[实用新型]一种演示水击现象的演示教具

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种流体力学教学的演示教具，具体涉及一种演示水击现象的演示教具。

背景技术

在压力管道中，由于液体流速的急剧改变，从而造成瞬时压力显著、反复、迅速变化的现象，称为水击，也称水锤。引起水击现象的原因有很多，当压力管道的阀门突然关闭或开启时，当水泵突然停止或启动时，因瞬时流速发生急剧变化，引起液体动量迅速改变，而使压力显著变化。管道上止回阀失灵，也会发生水击现象。在蒸汽管道中，若暖管不充分，疏水不彻底，导致送出的蒸汽部分凝结成水，体积突然缩小，造成局部真空，周围介质将高速向此处冲击，也会发出巨大的音响和振动。水击现象发生时，压力升高值可能为正常压力的好多倍，使管壁材料承受很大应力；压力的反复变化，会引起管道和设备的振动，严重时会造成管道、管道附件及设备的损坏，因此在教学过程中需要让学生直观的了解水击现象，以便进行进一步的研究。

目前，共知的水击现象实验装置较为庞大，结构较为复杂，在展示水击现象过程中不够生动形象，无法展示出水击现象发生的力的阶段性、方向性变化，且展示准备时间过长，影响课堂效率，不利于学生当堂理解。

发明内容

本实用新型针对现有技术的不足，提供了一种演示水击现象的演示教具。

本实用新型包括水泵、第一阀门、竖主水管、弯管接头、上主水管、展示管、三端接头、下主水管、水箱、第二阀门、排水管。

所述水泵的出水端分别通过活性接头同第一阀门的一端、竖主水管的一端活动连接，竖主水管的另一端同上主水管的一端通过弯管接头连接，三端接头水平放置，三端接头位于水平面上的一端同第一阀门的另一端连接，三端接头位于水平面上的另一端同下主水管的一端连接，所述上主水管和下主水管水平放置，水箱上开有第一连接孔、第二连接孔、第三连接孔，上主水管的另一端通过第一连接孔同水箱连接，下主水管的另一端通过第二连接孔同水箱连接，第二阀门的一端通过第三连接孔同水箱活动连接，第二阀门的另一端连接排水管，展示管竖直放置，展示管的一端同三端接头的第三端连接。

所述展示管为玻璃管，在展示管的内壁上贴有遇水变色纸，贴纸部分的高度为展示管高度的一半；所述的第一水阀、第二水阀均为工字型水阀。

本实用新型的有益效果在于：能快速且生动形象的演示水击现象，帮助学生们具体全面地了解水击现象的各阶段变化过程，并且涉及到伯努利方程的直观演示，促进知识多方面知识融会贯通，提高课堂效率，并且本实用新型结构简单并且可拆卸，方便携带，制作成本低，可广泛应用于教学展示领域。

附图说明

图1为本实用新型的总体结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种演示水击现象的演示教具，包括水泵1、第一阀门2、竖主水管3、弯管接头4、上主水管5、展示管6、三端接头7、下主水管8、水箱9、第二阀门10、排水管11。

所述水泵1的出水端分别通过活性接头同第一阀门2的一端、竖主水管3的一端活动连接，竖主水管3的另一端同上主水管5的一端通过弯管接头4连接，三端接头7水平放置，三端接头7位于水平面上的一端同第一阀门2的另一端连接，三端接头7位于水平面上的另一端同下主水管8的一端连接，所述上主水管5和下主水管6水平放置，水箱9上开有第一连接孔9-1、第二连接孔9-2、第三连接孔9-3，上主水管5的另一端通过第一连接孔9-1同水箱9连接，下主水管8的另一端通过第二连接孔9-2同水箱9连接，第二阀门10的一端通过第三连接孔9-3同水箱活动连接，第二阀门10的另一端连接排水管11，展示管6竖直放置，展示管6的一端同三端接头7的第三端连接，所述的水击现象展示管是一根较细的玻璃管（相对主水管而言），经穿插通过一个实心塑料圆柱体与主水管相接，实心塑料圆柱体与主水管活动相接，便于拆卸和携带，节省携带空间。主水管在于水箱、水泵、水击现象展示玻璃管、阀门相接时都有活性接头，便于拆卸和携带。水阀是工字型水阀，开关快速简洁且节省成本。排水器是有一段水管和工字型水阀构成，利于实验结束后装置内液体排出，轻松携带

该装置的具体操作过程为：

伯努利方程演示：

在水箱内，联接好所有模块，展示管内的遇水变色贴纸由于遇水会呈现红色，所以水位高度以下的贴纸都将呈现红色，观察好的展示管的初始水位高度，将水泵通电，打开阀门2可以使水在装置内快速流动，此时根据伯努利方程，展示管内水柱会由于压强差显著下降。此时可观察水位下降的现象，并且以红色的贴纸作为背景，现象更加容易观察。

水击现象演示：

在观察完伯努利方程的现象之后，快速关闭阀门2，此时主水管内水流速变为0，主水管内压强突然增大，使展示管中产生向上的压强差，即使展示管内水位快速上升，且高度将远高于原始水位，此即为水击现象。由于水位在突然上升后又马上回落，不易观察上升高度，但水位上升后会使遇水变色纸变红，所以即便水位下降很快，也可以在现象结束后，通过观察纸上红色部分的高度来判断水位上升高度。