[实用新型]一种可直接测量液压和流速的装配式水头损失实验装置

说明书

本实用新型公开了一种可直接测量液压和流速的装配式水头损失实验装置，包括实验台、水泵、设置在实验台上方的恒压水槽、设进水阀、溢流板及隔板、多层交错孔板、管道、控制阀、设置在管道上的浮球式水位计、实验管、超声波多普勒流速仪、滑轨式底座、设置在管道末端的尾水阀、布置在实验管转折末端下方的回水池、设置集水箱和标尺及水准气泡，回水池、集水箱、恒压水槽通过连接水管依次连接。本实用新型可直接测量液压和流速的装配式水头损失实验装置能够简化实验人工操作、降低测量误差、实现实验液体的循环利用、维持水流平稳、增强实验教学效果，且便于帮助学生形成直观感受，通过对比不同实验的结果更好地学习相关知识。

技术领域

本实用新型涉及水力学实验技术领域，具体为一种可直接测量液压和流速的装配式水头损失实验装置。

背景技术

水力学中常用“水头”表示单位重量的液体所具有的机械能，包含位置水头、压强水头、流速水头，三者之和为总水头。常用符号z表示位置水头，表示压强水头，两者之和即测压管水头，表示流速水头，h_f表示水头损失。液体在管道中流动不可避免的会产生水头损失，在平直管道中只会产生沿程水头损失，在流动边界发生较大变化处会产生明显的局部水头损失。沿程和局部水头损失的测量无论是在实际工程中还是水力学教学中都具有重要的意义，良好的水头损失实验效果，可使学生快速掌握与实验内容相关的水力学知识。由水力学能量守恒方程(下标1、2分别表示1、2断面物理量)。流量不变时，对于沿程管径不变的管道，各断面流速相等(v₁＝v₂)；则流体从1断面流至2断面过程中的水头损失测量1、2断面的测压管水头相减即得水头损失。本实验教学的重点在于建立水头损失h_f与流速v、管径d、长度l的关系，求得阻力系数。目前，水力学管道水头损失教学实验装置本就较少，现有装置无法实现对不同类型实验管段水头损失的测量。再者，沿程水头损失实验平台与局部水头损失实验平台为独立的实验装置，不利于学习人员根据实验对比结果学习本项内容。

广泛应用于各大高校的实验装置主要在四个方面存在局限：一是测压管水头的测量不准确且人为因素影响大；二是实验管内流体流速的测量不准确且较繁琐；三是只能完成单一实验管的测量；四是仅能完成沿程水头损失或局部水头损失单独测量。在教学实验过程中，对于测压管水头的测量，学生多采用直尺手动量测、肉眼读数的方法，要求将直尺贴近测压管并保持铅直，且读数时视线应始终与凹液面最低处平行，过多的人为操作会使测量误差增大。对于实验管内流体流速的测量，多采用间接测量、逐步换算推求流速的测量方法，要求测量流速时两人互相配合，在一人按下秒表的同时另一人用大烧杯在出水口处接水，结束计时的同时停止接水；通过电子天平测量烧杯中水的质量m，换算水的体积V，再除以秒表所测时间t求出流量Q，最后再除以管道断面面积A，推算出流速，由于两人操作不同步、流体溅出烧杯等原因，实验误差被增大，且计算过程较为繁琐。而且同一装置只能测量固定长度、糙率的直实验管的沿程水头损失。总的来说，现有的实验装置功能单一，且实验操作复杂繁琐，增大了人为因素导致的测量误差。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题在于克服现有技术存在的缺陷，提供一种可直接测量液压和流速的装配式水头损失实验装置，能够简化实验人工操作、降低测量误差、实现实验液体的循环利用、维持水流平稳、增强实验教学效果，且便于帮助学生形成直观感受。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

本实用新型的一种可直接测量液压和流速的装配式水头损失实验装置，包括实验台、水泵、设置在实验台上方的恒压水槽、设置在水泵与恒压水槽之间的进水阀、安装在恒压水槽中的溢流板及隔板、设置在溢流板与隔板之间的多层交错孔板、与恒压水槽相连接的管道、设置在恒压水槽与管道之间的控制阀、设置在管道上的浮球式水位计、实验管、超声波多普勒流速仪、滑轨式底座、设置在管道末端的尾水阀、布置在实验管转折末端下方的回水池、设置在实验台下方的集水箱和安装在实验台上的标尺及水准气泡，所述回水池、集水箱、恒压水槽通过连接水管依次连接。