[发明专利]适用于实验教学的自循环明渠堰流实验装置

说明书

技术领域

本发明涉及流量计检定技术领域，具体涉及适用于实验教学的自循环明渠堰流实验装置流量检定的相关领域。

背景技术

随着工业化进程的加快，水环境污染日益严重。为贯彻落实我国最严格的水资源管理制度，实现水资源合理配置，首先需要做到水量计量的准确可靠。废水排放多使用堰槽法测定流量。为配合整体枢纽布置或研究某些水流问题，需建置明渠实验槽，借助于明渠实验槽观测水流流态，描绘或摄录实验过程中各种水流现象。因此，明渠实验槽作为一实验平台，在工程流体力学和明渠水力学课程实验教学及其相关的科学研究领域，被广泛运用，其对实际工程中堰流测定精度的保证有着重要的实用价值和实践意义。

在明渠流量计的标准装置检定实验中，换向器和标准容器以简单实用的特点，普遍作为明渠试验出水量水设备。由于明渠试验不同种类堰槽适用测定流量范围不同，标准容器需要替换，比较麻烦；容器内水流冲击较大，水位波动明显，造成测量不够准确；标准容器占地大，教学时常用量筒和秒表测量流量，但量筒容积有限，流量较大时测量时间短，产生相对误差大等问题，不能保证试验精度要求。

明渠试验装置采用水泵直接向水槽供水的方法，通过控制水泵出水阀门的开度来控制出水流量。由于水泵抽水功率本身不能保持稳定，而水箱中水位又因水泵抽水而变化，这使水泵抽水速率更加不均匀，直接导致水泵向堰槽装置供水极其不稳定，阀门开度一定时水泵提供的流量变化很大，进而影响堰上水位测量，使测量结果出现较大误差。

因此，传统的实验仪器需要不断创新，比如是否能将流体力学原理与现代量测技术相结合，解决明渠实验槽这类大型教学用实验装置中的低流量高精度测量问题，这样的理论应用实际会让整套实验装置测量更准确。

发明内容

本发明提供了适用于实验教学的自循环明渠堰流实验装置，不仅能解决标准容器内水面波浪大，测量水位不稳等问题，还能根据流量调节容器容积，适应不同堰槽的流量测量。具有节省人力物力，简单方便实用的特点，是实验室用明渠高精度流量仪器，同时也可以用于环保部门对污水的实流检定，方便计费等。

一种适用于实验教学的自循环明渠堰流实验装置，包括：

用于保证出水量恒定的恒位水箱，整流板组，测量液位高度的连通器液位计，槽体，用于测量实际流量的体积法水箱流量计，保证装置水循环的水泵抽水水箱，控制出水的循环水泵，连接恒位水箱和水泵抽水水箱的恒位水箱溢流管，水泵电源。

恒位水箱；

所述的恒位水箱底部，与水泵出水管相连，水泵中流出的水经由出水管流入恒位水箱底部的有机玻璃管，从玻璃管侧壁上的出水孔均匀洒出。

所述的恒位水箱内部，水泵出水口上游方向设置溢流板组，用于调节恒位水箱液位高度，控制恒位水箱出水量。

所述的连接恒位水箱和水泵抽水水箱的恒位水箱溢流管，设置在溢流板组外侧，将从溢流板溢出的水回流至水泵抽水水箱。

所述的恒位水箱内部，水泵出水口下游方向设置整流板组，用以整流，使恒位水箱水面平稳。

所述的恒位水箱与槽体连接处设有出水口，整流后的水流经整流板后，输送至槽体。

槽体；

所述的槽体剖面为矩形，在一定位置设有安放堰板的卡座，其相关长度应符合水力学相关规范，水槽底部与连通器液位计的橡胶管相连接，在槽体的末端设有弧形出水口，向下方箱式流量计处引流。

所述的整流板组，设在槽体靠近恒位水箱一侧，即出水口下游，用于对恒位水箱来水的整流。

所述的连通器液位计，安装在槽体侧壁，包括与槽体底部的圆孔相连的橡胶管、用于读数的玻璃管、水尺，与整流板组间隔一定距离，用以测量水槽中水流的水头高度。

体积法水箱流量计；

所述的体积法水箱流量计箱体中央设有圆柱形的消能桶，水槽出水口下方正对消能桶进水口。

所述的消能桶底部设有球阀，其关闭时可以密封消能桶底部，用于消能，开放时可使水流直接流入水泵抽水水箱。

所述的水箱流量计箱体内设有隔板组，底部开口的隔板组内的三块水平透水隔板由一张与箱体高度相同、宽度比隔板组略窄的薄板连接，薄板可以拿出。连接处各有一小孔用于伸出导线。水平透水隔板中央各有一圆形小孔用于放置浮式感应器，浮式感应器的相对位置高度可以调节。

所述的浮式感应器通过导线和自动控制器相连，位于上方的浮式感应器及其卡座可以拆卸，用以调节感应器相对高度，进而调节水箱流量计实际工作体积。

所述的体积法水箱流量计，在所计时范围内的水箱体积为已知固定数值，需要提前标定。