8通常为关闭状态，是为了释放稳流水箱7中多余的压力。通气阀门8与稳流水箱7侧壁的连接口低于稳流板9上端。稳流水箱7的右下方侧壁设有稳水口10。
稳水口10连接置于实验台面上的水平实验管道12进口。实验管道12上设有2个测压点13。2个测压点13分别位于实验管道12进口一端的侧壁及出口一端的侧壁。也可设置多个测压点，更加精确地计算不同位置的水头。测压点13均与压力仪11连接。实验管道12出口一端还设有测流点15，测流点15与流量仪14连接。压力仪11为数显压力仪。流量仪14为数显流量仪。采用数显仪器可方便读数。实验管道12出口通过流量调节阀16与出水弯头17的进口相连。出水弯头17出口向下，且出水弯头17出口下方设有敞口的回水装置18。回水装置18置于实验台面下，但回水装置18底面的水平高度高于自循环供水箱1。以供水土自回流。回水装置18通过连接回水管19与自循环供水箱1连接。回水装置18与连接回水管19的连接口位于回水装置18底面。
本实验仪的使用方法为：
首先自循环供水箱1内蓄满水，接通电源开启水泵2。然后调节变频调速器3改变水流的流速。水体通过进水管4进入稳流水箱7。水体在稳流水箱7首先经过消波板5消去表面波动，然后通过阻流板6溢流出水。由于阻流板6的高度不变，所以经过稳流板9稳流后的水体其初始动能均一致。水体经过多重稳定后进入实验管道12。通过实验管道12后，水体通过回水装置与回水管后返回自循环供水箱。水体在实验管道12内流通时，记录压力仪11和流量仪14记录了水体的压力及流量相关数据。
实验原理为：
对于直径不变的圆管稳定水流，达西公式给出
式中：
λ—为沿程水头损失因素；
l-测量点之间的管段长度；
d-为管道直径；
v-为断面平均流速。
实验可测得沿程水头损失hf和平均断面流速v，可直接得到沿程水头损失因素λ
k＝π2gd5/8l
有伯努利方程可得
沿程水头损失hf即为测压计读数。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于，包括自循环供水箱(1)；在自循环供水箱内设有水泵(2)；水泵(2)的出口通过进水管(4)与稳流水箱(7)的进口相连；稳流水箱(7)的进口位于稳流水箱(7)左下方侧壁；稳流水箱(7)置于实验台面上，实验台面水平高度高于自循环供水箱(1)；稳流水箱(7)内设有竖直设置的阻流板(6)；阻流板(6)两侧及下端分别与稳流水箱(7)的侧壁与底面紧密连接，将稳流水箱(7)的中下部分隔成左右两部分；阻流板(6)与稳流水箱(7)左侧侧壁之间夹有消波板(5)；所述消波板(5)设有上下贯通的若干孔隙，且其下端高于稳流水箱(7)的进口的上端；阻流板(6)与稳流水箱(7)的右侧侧壁之间竖直设置一稳流板(9)，且稳流板(9)与阻流板(6)互相平行；稳流板(9)两侧及下端分别与稳流水箱(7)的侧壁与底面紧密连接，且稳流板(9)上设有左右贯通的若干稳水孔；稳流水箱(7)的右下方侧壁设有稳水口(10)；稳水口(10)连接置于实验台面上的水平实验管道(12)进口；实验管道(12)上设有若干测压点(13)；测压点(13)均与压力仪(11)连接；实验管道(12)出口一端还设有测流点(15)，所述测流点(15)与流量仪(14)连接；实验管道(12)出口通过流量调节阀(16)与出水弯头(17)的进口相连；出水弯头(17)出口向下，且出水弯头(17)出口下方设有敞口的回水装置(18)；回水装置(18)置于实验台面下，但回水装置(18)底面的水平高度高于自循环供水箱(1)；回水装置(18)通过连接回水管(19)与自循环供水箱(1)连接。
2.如权利要求1所述的多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于，所述水箱上方侧壁设有通气阀门(8)。
3.如权利要求2所述的多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于，所述通气阀门(8)与稳流水箱(7)侧壁的连接口低于稳流板(9)上端。
4.如权利要求1所述的多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于，所述压力仪(11)为数显压力仪；所述流量仪(14)为数显流量仪。
5.如权利要求1所述的多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于，所述测压点(13)的数量为2个，分别位于实验管道(12)进口一端的侧壁及出口一端的侧壁。
6.如权利要求1所述的多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于，所述回水装置(18)与连接回水管(19)的连接口位于回水装置(18)底面。
7.如权利要求1所述的多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于，所述水泵(2)为潜水泵。
8.如权利要求1所述的多重稳定的沿程阻力实验仪，其特征在于，所述水泵(2)的供电线与变频调速器(3)相连。
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| CN201920057000.3U CN209729212U (zh) | 2019-01-14 | 2019-01-14 | 多重稳定的沿程阻力实验仪 |
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| CN (1) | CN209729212U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111882971A (zh) * | 2020-07-17 | 2020-11-03 | 华北水利水电大学 | 一种能改变水头和流量的流体机械综合实验装置 |
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2019
- 2019-01-14 CN CN201920057000.3U patent/CN209729212U/zh active Active
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