CN218481914U - 一种多通道串联沿程阻力实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多通道串联沿程阻力实验装置，属于沿程实验装置领域。装置的蓄水箱的出水通过增压泵增压后与稳压罐相连，增压泵的出口处还设有与蓄水箱连通的分流管；稳压罐依次与第一波纹管、第一实验管、第二波纹管、第二实验管、第三波纹管、第三实验管相连；第三实验管的另一端出设有流量控制阀，且出口处设有回水漏斗，回水漏斗通过回水管与蓄水箱相连。本实用新型实验装置设有三根管道，可以同时测量，节约时间且能更明显的比对管道之间的差异。本实用新型的三根管道由实验管连接波纹管连接，避免漏水的情况发生。本装置连接分析仪，可将数据直观而准确的显现，节约了人工测量的时间，还提高了数据的准确性。

Description

一种多通道串联沿程阻力实验装置

技术领域

本实用新型属于沿程实验装置领域，具体涉及一种多通道串联沿程阻力实验装置。

背景技术

沿程实验装置是测定管道沿程水头损失因数和管壁粗糙度的仪器。传统的沿程实验装置，只装有一根光滑实验管，测试其他管道时需拆装，十分不便，耗时费力。如申请号为201620714114.7、实用新型名称为一种改进的沿程水头损失实验装置的中国实用新型专利，该装置包括试验台、储水箱、水泵、注水箱、沿程实验管道、水头测试试管、出水阀门和回水管道；还包括水头测试头、电容式液位传感器和转换电路及液晶显示屏，水头测试头设于水头测试试管内，水头测试头的上端与电容式液位传感器连接，电容式液位传感器与转换电路及液晶显示屏连接，水头测试头为电容式液位计。该实用新型的有益效果是：实际操作性强、自动化程度高、采用电子采集读数，能有效解决以往依靠肉眼和尺子读数而费时费力数据精度不高的问题，可大规模装配于学校等教学场所。但是，由于该装置只设置了一种测试管道，在实际应用时，一次实验只能测量一种管道下的沿程阻力损失，若要测量其他工况下管道的沿程阻力损失只能更换管道，且无法进行比较实验，十分具有局限性。

因此，亟需提供一种新的沿程阻力实验装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺陷，并提供一种多通道串联沿程阻力实验装置。本实用新型针对沿程实验装置进行研究，设置了第一实验管、第二实验管和第三实验管三根管道，可以同时测试，不需要拆装，节约时间且能更明显的比对管道之间的差异。此外，本实用新型的三根管道由实验管连接波纹管连接，能够有效避免漏水的情况发生。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种多通道串联沿程阻力实验装置，包括蓄水箱、第一实验管、第二实验管、第三实验管和回水管；所述第一实验管和第二实验管的管径相同且均大于第三实验管的管径，第一实验管和第三实验管的粗糙度相同且均小于第二实验管的粗糙度；所述蓄水箱的出水通过增压泵增压后与稳压罐相连，增压泵的出口处还设有与蓄水箱连通的分流管；稳压罐通过第一波纹管与第一实验管的一端相连，第一实验管的另一端通过第二波纹管与第二实验管的一端相连，第二实验管的另一端通过第三波纹管与第三实验管的一端相连；第三实验管的另一端出设有流量控制阀，且出口处设有回水漏斗，回水漏斗通过回水管与蓄水箱相连；所述第一实验管两端处分别设有用于外接压力测量装置的第一测点和第二测点，第二实验管的两端处分别设有用于外接压力测量装置的第三测点和第四测点，第三实验管的两端处分别设有用于外接压力测量装置的第五测点和第六测点；沿水流方向，位于流量控制阀前端的第三实验管上设有用于测量流量的流量监测点。

作为优选，所述第一实验管、第二实验管、第三实验管和回水管均通过管道支撑固定于实验台上。

作为优选，所述第一实验管和第二实验管均为玻璃材质，第三实验管为不锈钢材质。

作为优选，所述增压泵的出水口处设有三通阀；三通阀的第一端口通过管路与增压泵的出水口连通，第二端口通过管路与稳压罐连通，第三端口通过分流管与蓄水箱连通。

作为优选，所述增压泵外罩设有水泵保护罩，分流管上设有旁通阀。

作为优选，所述第一实验管、第二实验管、第三实验管和回水管均沿水流方向降坡设置。

作为优选，所述压力测量装置为用于层流试验工况的测压计，测压计包括三根倒U形的测压管，每个测压管的顶部均设有第一放气阀；第一根测压管的两端分别连接第一测点和第二测点，用于测量第一实验管两端的压差；第二根测压管的两端分别连接第三测点和第四测点，用于测量第二实验管两端的压差；第三根测压管的两端分别连接第五测点和第六测点，用于测量第三实验管两端的压差。

作为优选，所述压力测量装置为用于紊流试验工况的排式稳压筒，排式稳压筒包括若干稳压筒体，每个稳压筒体依次通过管路与第一测点、第二测点、第三测点、第四测点、第五测点、第六测点和流量监测点相连通；每个稳压筒体顶部均设有第二放气阀，上部气体区域均设有与分析仪相连的气压传感器。

作为优选，所述第一测点、第二测点、第三测点、第四测点、第五测点和第六测点均分别位于距离所在实验管端部20倍管径的位置，以保证测量准确性。

作为优选，所述第三实验管的出水口位于回水漏斗上方。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

本实用新型实验装置设有三根管道，可以同时测量，节约时间且能更明显的比对管道之间的差异。本实用新型的三根管道由实验管连接波纹管连接，避免漏水的情况发生。本装置连接分析仪，可将数据直观而准确的显现，节约了人工测量的时间，还提高了数据的准确性。

附图说明

图1为本实用新型实验装置的结构示意图；

图2为第一实验管、第二实验管和第三实验管与压力测量装置的连接方式示意图；

图3为增压泵、蓄水箱、分流管与第一波纹管的连接局部放大图；

图中附图标记为：第一测点101、第二测点102、第三测点103、第四测点104、第五测点105、第六测点106、管道支撑2、第二实验管3、第二波纹管41、第三波纹管42、第三实验管5、第一波纹管6、稳压罐7、分流管8、旁通阀9、蓄水箱10、增压泵11、水泵保护罩12、分析仪13、第二放气阀14、排式稳压筒15、气压传感器16、第一放气阀17、测压计18、测压管19、第一实验管20、实验台22、流量控制阀21、出水口23、回水漏斗24、回水管25。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步阐述和说明。本实用新型中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，为本实用新型提供的一种多通道串联沿程阻力实验装置，该沿程阻力实验装置主要包括蓄水箱10、第一实验管20、第二实验管3、第三实验管5和回水管25。其中，第一实验管20和第二实验管3的管径相同且均大于第三实验管5的管径，第一实验管20和第三实验管5的粗糙度相同且均小于第二实验管3的粗糙度，理论上，第一实验管20和第三实验管5应当采用内壁较为光滑的管道，第二实验管3应当采用内壁较为粗糙的管道，且粗糙度可以根据实际需要进行调整。在实际应用时，为了便于对各管路固定支撑，可以将第一实验管20、第二实验管3、第三实验管5和回水管25均通过管道支撑2固定于实验台22上，从而可以通过实验台22将各部件整合化，便于实际应用。

下面将对各部件的结构和连接方式进行具体说明。

本实用新型中蓄水箱10的出水口通过管路与增压泵11相连，通过增压泵11将蓄水箱10的水体进行增压供水，增压泵11的出水口通过管路与稳压罐7相连，增压泵11的出口处还设有与蓄水箱10连通的分流管8。如图3所示，在本实施例中，可以将蓄水箱10和增压泵11均设置于实验台22下方，在增压泵11的出水口处设有三通阀；三通阀的第一端口通过管路与增压泵11的出水口连通，第二端口通过管路与稳压罐7连通，第三端口通过分流管8与蓄水箱10连通；增压泵11外罩设有用于保护的水泵保护罩12，分流管8上设有旁通阀9，从而能够控制分流管的运行。具体的，在层流工况下为了保证水路压力进一步稳定，可以开启旁通阀9使分流管8运行，此时有小部分水流进入分流管8回到蓄水箱10，大部分由增压泵11进入稳压罐7中；在紊流工况下可以关闭旁通阀9，使水路经增压泵11增压后全部进入稳压罐7中。

本实用新型中稳压罐7通过第一波纹管6与第一实验管20的一端相连，第一实验管20的另一端通过第二波纹管41与第二实验管3的一端相连，第二实验管3的另一端通过第三波纹管42与第三实验管5的一端相连。第三实验管5的另一端出设有流量控制阀21，且出口处设有回水漏斗24，回水漏斗24通过回水管25与蓄水箱10相连。在实际使用时，水流依次从蓄水箱10流经第一波纹管6、第一实验管20、第二波纹管41、第二实验管3、第三波纹管42、第三实验管5、流量控制阀21、回水漏斗24和回水管25后回流至蓄水箱10中。

本实用新型中第一实验管20两端处分别设有用于外接压力测量装置的第一测点101和第二测点102，第二实验管3的两端处分别设有用于外接压力测量装置的第三测点103和第四测点104，第三实验管5的两端处分别设有用于外接压力测量装置的第五测点105和第六测点106。沿水流方向，位于流量控制阀21前端的第三实验管5上设有用于测量流量的流量监测点。

如图2所示，在本实施例中，压力测量装置为测压计18或排式稳压筒15，两者根据工况不同选用。具体如下：

在层流试验工况下，选用测压计18。测压计18包括三根倒U形的测压管19，每个测压管19的顶部均设有第一放气阀17。第一根测压管19的两端分别连接第一测点101和第二测点102，用于测量第一实验管20两端的压差，即图2测压计18中标号①和②的端口分别与第一测点101和第二测点102相连。第二根测压管19的两端分别连接第三测点103和第四测点104，用于测量第二实验管3两端的压差，即图2测压计18中标号③和④的端口分别与第三测点103和第四测点104相连。第三根测压管19的两端分别连接第五测点105和第六测点106，用于测量第三实验管5两端的压差，即图2测压计18中标号⑤和⑥的端口分别与第五测点105和第六测点106相连。在本实施例中，第一实验管20、第二实验管3和第三实验管5可以选用不同的材质，例如可以将第一实验管20和第二实验管3均为玻璃材质，第三实验管5为不锈钢材质，后续可以通过各实验管道两端的压差计算得到不同管径、不同材质、不同粗糙度管道工况下的沿程阻力损失。通过三根不同型号及参数的实验管路，测定等断面直管道中不同雷诺数时的沿程阻力系数，并熟悉流体在管中流动时的能量损失，可定性定量比较不同材质，不同糙率之间沿程损失、沿程损失系数等指标差异性。

在紊流试验工况下，选用排式稳压筒15。排式稳压筒15包括若干稳压筒体，每个稳压筒体依次通过管路与第一测点101、第二测点102、第三测点103、第四测点104、第五测点105、第六测点106和流量监测点相连通。具体的，图2排式稳压筒15中标号A和B的端口分别与第一测点101和第二测点102相连，标号C和D的端口分别与第三测点103和第四测点104相连，标号E和F的端口分别与第五测点105和第六测点106相连，标号G和H的端口分别与流量监测点相连。每个稳压筒体顶部均设有第二放气阀14，上部气体区域均设有与分析仪13相连的气压传感器16。在实际应用时，为了便于操作，可以在实验管道同一沿程长度位置的管路周向分别设置两个第一测点101、第二测点102、第三测点103、第四测点104、第五测点105和第六测点106，以便于在组装仪器时同时连接排式稳压筒15和测压计18，后续通过启闭排式稳压筒15或测压计18实现适应不同工况；当然，也可以在实验管道同一沿程长度位置的管路周向仅设置一个第一测点101、第二测点102、第三测点103、第四测点104、第五测点105和第六测点106，后续根据不同工况选择连接排式稳压筒15或测压计18。在实际应用时，拧开第二放气阀14给排式稳压筒15排气，待水接触排式稳压筒15内透明管底部时，关闭第二放气阀14，排式稳压筒15上部空气从软管进入气压传感器16，分析仪13显示气压传感器16数据。

为了使测量的各实验管道的两端压差更加准确，可以将第一测点101、第二测点102、第三测点103、第四测点104、第五测点105和第六测点106均分别设置于距离所在实验管端部20倍管径的位置。具体的，以第一测点101为例，第一测点101应当设置于距离第一实验管20入口端的20倍第一实验管20管径的位置。

在本实施例中，为了便于管路系统排水清洁，可以将第一实验管20、第二实验管3、第三实验管5和回水管25均沿水流方向降坡设置。本实验仪器连接软管多，测试时应注意，避免软管缠绕或弯折。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型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，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，包括蓄水箱(10)、第一实验管(20)、第二实验管(3)、第三实验管(5)和回水管(25)；所述第一实验管(20)和第二实验管(3)的管径相同且均大于第三实验管(5)的管径，第一实验管(20)和第三实验管(5)的粗糙度相同且均小于第二实验管(3)的粗糙度；所述蓄水箱(10)的出水通过增压泵(11)增压后与稳压罐(7)相连，增压泵(11)的出口处还设有与蓄水箱(10)连通的分流管(8)；稳压罐(7)通过第一波纹管(6)与第一实验管(20)的一端相连，第一实验管(20)的另一端通过第二波纹管(41)与第二实验管(3)的一端相连，第二实验管(3)的另一端通过第三波纹管(42)与第三实验管(5)的一端相连；第三实验管(5)的另一端出设有流量控制阀(21)，且出口处设有回水漏斗(24)，回水漏斗(24)通过回水管(25)与蓄水箱(10)相连；所述第一实验管(20)两端处分别设有用于外接压力测量装置的第一测点(101)和第二测点(102)，第二实验管(3)的两端处分别设有用于外接压力测量装置的第三测点(103)和第四测点(104)，第三实验管(5)的两端处分别设有用于外接压力测量装置的第五测点(105)和第六测点(106)；沿水流方向，位于流量控制阀(21)前端的第三实验管(5)上设有用于测量流量的流量监测点。

2.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述第一实验管(20)、第二实验管(3)、第三实验管(5)和回水管(25)均通过管道支撑(2)固定于实验台(22)上。

3.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述第一实验管(20)和第二实验管(3)均为玻璃材质，第三实验管(5)为不锈钢材质。

4.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述增压泵(11)的出水口处设有三通阀；三通阀的第一端口通过管路与增压泵(11)的出水口连通，第二端口通过管路与稳压罐(7)连通，第三端口通过分流管(8)与蓄水箱(10)连通。

5.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述增压泵(11)外罩设有水泵保护罩(12)，分流管(8)上设有旁通阀(9)。

6.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述第一实验管(20)、第二实验管(3)、第三实验管(5)和回水管(25)均沿水流方向降坡设置。

7.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述压力测量装置为用于层流试验工况的测压计(18)，测压计(18)包括三根倒U形的测压管(19)，每个测压管(19)的顶部均设有第一放气阀(17)；第一根测压管(19)的两端分别连接第一测点(101)和第二测点(102)，用于测量第一实验管(20)两端的压差；第二根测压管(19)的两端分别连接第三测点(103)和第四测点(104)，用于测量第二实验管(3)两端的压差；第三根测压管(19)的两端分别连接第五测点(105)和第六测点(106)，用于测量第三实验管(5)两端的压差。

8.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述压力测量装置为用于紊流试验工况的排式稳压筒(15)，排式稳压筒(15)包括若干稳压筒体，每个稳压筒体依次通过管路与第一测点(101)、第二测点(102)、第三测点(103)、第四测点(104)、第五测点(105)、第六测点(106)和流量监测点相连通；每个稳压筒体顶部均设有第二放气阀(14)，上部气体区域均设有与分析仪(13)相连的气压传感器(16)。

9.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述第一测点(101)、第二测点(102)、第三测点(103)、第四测点(104)、第五测点(105)和第六测点(106)均分别位于距离所在实验管端部20倍管径的位置，以保证测量准确性。

10.根据权利要求1所述的多通道串联沿程阻力实验装置，其特征在于，所述第三实验管(5)的出水口(23)位于回水漏斗(24)上方。

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