专利名称：负压和叉管综合试验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流体力学试验仪器技术领域，具体涉及一种负压和叉管综合试验仪。
背景技术：
负压在水利工程、流体机械、医疗等领域应用非常广泛，因此对管道和明渠中负压的研究是流体力学的重要内容。有压管流是管道水力学的重要内容，有压管道有短管和长管之分，前者是指局部水头损失和流速水头与沿程水头损失相比不能忽略，必须同时考虑的管道，后者是指以沿程水头损失为主的管道。在流体力学的实验中主要包括两类做短管实验的局部阻力系数 实验仪、文丘里管实验仪、孔板实验仪等，或者做长管实验的有沿程阻力系数实验仪、雷诺实验仪等。根据管线的布置，有压管道又有简单管道和复杂管道之分。当管径沿程不变且没有分支的管道称为简单管道。由两根以上的管道组成的管系称为复杂管道，在管系中，还分为串联管道和并联管道。目前，对于并联管道的实验仪器很少。对于负压仪器的研制主要是测定虹吸管的负压，虹吸管是一种自流管。实际工程中，使用水泵供水的有压管道，当管道位置较高、流速较大时也会出现负压。在管道水力学中，并联管道是教学的重要内容，但这方面的教学仪器却很少见到。
发明内容本实用新型的目的是提供一种负压和叉管综合试验仪，能用于并联管道和文丘里管的负压试验。本实用新型所采用的技术方案是，一种负压和叉管综合试验仪，其特征在于，包括实验台，实验台的下方设置有供水箱，供水箱内安装有水泵，水泵上连接有试验管道，试验管道上安装有电磁流量计，电磁流量计上连接有电磁流量计显示仪和开关，试验管道上安装有上游调节阀门，实验台的上方设置有单分叉管道和双分叉管道，单分叉管道位于试验管道和双分叉管道的上方，单分叉管道的中部设置有文丘里管，单分叉管道和双分叉管道进水端均与试验管道并联连接，单分叉管道和双分叉管道的出水端均与退水管道相连接，退水管道的另一端通向供水箱，单分叉管道上位于文丘里管的后方安装有单分叉管道调节阀门，双分叉管道的进水端安装有分叉管调节阀门，退水管道上安装有下游调节阀门，试验管道、退水管道、以及单分叉管道和双分叉管道上均匀布设有多个测压嘴，实验台的上方还设置有多个竖直方向的测压管，各测压管的下端用于和各测压嘴对应连接，各测压管的上端均与排气通道相通，排气通道通过排气管与外部大气相通，排气管上安装有排气阀门，文丘里管的中部竖直向下连通设置有吸水管，吸水管上安装有吸管阀门，吸水管的下部伸入在盛水容器中，吸水管的中部通过接头连接有U形压差计。U形压差计的两臂之间安装有测尺。实验台上方安装有一测压排，各测压管、吸水管、U形压差计、测尺、排气通道均安装在测压排上，测压排上固定有多个测压排支撑，各测压排支撑均通过固定螺栓与实验台固定连接。双分叉管道的前后两端均安装有叉管法兰。试验管道上位于上游调节阀门的后方、以及退水管道上位于下游调节阀门的前方均设置有法兰。实验台上安装有多个用于支撑试验管道和双分叉管道的管道支撑。本实用新型负压和叉管综合试验仪的有益效果是能用于观察负压现象，测量文 丘里管的负压高度以及单分叉管道的沿程压强分布；还能用于测量双分叉管道的沿程水头损失和双分叉管道两端的水头损失，验证双分叉管道两端的水头损失是否相等，对应测压管的水头是否相等。本实用新型仪器体积小、结构简单，制造容易，精度高，操作方便。
图I是本实用新型负压和叉管综合试验仪的结构示意图；图2是图I的俯视图；其中，1.供水箱,2.水泵,3.实验管道,4.电磁流量计,5.电磁流量计显示仪，6.管道支撑，7.上游调节阀门，8.法兰，9.测压嘴，10.单分叉管道，11.文丘里管，12单分叉管道调节阀门，13.分叉管调节阀门，14.叉管法兰，15.双分叉管道，16.测压管，17.测压排，18.吸水管，19.吸管阀门，20.接头，21. U形压差计，22.测尺，23.排气通道，24.排气管，25.排气阀门，26.盛水容器，27.测压排支撑，28.固定螺栓，29.下游调节阀门，30.退水管道，31.开关，32.实验台。
具体实施方式
如图I和图2所示，本实用新型负压和叉管综合试验仪，包括实验台32，实验台32的下方设置有供水箱1，供水箱I内安装有水泵2，水泵2上连接有试验管道3，试验管道3上安装有电磁流量计4，电磁流量计4上连接有电磁流量计显示仪5和开关31，试验管道3上安装有上游调节阀门7。实验台32的上方设置有单分叉管道10和双分叉管道15。单分叉管道10位于试验管道3和双分叉管道15的上方，单分叉管道10的中部设置有文丘里管11。单分叉管道10和双分叉管道15进水端均与试验管道3并联连接，单分叉管道10和双分叉管道15的出水端均与退水管道30相连接，退水管道30的另一端通向供水箱I。单分叉管道10上位于文丘里管11的后方安装有单分叉管道调节阀门12，双分叉管道15的进水端安装有分叉管调节阀门13，退水管道30上安装有下游调节阀门29。试验管道3、退水管道30、以及单分叉管道10和双分叉管道15上均匀布设有多个测压嘴9。实验台32的上方还设置有多个竖直方向的测压管16，各测压管16的下端用于和各测压嘴9通过软管对应连接，各测压管16的上端均与排气通道23相通，排气通道23通过排气管24与外部大气相通，排气管24上安装有排气阀门25。文丘里管11的中部竖直向下连通设置有吸水管18,吸水管18上安装有吸管阀门19,吸水管18的下部伸入在盛水容器26中，当文丘里管11内的压强为负压时，吸水管18能将盛水容器26中的水抽吸到文丘里管11中。吸水管18的中部通过接头20连接有U形压差计21，以测量文丘里管11内的
真空度。U形压差计21的两臂之间安装有测尺22。实验台32上方安装有一测压排17，各测压管16、吸水管18、U形压差计21、测尺22、排气通道23均安装在测压排17上。为了固定测压排17，测压排17上固定有多个测压排支撑27，各测压排支撑27均通过固定螺栓28与实验台32固定连接。双分叉管道15的前后两端均安装有叉管法兰14。试验管道3上位于上游调节阀门7的后方、以及退水管道30上位于下游调节阀门29的前方均设置有法兰8。叉管法兰14和法兰8的设置，是为了方便更换不同直径的管道。实验台32上安装有多个用于支撑试验管道3和双分叉管道15的管道支撑6。本实用新型负压和叉管综合试验仪的工作原理是由水流运动符合能量方程得知，水流在流动的过程中，位置水头、压强水头和流速水头是可以相互转化的。当某处的位置水头较高，流速较大时，就可能出现负压，正是由于这个原因，单分叉管道10高出实验管道3，当水流通过文丘里管11时，由于文丘里管11的喉道位置高、过水断面面积小，流速大，在文丘里管11中相对压强为负压强，此负压强可以通过U形压差计21测出。当水流通过双分叉管道15时，其为一并联管道，并联管道两端的水头损失相同，两个直径相同、过流量相同的分叉管道对应的测压管水头相等。为了测量水头损失，在双分叉管道15的两端各设一个测压嘴9 ;为了演示两个直径相同、过流量相同的分叉管道对应的测压管水头相等，在上下叉管上各设置了 4个对应的测压嘴9。本实用新型装置的操作步骤是步骤I、将各测压管16的下端和各测压嘴9通过软管对应连接，记录实验管道3、单分叉管道10、双分叉管道15和文丘里管11的直径。步骤2、打开电磁流量计4的开关31，将仪器预热15分钟，给盛水容器26装满水。步骤3、打开水泵2，打开上游调节阀门7、单分叉管道调节阀门12、分叉管调节阀门13和下游调节阀门29，使管道充满水。步骤4、关闭下游调节阀门29，打开排气管24上的排气阀门25，将测压管16中的空气排出。步骤5、打开下游调节阀门29，逐渐关小上游调节阀门7，使测压管16中的水头下降到测压排17的底部位置，关闭排气阀门25，关闭下游调节阀门29，可以看到测压管16中的水面上升到测压排17的某一位置，如果测压管16中的空气已排干净，则所有测压管的水头线各自相齐平，如果不相齐平，说明空气没有排完，还需继续排气。步骤6、完全打开上游调节阀门7，打开下游调节阀门29，关闭压力管道调节阀门12，使水流从双分叉管道15流出。步骤7、待水流稳定后，通过电磁流量计4测流量，用钢尺测量各测压管16的水头高度。步骤8、调节下游调节阀门29，使流量逐渐减小，重复步骤7多次。步骤9、双分叉管道15实验完成后，打开单分叉管道调节阀门12，关闭分叉管调节阀门13，逐渐打开下游调节阀门29，打开吸水管18上的吸管阀门19，观察盛水容器26中的水被抽入吸水管18中。步骤10、关闭吸水管18上的吸管阀门19，待水流稳定后，用电磁流量计4测量流量，用测压管测量单分叉管道10的测压管水头高度，用U形压差计21测量U形管中的液面高差，此高差即为文丘里管11的负压值。步骤11、调节下游调节阀门29，重复步骤10多次。步骤12、实验结束后将仪器恢复原状。 步骤13、对测量数据进行分析计算。
权利要求1.一种负压和叉管综合试验仪，其特征在于，包括实验台(32)，所述实验台(32)的下方设置有供水箱(I)，所述供水箱(I)内安装有水泵(2)，所述水泵(2)上连接有试验管道(3)，所述试验管道(3)上安装有电磁流量计(4)，所述电磁流量计(4)上连接有电磁流量计显示仪(5)和开关(31)，所述试验管道(3)上安装有上游调节阀门(7)， 所述实验台(32)的上方设置有单分叉管道(10)和双分叉管道(15)，所述单分叉管道(10)位于试验管道(3)和双分叉管道(15)的上方，所述单分叉管道(10)的中部设置有文丘里管(11)，所述单分叉管道(10)和双分叉管道(15)进水端均与试验管道(3)并联连接，所述单分叉管道(10)和双分叉管道(15)的出水端均与退水管道(30)相连接，所述退水管道(30)的另一端通向供水箱(I)，所述单分叉管道(10)上位于文丘里管(11)的后方安装有单分叉管道调节阀门(12)，所述双分叉管道(15)的进水端安装有分叉管调节阀门(13)，所述退水管道(30)上安装有下游调节阀门(29)，所述试验管道(3)、退水管道(30)、以及单分叉管道(10)和双分叉管道(15)上均匀布设有多个测压嘴(9)， 所述实验台(32)的上方还设置有多个竖直方向的测压管(16)，所述各测压管(16)的下端用于和各测压嘴(9)对应连接，所述各测压管(16)的上端均与排气通道(23)相通，所述排气通道(23)通过排气管(24)与外部大气相通，所述排气管(24)上安装有排气阀门(25)，所述文丘里管(11)的中部竖直向下连通设置有吸水管(18)，所述吸水管(18)上安装有吸管阀门(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)的中部通过接头(20)连接有U形压差计(21)。
2.按照权利要求I所述的负压和叉管综合试验仪，其特征在于，所述U形压差计(21)的两臂之间安装有测尺(22)。
3.按照权利要求2所述的负压和叉管综合试验仪，其特征在于，所述实验台(32)上方安装有一测压排(17)，各测压管(16)、吸水管(18)、U形压差计(21)、测尺(22)、排气通道(23)均安装在测压排(17)上，所述测压排(17)上固定有多个测压排支撑(27)，所述各测压排支撑(27)均通过固定螺栓(28)与实验台(32)固定连接。
4.按照权利要求I所述的负压和叉管综合试验仪，其特征在于，所述双分叉管道(15)的前后两端均安装有叉管法兰(14)。
5.按照权利要求I所述的负压和叉管综合试验仪，其特征在于，所述试验管道(3)上位于上游调节阀门(7)的后方、以及退水管道(30)上位于下游调节阀门(29)的前方均设置有法兰⑶。
6.按照权利要求I所述的负压和叉管综合试验仪，其特征在于，所述实验台(32)上安装有多个用于支撑试验管道(3)和双分叉管道(15)的管道支撑(6)。
专利摘要本实用新型公开了一种负压和叉管综合试验仪，包括实验台，实验台的下方设置有带水泵的供水箱，水泵上连接有试验管道，试验管道上安装有电磁流量计，实验台的上方设置有单分叉管道和双分叉管道，单分叉管道位于试验管道和双分叉管道的上方，单分叉管道中部设置有文丘里管，单分叉管道和双分叉管道进水端均与试验管道并联连接，且出水端均与退水管道、相连接，各管道上均匀布设有多个测压嘴，实验台的上方还设置有多个测压管，各测压管的下端用于和各测压嘴对应连接，各测压管上端均通过排气通道与外部大气相通，文丘里管连通设置有吸水管，吸水管伸入在盛水容器中，吸水管还连接有U形压差计。本实用新型能用于并联管道和文丘里管的负压试验。
文档编号G09B23/12GK202584504SQ201220128029
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月30日 优先权日2012年3月30日
发明者张志昌, 刘亚菲 申请人:西安理工大学