專利名稱：負壓和叉管綜合試驗儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于流體力學試驗儀器技術領域，具體涉及一種負壓和叉管綜合試驗儀。
背景技術：
負壓在水利工程、流體機械、醫療等領域應用非常廣泛，因此對管道和明渠中負壓的研究是流體力學的重要內容。有壓管流是管道水力學的重要內容，有壓管道有短管和長管之分，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。在流體力學的實驗中主要包括兩類做短管實驗的局部阻力系數 實驗儀、文丘里管實驗儀、孔板實驗儀等，或者做長管實驗的有沿程阻力系數實驗儀、雷諾實驗儀等。根據管線的布置，有壓管道又有簡單管道和復雜管道之分。當管徑沿程不變且沒有分支的管道稱為簡單管道。由兩根以上的管道組成的管系稱為復雜管道，在管系中，還分為串聯管道和并聯管道。目前，對于并聯管道的實驗儀器很少。對于負壓儀器的研制主要是測定虹吸管的負壓，虹吸管是一種自流管。實際工程中，使用水泵供水的有壓管道，當管道位置較高、流速較大時也會出現負壓。在管道水力學中，并聯管道是教學的重要內容，但這方面的教學儀器卻很少見到。
發明內容本實用新型的目的是提供一種負壓和叉管綜合試驗儀，能用于并聯管道和文丘里管的負壓試驗。本實用新型所采用的技術方案是，一種負壓和叉管綜合試驗儀，其特征在于，包括實驗臺，實驗臺的下方設置有供水箱，供水箱內安裝有水泵，水泵上連接有試驗管道，試驗管道上安裝有電磁流量計，電磁流量計上連接有電磁流量計顯示儀和開關，試驗管道上安裝有上游調節閥門，實驗臺的上方設置有單分叉管道和雙分叉管道，單分叉管道位于試驗管道和雙分叉管道的上方，單分叉管道的中部設置有文丘里管，單分叉管道和雙分叉管道進水端均與試驗管道并聯連接，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節閥門，雙分叉管道的進水端安裝有分叉管調節閥門，退水管道上安裝有下游調節閥門，試驗管道、退水管道、以及單分叉管道和雙分叉管道上均勻布設有多個測壓嘴，實驗臺的上方還設置有多個豎直方向的測壓管，各測壓管的下端用于和各測壓嘴對應連接，各測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。U形壓差計的兩臂之間安裝有測尺。實驗臺上方安裝有一測壓排，各測壓管、吸水管、U形壓差計、測尺、排氣通道均安裝在測壓排上，測壓排上固定有多個測壓排支撐，各測壓排支撐均通過固定螺栓與實驗臺固定連接。雙分叉管道的前后兩端均安裝有叉管法蘭。試驗管道上位于上游調節閥門的后方、以及退水管道上位于下游調節閥門的前方均設置有法蘭。實驗臺上安裝有多個用于支撐試驗管道和雙分叉管道的管道支撐。本實用新型負壓和叉管綜合試驗儀的有益效果是能用于觀察負壓現象，測量文 丘里管的負壓高度以及單分叉管道的沿程壓強分布；還能用于測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，驗證雙分叉管道兩端的水頭損失是否相等，對應測壓管的水頭是否相等。本實用新型儀器體積小、結構簡單，制造容易，精度高，操作方便。
圖I是本實用新型負壓和叉管綜合試驗儀的結構示意圖；圖2是圖I的俯視圖；其中，1.供水箱,2.水泵,3.實驗管道,4.電磁流量計,5.電磁流量計顯示儀，6.管道支撐，7.上游調節閥門，8.法蘭，9.測壓嘴，10.單分叉管道，11.文丘里管，12單分叉管道調節閥門，13.分叉管調節閥門，14.叉管法蘭，15.雙分叉管道，16.測壓管，17.測壓排，18.吸水管，19.吸管閥門，20.接頭，21. U形壓差計，22.測尺，23.排氣通道，24.排氣管，25.排氣閥門，26.盛水容器，27.測壓排支撐，28.固定螺栓，29.下游調節閥門，30.退水管道，31.開關，32.實驗臺。
具體實施方式
如圖I和圖2所示，本實用新型負壓和叉管綜合試驗儀，包括實驗臺32，實驗臺32的下方設置有供水箱1，供水箱I內安裝有水泵2，水泵2上連接有試驗管道3，試驗管道3上安裝有電磁流量計4，電磁流量計4上連接有電磁流量計顯示儀5和開關31，試驗管道3上安裝有上游調節閥門7。實驗臺32的上方設置有單分叉管道10和雙分叉管道15。單分叉管道10位于試驗管道3和雙分叉管道15的上方，單分叉管道10的中部設置有文丘里管11。單分叉管道10和雙分叉管道15進水端均與試驗管道3并聯連接，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節閥門12，雙分叉管道15的進水端安裝有分叉管調節閥門13，退水管道30上安裝有下游調節閥門29。試驗管道3、退水管道30、以及單分叉管道10和雙分叉管道15上均勻布設有多個測壓嘴9。實驗臺32的上方還設置有多個豎直方向的測壓管16，各測壓管16的下端用于和各測壓嘴9通過軟管對應連接，各測壓管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，當文丘里管11內的壓強為負壓時，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21，以測量文丘里管11內的
真空度。U形壓差計21的兩臂之間安裝有測尺22。實驗臺32上方安裝有一測壓排17，各測壓管16、吸水管18、U形壓差計21、測尺22、排氣通道23均安裝在測壓排17上。為了固定測壓排17，測壓排17上固定有多個測壓排支撐27，各測壓排支撐27均通過固定螺栓28與實驗臺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。試驗管道3上位于上游調節閥門7的后方、以及退水管道30上位于下游調節閥門29的前方均設置有法蘭8。叉管法蘭14和法蘭8的設置，是為了方便更換不同直徑的管道。實驗臺32上安裝有多個用于支撐試驗管道3和雙分叉管道15的管道支撐6。本實用新型負壓和叉管綜合試驗儀的工作原理是由水流運動符合能量方程得知，水流在流動的過程中，位置水頭、壓強水頭和流速水頭是可以相互轉化的。當某處的位置水頭較高，流速較大時，就可能出現負壓，正是由于這個原因，單分叉管道10高出實驗管道3，當水流通過文丘里管11時，由于文丘里管11的喉道位置高、過水斷面面積小，流速大，在文丘里管11中相對壓強為負壓強，此負壓強可以通過U形壓差計21測出。當水流通過雙分叉管道15時，其為一并聯管道，并聯管道兩端的水頭損失相同，兩個直徑相同、過流量相同的分叉管道對應的測壓管水頭相等。為了測量水頭損失，在雙分叉管道15的兩端各設一個測壓嘴9 ;為了演示兩個直徑相同、過流量相同的分叉管道對應的測壓管水頭相等，在上下叉管上各設置了 4個對應的測壓嘴9。本實用新型裝置的操作步驟是步驟I、將各測壓管16的下端和各測壓嘴9通過軟管對應連接，記錄實驗管道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4的開關31，將儀器預熱15分鐘，給盛水容器26裝滿水。步驟3、打開水泵2，打開上游調節閥門7、單分叉管道調節閥門12、分叉管調節閥門13和下游調節閥門29，使管道充滿水。步驟4、關閉下游調節閥門29，打開排氣管24上的排氣閥門25，將測壓管16中的空氣排出。步驟5、打開下游調節閥門29，逐漸關小上游調節閥門7，使測壓管16中的水頭下降到測壓排17的底部位置，關閉排氣閥門25，關閉下游調節閥門29，可以看到測壓管16中的水面上升到測壓排17的某一位置，如果測壓管16中的空氣已排干凈，則所有測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，還需繼續排氣。步驟6、完全打開上游調節閥門7，打開下游調節閥門29，關閉壓力管道調節閥門12，使水流從雙分叉管道15流出。步驟7、待水流穩定后，通過電磁流量計4測流量，用鋼尺測量各測壓管16的水頭高度。步驟8、調節下游調節閥門29，使流量逐漸減小，重復步驟7多次。步驟9、雙分叉管道15實驗完成后，打開單分叉管道調節閥門12，關閉分叉管調節閥門13，逐漸打開下游調節閥門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、關閉吸水管18上的吸管閥門19，待水流穩定后，用電磁流量計4測量流量，用測壓管測量單分叉管道10的測壓管水頭高度，用U形壓差計21測量U形管中的液面高差，此高差即為文丘里管11的負壓值。步驟11、調節下游調節閥門29，重復步驟10多次。步驟12、實驗結束后將儀器恢復原狀。 步驟13、對測量數據進行分析計算。
權利要求1.一種負壓和叉管綜合試驗儀，其特征在于，包括實驗臺(32)，所述實驗臺(32)的下方設置有供水箱(I)，所述供水箱(I)內安裝有水泵(2)，所述水泵(2)上連接有試驗管道(3)，所述試驗管道(3)上安裝有電磁流量計(4)，所述電磁流量計(4)上連接有電磁流量計顯示儀(5)和開關(31)，所述試驗管道(3)上安裝有上游調節閥門(7)， 所述實驗臺(32)的上方設置有單分叉管道(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)的中部設置有文丘里管(11)，所述單分叉管道(10)和雙分叉管道(15)進水端均與試驗管道(3)并聯連接，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節閥門(12)，所述雙分叉管道(15)的進水端安裝有分叉管調節閥門(13)，所述退水管道(30)上安裝有下游調節閥門(29)，所述試驗管道(3)、退水管道(30)、以及單分叉管道(10)和雙分叉管道(15)上均勻布設有多個測壓嘴(9)， 所述實驗臺(32)的上方還設置有多個豎直方向的測壓管(16)，所述各測壓管(16)的下端用于和各測壓嘴(9)對應連接，所述各測壓管(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(21)。
2.按照權利要求I所述的負壓和叉管綜合試驗儀，其特征在于，所述U形壓差計(21)的兩臂之間安裝有測尺(22)。
3.按照權利要求2所述的負壓和叉管綜合試驗儀，其特征在于，所述實驗臺(32)上方安裝有一測壓排(17)，各測壓管(16)、吸水管(18)、U形壓差計(21)、測尺(22)、排氣通道(23)均安裝在測壓排(17)上，所述測壓排(17)上固定有多個測壓排支撐(27)，所述各測壓排支撐(27)均通過固定螺栓(28)與實驗臺(32)固定連接。
4.按照權利要求I所述的負壓和叉管綜合試驗儀，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.按照權利要求I所述的負壓和叉管綜合試驗儀，其特征在于，所述試驗管道(3)上位于上游調節閥門(7)的后方、以及退水管道(30)上位于下游調節閥門(29)的前方均設置有法蘭⑶。
6.按照權利要求I所述的負壓和叉管綜合試驗儀，其特征在于，所述實驗臺(32)上安裝有多個用于支撐試驗管道(3)和雙分叉管道(15)的管道支撐(6)。
專利摘要本實用新型公開了一種負壓和叉管綜合試驗儀，包括實驗臺，實驗臺的下方設置有帶水泵的供水箱，水泵上連接有試驗管道，試驗管道上安裝有電磁流量計，實驗臺的上方設置有單分叉管道和雙分叉管道，單分叉管道位于試驗管道和雙分叉管道的上方，單分叉管道中部設置有文丘里管，單分叉管道和雙分叉管道進水端均與試驗管道并聯連接，且出水端均與退水管道、相連接，各管道上均勻布設有多個測壓嘴，實驗臺的上方還設置有多個測壓管，各測壓管的下端用于和各測壓嘴對應連接，各測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。本實用新型能用于并聯管道和文丘里管的負壓試驗。
文檔編號G09B23/12GK202584504SQ201220128029
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月30日 優先權日2012年3月30日
發明者張志昌, 劉亞菲 申請人:西安理工大學