支撑式自循环局部水头损失实验仪论文和设计-徐位欣

全文摘要

本实用新型公开了一种支撑式自循环局部水头损失实验仪。该实验仪具有自循环供水器、在自循环供水器内设有水泵。自循环供水器与实验管道由上水管相接。实验管道通过连接管路连接上水管，实验管道尾部连接出水弯管，出水弯管上设置出水阀门。出水弯管和正下方安装接水漏斗，接水漏斗通过回水管道和自循环供水器连接。实验管道上依次布置有多个静压测点，且静压测点分别通过连通管与测压架内各对应测压管相连。测压架上设有滑尺。本实用新型采用了独立自循环恒压供水系统，操作简便直观，且适合于现代教学要求，同时也节省了实验布置场地。

主设计要求

1.一种支撑式自循环局部水头损失实验仪，其特征在于，包括自循环供水器(1)；所述自循环供水器(1)内设有水泵(2)；水泵(2)出口连接竖直设置的上水管(8)下端；所述上水管(8)通过H型固定架固定支撑；上水管(8)上端连接一水平管道，组成T型管路，连接处还设有一二位三通阀(9)；所述水平管道两端分别通过直角弯头连于水平放置的实验管道(10)两端；所述实验管道(10)由粗管段及细管段两个管段连接而组成突扩管道；所述实验管道(10)上布置有若干个静压测点，且每个静压测点分别与一个测压管(15)相连；所述测压管(15)均平行放置于测压架(16)内，且还设有一个与测压管(15)平行的滑尺(17)；所述实验管道(10)两端还分别与第一出水弯管(5)及第二出水弯管(12)相连；所述第一出水弯管(5)及第二出水弯管(12)上分别设有第一出水阀门(6)与第二出水阀门(11)；所述第一出水弯管(5)及第二出水弯管(12)的出水口朝下，且其出水口下方分别设置第一接水漏斗(3)与第二接水漏斗(14)；所述第一接水漏斗(3)与第二接水漏斗(14)均固定于H型固定架上，且分别通过第一回水管道(7)与第二回水管道(13)连接自循环供水器(1)。

设计方案

2.如权利要求1所述的支撑式自循环局部水头损失实验仪，其特征在于，所述实验管道(10)的粗管段及细管段长度相等。

3.如权利要求1所述的支撑式自循环局部水头损失实验仪，其特征在于，所述静压测点的数量为10个。

4.如权利要求3所述的支撑式自循环局部水头损失实验仪，其特征在于，所述静压测点中的5个位于粗管段上，另外5个位于细管段上。

5.如权利要求4所述的支撑式自循环局部水头损失实验仪，其特征在于，位于粗管段及细管段上静压测点的间距均等同于各自所处管道的直径。

6.如权利要求1所述的支撑式自循环局部水头损失实验仪，其特征在于，所述水泵(2)与无极可控硅调速器(4)相连。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于化工实验仪器领域，尤其涉及一种支撑式自循环局部水头损失实验仪。

背景技术

由局部边界急剧改变导致水流结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而引起的水头损失称为局部水头损失，其物理意义是:流体经局部阻碍时，因惯性作用，主流与壁面脱离，其间形成漩涡区，漩涡区流体质点强烈紊动，消耗大量能量；此时漩涡区质点不断被主流带向下游，加剧下游一定范围内主流的紊动，从而加大能量损失；局部阻碍附近，流速分布不断调整，也将造成能量损失。

本局部阻力验仪是专门用于进行局部阻力的实验的实验仪器。然而如今的实验仪器无法很好的表示出局部管道中完整的水头线，与理想水头线有很大的差别。

传统局部阻力实验仪还存在着以下弊端：其一，实验必须在恒压条件下进行，为有一恒压水位，必需有一个较大型的供水系统和溢流系统,占地面积大；其二，受振动干扰较大，水体一时难以达到稳定；其三，管路复杂，操作烦琐，不便于进行现代实验教学。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术缺陷，并提供一种支撑式自循环局部水头损失实验仪。

其具体技术方案为：

一种支撑式自循环局部水头损失实验仪，包括自循环供水器；所述自循环供水器内设有水泵；水泵出口连接竖直设置的上水管下端；所述上水管通过H型固定架固定支撑；上水管上端连接一水平管道，组成T型管路，连接处还设有一二位三通阀；所述水平管道两端分别通过直角弯头连于水平放置的实验管道两端；由粗管段及细管段两个管段连接而组成突扩管道；所述实验管道上布置有若干个静压测点，且每个静压测点分别与一个测压管相连；所述测压管均平行放置于测压架内，且还设有一个与测压管平行的滑尺；所述实验管道两端还分别与第一出水弯管及第二出水弯管相连；所述第一出水弯管及第二出水弯管上分别设有第一出水阀门与第二出水阀门；所述第一出水弯管及第二出水弯管的出水口朝下，且其出水口下方分别设置第一接水漏斗与第二接水漏斗；所述第一接水漏斗与第二接水漏斗均固定于H型固定架上，且分别通过第一回水管道与第二回水管道连接自循环供水器。

上述实验仪中的管路，例如实验管道、水平管道等等均通过上水管支撑，所述上水管又由H型固定架固定支撑。

作为优选，所述实验管道的粗管段及细管段长度相等。

作为优选，所述静压测点的数量为10个。

作为优选，所述静压测点中的5个位于粗管段上，另外5个位于细管段上。

作为优选，位于粗管段及细管段上静压测点的间距均等同于各自所处管道的直径。

作为优选，所述水泵与无极可控硅调速器相连。可以通过无极可控硅调速器控制水泵的功率。

本实用新型的有益效果为：

1)将其整个实验系统缩小简化，并通过H型支撑架支撑，使其成为一整体，便于移动；而且操作简便直观，适合于现代教学要求，同时也节省了实验布置场地；

2)运用新型测量系统，使实验仪更加容易操作，且数据读取更加方便精确；

3)采用了独立自循环恒压供水系统，可以重复利用实验水体，有益于节约资源。

4)通过二位三通阀控制水流方向，从而改变实验管路内的水流方向；使用同一管路就可以测量突缩及突扩两种不同的状态下的水头损失。

附图说明

图1为支撑式自循环局部水头损失实验仪结构示意图。

图2为测压架的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示为一种支撑式自循环局部水头损失实验仪的较佳实施方式。其包括自循环供水器1。所述自循环供水器1内设有水泵2。所述水泵2与无极可控硅调速器4相连。可以通过无极可控硅调速器4控制水泵2的功率。水泵2出口连接竖直设置的上水管8下端。所述上水管8通过H型固定架固定支撑，H型固定架整体呈H型，底部支撑于地面上，上水管8由固定件中部的水平杆件固定夹持。上水管8上端连接一水平管道，组成T型管路，连接处还设有一个二位三通阀9。

水平管道两端分别通过直角弯头连于水平放置的实验管道10两端。实验管道10由粗管段及细管段两个管段连接而组成突扩管道，此处粗管段及细管段仅用于相对比较，其实际的管径可根据需要调整，只要两者的交接位置能够具有突扩的管径突变即可。实验管道10的粗管段及细管段长度相等。实验管道10上布置有10个静压测点，且每个静压测点分别与一个测压管15相连。测点是一个连通管道内腔的接口，能够将管道内的压力传导出来。而测压管15是垂直布置的直管，两端均开口，其中的液位高度能够反映测点位置的水头。静压测点中的5个位于粗管段上，另外5个位于细管段上。粗管段及细管段上静压测点的间距均等同于各自所处管道的直径。

测压管15均平行并排放置于测压架16内，且还设有一个与测压管15平行的滑尺17，如图2所示。实验管道10两端还分别与第一出水弯管5及第二出水弯管12相连。第一出水弯管5及第二出水弯管12上分别设有第一出水阀门6与第二出水阀门11。上述实验仪中的管路，例如实验管道、水平管道等等，均通过上水管8支撑，所述上水管8又由H型固定架固定支撑。

第一出水弯管5及第二出水弯管12的出水口朝下，且其出水口下方分别设置第一接水漏斗3与第二接水漏斗14。第一接水漏斗3与第二接水漏斗14均固定于H型固定架上，且分别通过第一回水管道7与第二回水管道13连接自循环供水器1。

实验原理：

1)由于流体边界的急剧变化所产生的阻力称局部阻力，克服局部阻力引起的水头损失称局部水头损失。

2)从内部机理上局部阻力或是由于边界面积大小变化引起的边界层分离现象产生，或是流动方向改变时形成的螺旋流动造成，或者两盒都存在螺旋流动造成的局部阻力，通常，局部水头损失用局部阻力系数和流速水头的乘积表示，即

突然扩大的局部水头损失与阻力系数：

设计图

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