CN212782402U - 一种自动测流的水力学动量方程实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动测流的水力学动量方程实验仪，包括水流喷射机构、水循环机构、射流压力测量机构和流量测量机构，其中，所述水流喷射机构和所述射流压力测量机构均固定设置在所述水循环机构上方，所述流量测量机构固定设置在所述水循环机构右侧。本实用新型的仪器通过微型电子秤，利用杠杆平衡原理，间接测量出射流压力的大小，避免了复杂不便的操作；且微型电子秤同水流隔离，其性能不会受潮湿环境影响。此外，通过电磁流量计直接测出流量，避免了采用人工接水测量流量产生的较大误差，使得实验的结果更加精确，并且节约了人力，提高了实验效率。

Description

一种自动测流的水力学动量方程实验仪

技术领域

本实用新型属于水力学动量方程实验领域，具体涉及一种自动测流的水力学动量方程实验仪。

背景技术

水力学实验能够帮助学生提高实践能力，开拓视野，并且有益于更好地理解和掌握书本上的理论知识。因此，水力学物理实验在水力学的教学中占有举足轻重的地位。水力学动量方程实验是经典的水力学实验之一，其作为水力学必修课程一直以来是水力学实验中不可或缺的环节，其重要性不言而喻。但目前的动量方程实验仪，普遍存在精度不高的问题。

目前，使用率较高的动量方程实验仪，是借用杠杆平衡原理测出射流的冲击力，得到测量值。借用体积法测出流量，然后采用动量方程计算出射流作用力的理论值，将其与测量值进行比较。该实验仪器的精度较低，相对误差经常会达到 0.5以上。造成较大误差的原因是，受水流冲击时，杠杆平衡较为困难，并且杠杆的颤动会引起砝码的摆动，也会造成一定的误差。除此之外，人工用体积法测量流量时，因反应时间的存在，计时与接水无法同步进行，尤其是对于初学者而言，会存在较大误差。比如专利号为CN209103629U的专利，公开了一种改进的水力学动量方程实验装置，就是通过计时和测量出口管道面积人工计算流量。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种自动测流的水力学动量方程实验仪，提高精度，减小误差，使得实验更加简单方便，提高了实验效率。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种自动测流的水力学动量方程实验仪，包括水流喷射机构、水循环机构、射流压力测量机构和流量测量机构，其中，所述水流喷射机构和所述射流压力测量机构均固定设置在所述水循环机构上方，所述流量测量机构固定设置在所述水循环机构右侧；

所述水流喷射机构包括顶部水箱、溢流挡板、多孔溢流挡板和出水管，所述溢流挡板和所述多孔溢流挡板均竖直固定在所述顶部水箱的底部，所述出水管固定设置在所述顶部水箱的右下侧；

所述水循环机构包括底部水箱、抽水机、抽水管道和泄水管道，所述抽水机固定设置在所述底部水箱的左侧，所述抽水管道与所述抽水机相连，且连通至所述顶部水箱的底部，所述顶部水箱的底部左侧另设置泄水管道连通至所述底部水箱；

所述射流压力测量机构包括面板、L型杆、U型挡板、竖直挡板、三角支点、平衡锤和微型电子秤，所述出水管的右端密封伸入所述U型挡板，所述微型电子秤固定设置在所述U型挡板的正上方，所述竖直挡板固定设置在所述U型挡板的右上方，所述三角支点固定设置在所述竖直挡板的顶端，所述L型杆与所述三角支点紧密贴合，所述面板采用螺旋接合的方式与所述L型杆的右下端相连，所述平衡锤设置在所述L型杆的左端，所述L型杆的左下端与所述微型电子秤虚接触；

所述流量测量机构包括水道、U型管道、直角管道和电磁流量计，所述水道设置于所述出水管的出水口处，所述U型管道的右端端口与所述水道的出水口相连，所述直角管道与所述U型管道的左端端口相连，所述电磁流量计架设在所述U型管道与所述直角管道的连接处，所述直角管道直通所述底部水箱。

优选地，所述水循环机构还包括支架和工作台，所述支架用于支撑所述工作台，所述顶部水箱固定设置在所述工作台的上表面左侧，所述底部水箱固定设置在所述工作台的正下方。

优选地，所述面板为可拆卸的。

优选地，所述面板为平面板或曲面板。

本实用新型的有益效果如下：

本实用新型采用微型电子秤间接测量出射流水压力的大小，避免了使用砝码测量力的大小，使实验的精度更高；同时，设置了电磁流量计直接测量出流量的大小，避免了人工接水、计时测量流量大小带来的较大误差，U型管道的设置使水流方向变为自下而上，保证流量计管道内始终充满介质，在一定程度上降低了测量误差。使得实验更加简单方便，并且很大程度地提高了实验的效率。

附图说明

图1为自动测流的水力学动量方程实验仪的主视图；

图2为射流压力测量机构的局部放大图；

图中：1、顶部水箱；2、溢流挡板；3、多孔溢流挡板；4、出水管；5、底部水箱；6、抽水机；7、抽水管道；8、泄水管道；9、面板；10、L型杆；11、 U型挡板；12、竖直挡板；13、三角支点；14、平衡锤；15、微型电子秤；16、水道；17、U型管道；18、直角管道；19、电磁流量计；20、支架；21、工作台。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1

一种自动测流的水力学动量方程实验仪，如图1所示，包括水流喷射机构、水循环机构、射流压力测量机构和流量测量机构，其中，水流喷射机构和射流压力测量机构均固定设置在水循环机构上方，流量测量机构固定设置在水循环机构右侧。

所述水流喷射机构包括顶部水箱1、溢流挡板2、多孔溢流挡板3和出水管 4，溢流挡板2和多孔溢流挡板3均竖直固定在顶部水箱1的底部，出水管4固定设置在顶部水箱1的右下侧。

所述水循环机构包括底部水箱5、抽水机6、抽水管道7和泄水管道8，抽水机6固定设置在底部水箱5的左侧，抽水管道7与抽水机6相连，且连通至顶部水箱1的底部，顶部水箱1的底部左侧另设置泄水管道8连通至底部水箱5。

如图2所示，所述射流压力测量机构包括面板9、L型杆10、U型挡板11、竖直挡板12、三角支点13、平衡锤14和微型电子秤15，出水管4的右端密封伸入U型挡板11，微型电子秤15固定设置在U型挡板11的正上方，竖直挡板 12固定设置在U型挡板11的右上方，三角支点13固定设置在竖直挡板12的顶端，L型杆10与三角支点13紧密贴合，面板9采用螺旋接合的方式与L型杆10的右下端相连，平衡锤14设置在L型杆10的左端，在平衡锤14的作用下， L型杆10的左下端与微型电子秤15虚接触。

所述流量测量机构包括水道16、U型管道17、直角管道18和电磁流量计19，水道16设置于出水管4的出水口处，U型管道17的右端端口与水道16的出水口相连，直角管道18与U型管道17的左端端口相连，电磁流量计19架设在U型管道17与直角管道18的连接处，直角管道18直通底部水箱5。

一种优选的方案，如图1所示，所述水循环机构还包括支架20和工作台21，支架20用于支撑工作台21，顶部水箱1固定设置在工作台21的上表面左侧，底部水箱5固定设置在工作台21的正下方。

一种优选的方案，面板9为可拆卸的，可为平面板或曲面板。

实施例2

本实施例所采用的液体为自来水或者纯水加入少量电解质如NaCl。

一种自动测流的水力学动量方程实验仪的运行工艺，具体如下：

(1)打开抽水机6，抽水机6将底部水箱5内的水通过抽水管道7，抽到顶部水箱1中，多孔溢流挡板3对水流进行消能，水位上升至溢流挡板2顶端时，水流溢出，通过泄水管道8流回底部水箱5。

(2)此时，水流从出水管4中稳定喷射出，射流压力作用在面板9上，射流压力间接作用到微型电子秤15上，将微型电子秤15的示数乘上一个比例系数，得到射流的真实压力。该比例系数为L型杆10的左端至三角支点13的距离与三角支点13至面板9的中心的垂直距离的比值，约为0.5。

(3)射到面板9上的水流入水道16，通过水道16的出水口流入U型管道 17，电磁流量计19的读数能够直接反应此时流量的大小，最后水流通过直角管道18再次流回底部水箱5，完成水循环。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型的保护范围中。

Claims (4)

1.一种自动测流的水力学动量方程实验仪，其特征在于，包括水流喷射机构、水循环机构、射流压力测量机构和流量测量机构，其中，所述水流喷射机构和所述射流压力测量机构均固定设置在所述水循环机构上方，所述流量测量机构固定设置在所述水循环机构右侧；

所述水流喷射机构包括顶部水箱、溢流挡板、多孔溢流挡板和出水管，所述溢流挡板和所述多孔溢流挡板均竖直固定在所述顶部水箱的底部，所述出水管固定设置在所述顶部水箱的右下侧；

所述水循环机构包括底部水箱、抽水机、抽水管道和泄水管道，所述抽水机固定设置在所述底部水箱的左侧，所述抽水管道与所述抽水机相连，且连通至所述顶部水箱的底部，所述顶部水箱的底部左侧另设置泄水管道连通至所述底部水箱；所述射流压力测量机构包括面板、L型杆、U型挡板、竖直挡板、三角支点、平衡锤和微型电子秤，所述出水管的右端密封伸入所述U型挡板，所述微型电子秤固定设置在所述U型挡板的正上方，所述竖直挡板固定设置在所述U型挡板的右上方，所述三角支点固定设置在所述竖直挡板的顶端，所述L型杆与所述三角支点紧密贴合，所述面板采用螺旋接合的方式与所述L型杆的右下端相连，所述平衡锤设置在所述L型杆的左端，所述L型杆的左下端与所述微型电子秤虚接触；

所述流量测量机构包括水道、U型管道、直角管道和电磁流量计，所述水道设置于所述出水管的出水口处，所述U型管道的右端端口与所述水道的出水口相连，所述直角管道与所述U型管道的左端端口相连，所述电磁流量计架设在所述U型管道与所述直角管道的连接处，所述直角管道直通所述底部水箱。

2.根据权利要求1所述的一种自动测流的水力学动量方程实验仪，其特征在于，所述水循环机构还包括支架和工作台，所述支架用于支撑所述工作台，所述顶部水箱固定设置在所述工作台的上表面左侧，所述底部水箱固定设置在所述工作台的正下方。

3.根据权利要求1所述的一种自动测流的水力学动量方程实验仪，其特征在于，所述面板为可拆卸的。

4.根据权利要求3所述的一种自动测流的水力学动量方程实验仪，其特征在于，所述面板为平面板或曲面板。

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