[发明专利]一种管路截面积可调的流体力学实验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种管路截面积可调的流体力学实验台，属于实践教学设备制作技术领域。

背景技术

为了加深选修“流体力学”、“化工原理”、“液压传动”等课程学生对流体力学知识的理解，学生(实验人员)通常应做雷诺、伯努利方程、沿程阻力和局部阻力等实验项目。

①雷诺数公式：

其中，ρ-液体密度；v-液体的运动速度；D_H-管的水力直径；μ-液体动力粘度。

②伯努利方程：

其中，p₁、p₁-两截面液体的压力；g-重力加速度；ρ-液体密度；z₁、z₂-两截面分别距水平基准面的距离；u₁、u₂-两截面液体的平均流速。

③局部压力损失公式：

其中，ξ-局部阻力系数；ρ-液体密度；v-液体的运动速度。

可见，这些实验的实验数据都与实验管路的截面积(如当流量一定时，改变实验管路的截面积，就可以改变液体的运动速度(流速)，进而得到不同的实验数据)，或者是与水力直径有关系。因为各个学校的实验设备数量有限，且一般来说实验设备体积较小，每组实验学生数量不会过多。因此，学生在利用有限的实验设备做实验时，不同组别的学生所得到的实验数据就有可能雷同。现有的流体力学实验台所配备的实验管(一般是圆管)的截面大小或直径都是固定的，实验人员不能根据需要调整实验管的截面积或直径大小，因而直接影响到了相应实验的效能。为了充分利用有限的实验设备，满足不同学生利用不同的截面积或直径的实验管进行实验，提升实践教学质量，有必要研制出既能满足正常的实验教学需要，又能根据需要让学生设计实验，改变实验管截面积或直径，让不同组别的学生在不同的实验条件下进行实验的流体力学实验台。

发明内容

本发明为解决以上技术问题而提供一种具有如下结构的管路截面积可调的流体力学实验台，它由实验台支架1、实验台2、稳压水箱3、溢流板4、稳压板5、栅板6、侧压板7、侧压板固定螺栓组8、实验管支架9、升降台10、升降台立柱11、导柱12、导套13、导柱底座14、气缸15、气缸顶杆16、气缸顶杆底座17、弹性板18、实验管19、实验管阀门20、水龙头21、流量计22、计量水箱23、计量水箱支架24、计量水箱回水管阀门25、测压表26、计量水箱回水管27、稳压水箱第一回水管阀门28、稳压水箱第一回水管29、稳压水箱第二回水管阀门30、稳压水箱第二回水管31、水泵上水管阀门32、水泵33、水泵上水管34、稳压水箱第三回水管35、稳压水箱第三回水管阀门36、供水箱37、弹性板上压板38、弹性板下压板39、弹性板压板固定螺钉组40、气泵41、PLC(可编程逻辑控制器)42、触摸显示屏43、连接数据线44、气管45组成；其特点是，实验台2固定在实验台支架1上，稳压水箱3安装在实验台2上；溢流板4、稳压板5、栅板6分别固定在稳压水箱3的底部上；实验管19通过实验管支架9固连在实验台2上，并与稳压水箱3相连通；流量计22、测压表26分别与实验管19相连通，并通过连接数据线44与PLC42相连；触摸显示屏43通过连接数据线44与PLC42相连；侧压板7与侧压板固定螺栓组8相结合，将弹性板18固定在实验管19上；升降台10通过升降台立柱11固连在实验台2上；导柱12与导柱底座14固连在一起，导柱底座14与弹性板上压板38固连在一起；导套13安装在升降台10上，与导柱12形成配合；气缸15固定在升降台10上，气缸顶杆16与气缸顶杆底座17固连；气缸顶杆底座17与弹性板上压板38固连在一起；弹性板上压板38、弹性板下压板39通过弹性板压板固定螺钉组40与弹性板18固连在一起；气缸15通过气管45与气泵41相连通；实验管阀门20的两端分别与实验管19、水龙头21相连通；计量水箱23通过计量水箱支架24固定在实验台支架1上；计量水箱回水管27与计量水箱23的底侧部相连通，在计量水箱回水管27上设有计量水箱回水管阀门25；供水箱37固定在实验台支架1上；稳压水箱第一回水管29、稳压水箱第二回水管31、稳压水箱第三回水管35分别固定在稳压水箱3的底部，并分别与稳压水箱3相连通；在稳压水箱第一回水管29、稳压水箱第二回水管31、稳压水箱第三回水管35上分别设有稳压水箱第一回水管阀门28、稳压水箱第二回水管阀门30、稳压水箱第三回水管阀门36；水泵上水管34的上端固定在稳压水箱3的底部，并与稳压水箱3相连通，水泵上水管34的下端与水泵33相连通；在水泵上水管34上设有水泵上水管阀门32；水泵33放置在供水箱37里；计量水箱回水管27、稳压水箱第一回水管29、稳压水箱第二回水管31、稳压水箱第三回水管35分别通向供水箱37。弹性板18的材质为丁腈橡胶、氯丁橡胶、氟橡胶、聚偏氟乙烯、聚四六乙烯中的一种。