專利名稱：負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流體力學(xué)試驗(yàn)儀器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀。
背景技術(shù)：
負(fù)壓在水利工程、流體機(jī)械、醫(yī)療等領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛，因此對(duì)管道和明渠中負(fù)壓的研究是流體力學(xué)的重要內(nèi)容。有壓管流是管道水力學(xué)的重要內(nèi)容，有壓管道有短管和長(zhǎng)管之分，前者是指局部水頭損失和流速水頭與沿程水頭損失相比不能忽略，必須同時(shí)考慮的管道，后者是指以沿程水頭損失為主的管道。在流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn)中主要包括兩類做短管實(shí)驗(yàn)的局部阻力系數(shù) 實(shí)驗(yàn)儀、文丘里管實(shí)驗(yàn)儀、孔板實(shí)驗(yàn)儀等，或者做長(zhǎng)管實(shí)驗(yàn)的有沿程阻力系數(shù)實(shí)驗(yàn)儀、雷諾實(shí)驗(yàn)儀等。根據(jù)管線的布置，有壓管道又有簡(jiǎn)單管道和復(fù)雜管道之分。當(dāng)管徑沿程不變且沒有分支的管道稱為簡(jiǎn)單管道。由兩根以上的管道組成的管系稱為復(fù)雜管道，在管系中，還分為串聯(lián)管道和并聯(lián)管道。目前，對(duì)于并聯(lián)管道的實(shí)驗(yàn)儀器很少。對(duì)于負(fù)壓儀器的研制主要是測(cè)定虹吸管的負(fù)壓，虹吸管是一種自流管。實(shí)際工程中，使用水泵供水的有壓管道，當(dāng)管道位置較高、流速較大時(shí)也會(huì)出現(xiàn)負(fù)壓。在管道水力學(xué)中，并聯(lián)管道是教學(xué)的重要內(nèi)容，但這方面的教學(xué)儀器卻很少見到。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，能用于并聯(lián)管道和文丘里管的負(fù)壓試驗(yàn)。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，一種負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，其特征在于，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的下方設(shè)置有供水箱，供水箱內(nèi)安裝有水泵，水泵上連接有試驗(yàn)管道，試驗(yàn)管道上安裝有電磁流量計(jì)，電磁流量計(jì)上連接有電磁流量計(jì)顯示儀和開關(guān)，試驗(yàn)管道上安裝有上游調(diào)節(jié)閥門，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的上方設(shè)置有單分叉管道和雙分叉管道，單分叉管道位于試驗(yàn)管道和雙分叉管道的上方，單分叉管道的中部設(shè)置有文丘里管，單分叉管道和雙分叉管道進(jìn)水端均與試驗(yàn)管道并聯(lián)連接，單分叉管道和雙分叉管道的出水端均與退水管道相連接，退水管道的另一端通向供水箱，單分叉管道上位于文丘里管的后方安裝有單分叉管道調(diào)節(jié)閥門，雙分叉管道的進(jìn)水端安裝有分叉管調(diào)節(jié)閥門，退水管道上安裝有下游調(diào)節(jié)閥門，試驗(yàn)管道、退水管道、以及單分叉管道和雙分叉管道上均勻布設(shè)有多個(gè)測(cè)壓嘴，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的上方還設(shè)置有多個(gè)豎直方向的測(cè)壓管，各測(cè)壓管的下端用于和各測(cè)壓嘴對(duì)應(yīng)連接，各測(cè)壓管的上端均與排氣通道相通，排氣通道通過排氣管與外部大氣相通，排氣管上安裝有排氣閥門，文丘里管的中部豎直向下連通設(shè)置有吸水管，吸水管上安裝有吸管閥門，吸水管的下部伸入在盛水容器中，吸水管的中部通過接頭連接有U形壓差計(jì)。U形壓差計(jì)的兩臂之間安裝有測(cè)尺。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上方安裝有一測(cè)壓排，各測(cè)壓管、吸水管、U形壓差計(jì)、測(cè)尺、排氣通道均安裝在測(cè)壓排上，測(cè)壓排上固定有多個(gè)測(cè)壓排支撐，各測(cè)壓排支撐均通過固定螺栓與實(shí)驗(yàn)臺(tái)固定連接。雙分叉管道的前后兩端均安裝有叉管法蘭。試驗(yàn)管道上位于上游調(diào)節(jié)閥門的后方、以及退水管道上位于下游調(diào)節(jié)閥門的前方均設(shè)置有法蘭。實(shí)驗(yàn)臺(tái)上安裝有多個(gè)用于支撐試驗(yàn)管道和雙分叉管道的管道支撐。本實(shí)用新型負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀的有益效果是能用于觀察負(fù)壓現(xiàn)象，測(cè)量文 丘里管的負(fù)壓高度以及單分叉管道的沿程壓強(qiáng)分布；還能用于測(cè)量雙分叉管道的沿程水頭損失和雙分叉管道兩端的水頭損失，驗(yàn)證雙分叉管道兩端的水頭損失是否相等，對(duì)應(yīng)測(cè)壓管的水頭是否相等。本實(shí)用新型儀器體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，精度高，操作方便。

圖I是本實(shí)用新型負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I的俯視圖；其中，1.供水箱,2.水泵,3.實(shí)驗(yàn)管道,4.電磁流量計(jì),5.電磁流量計(jì)顯示儀，6.管道支撐，7.上游調(diào)節(jié)閥門，8.法蘭，9.測(cè)壓嘴，10.單分叉管道，11.文丘里管，12單分叉管道調(diào)節(jié)閥門，13.分叉管調(diào)節(jié)閥門，14.叉管法蘭，15.雙分叉管道，16.測(cè)壓管，17.測(cè)壓排，18.吸水管，19.吸管閥門，20.接頭，21. U形壓差計(jì)，22.測(cè)尺，23.排氣通道，24.排氣管，25.排氣閥門，26.盛水容器，27.測(cè)壓排支撐，28.固定螺栓，29.下游調(diào)節(jié)閥門，30.退水管道，31.開關(guān)，32.實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
具體實(shí)施方式
如圖I和圖2所示，本實(shí)用新型負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)32，實(shí)驗(yàn)臺(tái)32的下方設(shè)置有供水箱1，供水箱I內(nèi)安裝有水泵2，水泵2上連接有試驗(yàn)管道3，試驗(yàn)管道3上安裝有電磁流量計(jì)4，電磁流量計(jì)4上連接有電磁流量計(jì)顯示儀5和開關(guān)31，試驗(yàn)管道3上安裝有上游調(diào)節(jié)閥門7。實(shí)驗(yàn)臺(tái)32的上方設(shè)置有單分叉管道10和雙分叉管道15。單分叉管道10位于試驗(yàn)管道3和雙分叉管道15的上方，單分叉管道10的中部設(shè)置有文丘里管11。單分叉管道10和雙分叉管道15進(jìn)水端均與試驗(yàn)管道3并聯(lián)連接，單分叉管道10和雙分叉管道15的出水端均與退水管道30相連接，退水管道30的另一端通向供水箱I。單分叉管道10上位于文丘里管11的后方安裝有單分叉管道調(diào)節(jié)閥門12，雙分叉管道15的進(jìn)水端安裝有分叉管調(diào)節(jié)閥門13，退水管道30上安裝有下游調(diào)節(jié)閥門29。試驗(yàn)管道3、退水管道30、以及單分叉管道10和雙分叉管道15上均勻布設(shè)有多個(gè)測(cè)壓嘴9。實(shí)驗(yàn)臺(tái)32的上方還設(shè)置有多個(gè)豎直方向的測(cè)壓管16，各測(cè)壓管16的下端用于和各測(cè)壓嘴9通過軟管對(duì)應(yīng)連接，各測(cè)壓管16的上端均與排氣通道23相通，排氣通道23通過排氣管24與外部大氣相通，排氣管24上安裝有排氣閥門25。文丘里管11的中部豎直向下連通設(shè)置有吸水管18,吸水管18上安裝有吸管閥門19,吸水管18的下部伸入在盛水容器26中，當(dāng)文丘里管11內(nèi)的壓強(qiáng)為負(fù)壓時(shí)，吸水管18能將盛水容器26中的水抽吸到文丘里管11中。吸水管18的中部通過接頭20連接有U形壓差計(jì)21，以測(cè)量文丘里管11內(nèi)的
真空度。U形壓差計(jì)21的兩臂之間安裝有測(cè)尺22。實(shí)驗(yàn)臺(tái)32上方安裝有一測(cè)壓排17，各測(cè)壓管16、吸水管18、U形壓差計(jì)21、測(cè)尺22、排氣通道23均安裝在測(cè)壓排17上。為了固定測(cè)壓排17，測(cè)壓排17上固定有多個(gè)測(cè)壓排支撐27，各測(cè)壓排支撐27均通過固定螺栓28與實(shí)驗(yàn)臺(tái)32固定連接。雙分叉管道15的前后兩端均安裝有叉管法蘭14。試驗(yàn)管道3上位于上游調(diào)節(jié)閥門7的后方、以及退水管道30上位于下游調(diào)節(jié)閥門29的前方均設(shè)置有法蘭8。叉管法蘭14和法蘭8的設(shè)置，是為了方便更換不同直徑的管道。實(shí)驗(yàn)臺(tái)32上安裝有多個(gè)用于支撐試驗(yàn)管道3和雙分叉管道15的管道支撐6。本實(shí)用新型負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀的工作原理是由水流運(yùn)動(dòng)符合能量方程得知，水流在流動(dòng)的過程中，位置水頭、壓強(qiáng)水頭和流速水頭是可以相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)某處的位置水頭較高，流速較大時(shí)，就可能出現(xiàn)負(fù)壓，正是由于這個(gè)原因，單分叉管道10高出實(shí)驗(yàn)管道3，當(dāng)水流通過文丘里管11時(shí)，由于文丘里管11的喉道位置高、過水?dāng)嗝婷娣e小，流速大，在文丘里管11中相對(duì)壓強(qiáng)為負(fù)壓強(qiáng)，此負(fù)壓強(qiáng)可以通過U形壓差計(jì)21測(cè)出。當(dāng)水流通過雙分叉管道15時(shí)，其為一并聯(lián)管道，并聯(lián)管道兩端的水頭損失相同，兩個(gè)直徑相同、過流量相同的分叉管道對(duì)應(yīng)的測(cè)壓管水頭相等。為了測(cè)量水頭損失，在雙分叉管道15的兩端各設(shè)一個(gè)測(cè)壓嘴9 ;為了演示兩個(gè)直徑相同、過流量相同的分叉管道對(duì)應(yīng)的測(cè)壓管水頭相等，在上下叉管上各設(shè)置了 4個(gè)對(duì)應(yīng)的測(cè)壓嘴9。本實(shí)用新型裝置的操作步驟是步驟I、將各測(cè)壓管16的下端和各測(cè)壓嘴9通過軟管對(duì)應(yīng)連接，記錄實(shí)驗(yàn)管道3、單分叉管道10、雙分叉管道15和文丘里管11的直徑。步驟2、打開電磁流量計(jì)4的開關(guān)31，將儀器預(yù)熱15分鐘，給盛水容器26裝滿水。步驟3、打開水泵2，打開上游調(diào)節(jié)閥門7、單分叉管道調(diào)節(jié)閥門12、分叉管調(diào)節(jié)閥門13和下游調(diào)節(jié)閥門29，使管道充滿水。步驟4、關(guān)閉下游調(diào)節(jié)閥門29，打開排氣管24上的排氣閥門25，將測(cè)壓管16中的空氣排出。步驟5、打開下游調(diào)節(jié)閥門29，逐漸關(guān)小上游調(diào)節(jié)閥門7，使測(cè)壓管16中的水頭下降到測(cè)壓排17的底部位置，關(guān)閉排氣閥門25，關(guān)閉下游調(diào)節(jié)閥門29，可以看到測(cè)壓管16中的水面上升到測(cè)壓排17的某一位置，如果測(cè)壓管16中的空氣已排干凈，則所有測(cè)壓管的水頭線各自相齊平，如果不相齊平，說明空氣沒有排完，還需繼續(xù)排氣。步驟6、完全打開上游調(diào)節(jié)閥門7，打開下游調(diào)節(jié)閥門29，關(guān)閉壓力管道調(diào)節(jié)閥門12，使水流從雙分叉管道15流出。步驟7、待水流穩(wěn)定后，通過電磁流量計(jì)4測(cè)流量，用鋼尺測(cè)量各測(cè)壓管16的水頭高度。步驟8、調(diào)節(jié)下游調(diào)節(jié)閥門29，使流量逐漸減小，重復(fù)步驟7多次。步驟9、雙分叉管道15實(shí)驗(yàn)完成后，打開單分叉管道調(diào)節(jié)閥門12，關(guān)閉分叉管調(diào)節(jié)閥門13，逐漸打開下游調(diào)節(jié)閥門29，打開吸水管18上的吸管閥門19，觀察盛水容器26中的水被抽入吸水管18中。步驟10、關(guān)閉吸水管18上的吸管閥門19，待水流穩(wěn)定后，用電磁流量計(jì)4測(cè)量流量，用測(cè)壓管測(cè)量單分叉管道10的測(cè)壓管水頭高度，用U形壓差計(jì)21測(cè)量U形管中的液面高差，此高差即為文丘里管11的負(fù)壓值。步驟11、調(diào)節(jié)下游調(diào)節(jié)閥門29，重復(fù)步驟10多次。步驟12、實(shí)驗(yàn)結(jié)束后將儀器恢復(fù)原狀。 步驟13、對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算。
權(quán)利要求1.一種負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，其特征在于，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)(32)，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(32)的下方設(shè)置有供水箱(I)，所述供水箱(I)內(nèi)安裝有水泵(2)，所述水泵(2)上連接有試驗(yàn)管道(3)，所述試驗(yàn)管道(3)上安裝有電磁流量計(jì)(4)，所述電磁流量計(jì)(4)上連接有電磁流量計(jì)顯示儀(5)和開關(guān)(31)，所述試驗(yàn)管道(3)上安裝有上游調(diào)節(jié)閥門(7)， 所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(32)的上方設(shè)置有單分叉管道(10)和雙分叉管道(15)，所述單分叉管道(10)位于試驗(yàn)管道(3)和雙分叉管道(15)的上方，所述單分叉管道(10)的中部設(shè)置有文丘里管(11)，所述單分叉管道(10)和雙分叉管道(15)進(jìn)水端均與試驗(yàn)管道(3)并聯(lián)連接，所述單分叉管道(10)和雙分叉管道(15)的出水端均與退水管道(30)相連接，所述退水管道(30)的另一端通向供水箱(I)，所述單分叉管道(10)上位于文丘里管(11)的后方安裝有單分叉管道調(diào)節(jié)閥門(12)，所述雙分叉管道(15)的進(jìn)水端安裝有分叉管調(diào)節(jié)閥門(13)，所述退水管道(30)上安裝有下游調(diào)節(jié)閥門(29)，所述試驗(yàn)管道(3)、退水管道(30)、以及單分叉管道(10)和雙分叉管道(15)上均勻布設(shè)有多個(gè)測(cè)壓嘴(9)， 所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(32)的上方還設(shè)置有多個(gè)豎直方向的測(cè)壓管(16)，所述各測(cè)壓管(16)的下端用于和各測(cè)壓嘴(9)對(duì)應(yīng)連接，所述各測(cè)壓管(16)的上端均與排氣通道(23)相通，所述排氣通道(23)通過排氣管(24)與外部大氣相通，所述排氣管(24)上安裝有排氣閥門(25)，所述文丘里管(11)的中部豎直向下連通設(shè)置有吸水管(18)，所述吸水管(18)上安裝有吸管閥門(19)，所述吸水管(18)的下部伸入在盛水容器(26)中，所述吸水管(18)的中部通過接頭(20)連接有U形壓差計(jì)(21)。
2.按照權(quán)利要求I所述的負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，其特征在于，所述U形壓差計(jì)(21)的兩臂之間安裝有測(cè)尺(22)。
3.按照權(quán)利要求2所述的負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(32)上方安裝有一測(cè)壓排(17)，各測(cè)壓管(16)、吸水管(18)、U形壓差計(jì)(21)、測(cè)尺(22)、排氣通道(23)均安裝在測(cè)壓排(17)上，所述測(cè)壓排(17)上固定有多個(gè)測(cè)壓排支撐(27)，所述各測(cè)壓排支撐(27)均通過固定螺栓(28)與實(shí)驗(yàn)臺(tái)(32)固定連接。
4.按照權(quán)利要求I所述的負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，其特征在于，所述雙分叉管道(15)的前后兩端均安裝有叉管法蘭(14)。
5.按照權(quán)利要求I所述的負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，其特征在于，所述試驗(yàn)管道(3)上位于上游調(diào)節(jié)閥門(7)的后方、以及退水管道(30)上位于下游調(diào)節(jié)閥門(29)的前方均設(shè)置有法蘭⑶。
6.按照權(quán)利要求I所述的負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)(32)上安裝有多個(gè)用于支撐試驗(yàn)管道(3)和雙分叉管道(15)的管道支撐(6)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種負(fù)壓和叉管綜合試驗(yàn)儀，包括實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的下方設(shè)置有帶水泵的供水箱，水泵上連接有試驗(yàn)管道，試驗(yàn)管道上安裝有電磁流量計(jì)，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的上方設(shè)置有單分叉管道和雙分叉管道，單分叉管道位于試驗(yàn)管道和雙分叉管道的上方，單分叉管道中部設(shè)置有文丘里管，單分叉管道和雙分叉管道進(jìn)水端均與試驗(yàn)管道并聯(lián)連接，且出水端均與退水管道、相連接，各管道上均勻布設(shè)有多個(gè)測(cè)壓嘴，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的上方還設(shè)置有多個(gè)測(cè)壓管，各測(cè)壓管的下端用于和各測(cè)壓嘴對(duì)應(yīng)連接，各測(cè)壓管上端均通過排氣通道與外部大氣相通，文丘里管連通設(shè)置有吸水管，吸水管伸入在盛水容器中，吸水管還連接有U形壓差計(jì)。本實(shí)用新型能用于并聯(lián)管道和文丘里管的負(fù)壓試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G09B23/12GK202584504SQ201220128029
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者張志昌, 劉亞菲 申請(qǐng)人:西安理工大學(xué)