一种多重稳定的串联管道沿程阻力实验仪的制作方法

本实用新型涉及实验量测仪器，尤其涉及一种具有多重稳定的串联管道沿程阻力实验仪。

背景技术：

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，严重影响实验的准确性。而且以往的仪器只能测得单根管道的数据，在探求流速与沿程损失的时候需要进行多次操作，实验繁琐，不利于现代化教学与学习。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多重稳定的串联管道沿程阻力实验仪，并提供一种克服上述缺陷的沿程阻力实验仪器。

本实用新型所采用的具体技术方案如下：

一种多重稳定的串联管道沿程阻力实验仪，其包括自循环供水器、上水管、稳流水箱、串联试验管道、回水装置和回水管；所述自循环供水器内部设有水泵；所述稳流水箱内部设有竖直放置的阻流板和稳流板，所述阻流板和稳流板将稳流水箱分隔成进水腔室、出水腔室和溢流腔室，出水腔室和溢流腔室分别位于进水腔室的两侧，出水腔室与进水腔室之间通过稳流板分隔，溢流腔室与进水腔室之间通过阻流板分隔；所述阻流板和稳流板的两侧及下端分别与稳流水箱侧壁及底部相连；所述阻流板上端低于稳流水箱顶部，留有溢流通道；所述稳流板上端高于水面高度，稳流板上开设有若干贯通的稳水孔；所述进水腔室底部有进水口，水泵的出口通过上水管与所述进水口相连；所述溢流腔室的底部设有溢流口，所述溢流口通过溢流管与自循环供水器相连；所述出水腔室的稳流水箱侧壁上设有出水口，所述出水口通过连接管与串联试验管道相连通；所述串联试验管道尾部沿水流方向依次设有流量调节阀和出水弯嘴，所述出水弯嘴下方设有用于收集出水的回水装置，所述回水装置通过连接回水管与自循环供水器连通。

作为优选，所述水泵上设有变频调速器，通过变频调速器控制水泵供水。

作为优选，所述串联试验管道包括串联连接的三根不同管径的试验管道，在每根所述试验管道上分别设有两处测压点。

进一步，所述测压点分别与外接的测压架上对应的压差计连接。

更进一步的，所述压差计旁设有刻度尺供读数。

作为优选，所述串联试验管道的流量调节阀和出水弯嘴之间设有测流点。

进一步的，所述测流点与外部的数显流量仪连接。

作为优选，所述连接管为漏斗状两端开口的装置，开口直径较大的一端与稳流水箱出水口连接，另一端与串联试验管道进水口连接。

作为优选，所述串联试验管道与连接管之间通过可拆性方式安装。

作为优选，所述回水装置为顶部开口的容器。

本实用新型相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)多种实验管道串联布局，各管道间沿程损失可以一次性得到，精确又方便的探究流速与沿程损失之间的关系，且便于直观比较；

2)由于仪器使用串联管路布局，一台流量计服务全程，既可以节约成本，也使得各管道间的流量计量采用同一线性计量，避免由于设备精度造成的相对误差；

3)通过变频技术调节水泵，可直接调节流速，便捷稳定，实验数据更加稳定可靠；

4)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是本实用新型实验仪的结构示意图；

图2为本实用新型实验仪外接的测压架及压差计的结构示意图。

图中附图标记为：自循环供水器1，水泵2，变频调速器3，上水管4，阻流板5，稳流水箱6，稳流板7，连接管8，压差计9，刻度尺10，测压架11，串联试验管道12，测压点13，流量调节阀14，测流点15，出水弯嘴16，回水装置17，回水管18，数显流量仪19，溢流管20。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明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，为一种多重稳定的串联管道沿程阻力实验仪，其包括自循环供水器1、上水管4、稳流水箱6、串联试验管道12、回水装置17和回水管18。

自循环供水器1的作用是存储试验用水，自循环供水器1内部设有水泵2，通过水泵2将试验用水供给到稳流水箱6中。

稳流水箱6内部设有竖直放置的阻流板5和稳流板7，阻流板5和稳流板7之间具有一定间距，通过阻流板5和稳流板7将稳流水箱6分隔成进水腔室、出水腔室和溢流腔室。其中，出水腔室和溢流腔室分别位于进水腔室的两侧，出水腔室与进水腔室之间通过稳流板7分隔，溢流腔室与进水腔室之间通过阻流板5分隔。阻流板5和稳流板7的两侧及下端分别与稳流水箱6侧壁及底部相连。阻流板5上端低于稳流水箱6顶部，因此阻流板5与稳流水箱6顶部之间形成了溢流通道，当进水腔室中的液位逐渐上升至阻流板5顶部时，其可以通过阻流板5顶部溢流进入溢流腔室中。稳流板7上端高于水面高度，稳流板7上开设有若干贯通的稳水孔，稳流板7的作用是对从进水腔室向出水腔室流动的水流进行稳定，当水流经过稳水孔时，受限于稳水孔的孔径，可以消除水流的湍流动能，保持平稳流动状态，减少后续试验管道中的水头波动。进水腔室底部有进水口，水泵2的出口通过上水管4与进水口相连；溢流腔室的底部设有溢流口，溢流口通过溢流管20与自循环供水器1相连，多余的水流可以通过溢流管20回流到自循环供水器1中重复使用。出水腔室的稳流水箱6侧壁上设有出水口，出水口上连通有一条连接管8，通过连接管8可以与不同的串联试验管道12相连，进行特定的水力学试验。为了便于更换，串联试验管道12与连接管8之间最好通过可拆性方式安装。串联试验管道12上安装有流量调节阀14，用于调节其管内流量，串联试验管道12的尾部设有出水弯嘴16，出水弯嘴16下方设有用于收集出水的回水装置17。回水装置17为一个顶部开口的水箱，回水装置17通过连接回水管18与自循环供水器1连通，将回收的水进行回用。

在该装置中，水泵2上可以设有变频调速器3，通过变频调速器3控制水泵2供水的流量大小。

在该装置中，连接管8可以采用一条漏斗状两端开口的装置，开口直径较大的一端与稳流水箱6出水口连接，另一端与串联试验管道12进水口连接。

该串联试验管道12包括串联连接的三根不同管径的试验管道，在每根试验管道上分别设有两处测压点13，三根试验管道共计3组。如图2所示，测压点13分别与外接的测压架11上对应的压差计9连接，压差计9旁设有刻度尺10，通过刻度尺10的刻度可以获得每组压差计的读数。串联试验管道12的流量调节阀14和出水弯嘴16之间还设有一处测流点15，测流点15与外部的数显流量仪19连接，通过数显流量仪19可以得出该处水流流速。

上述实验仪的工作过程及原理如下：

首先将自循环供水器1内蓄满水，接通电源开启水泵2，通过调节变频调速器3控制水泵2以改变水流进入上水管4的流速，水流通过上水管4进入稳流水箱6。通过稳流水箱6中阻流板5的阻隔作用，水流向着稳流板7一侧流动，稳流板7是为了消除刚进入稳流水箱6水体的表面波动；流经稳流板7的水体通过连接管8作用，进一步减缓流速，有利于水流进入串联试验管道12后记录压差计9和数显流量仪19等相关数据。通过设置在串联试验管道12上的流量调节阀14和数显流量仪19可以调节水流流速至需要位置；通过压差计9旁的刻度尺10读数可以得到压力数值。流经串联试验管道12的水体经过回水装置17与回水管18的引导作用回流至自循环供水器1。

在稳流水箱6内，随着试验的进行，水面逐渐升高，当水面超过阻流板5高度时会从稳流水箱6的b部分溢流至a部分，溢流的水体通过溢流口和溢流管道的引导作用，流回自循环供水器1，以备下次使用。

随着仪器使用年限的增长，实验管道内可能有异物附着，影响管径。也可能测压点受异物阻碍影响压差的测量精度。这种情况需要清洗实验管道，以确保实验精度。

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。