[實用新型]一種旁通式層流實驗穩壓器

有效

• 申請號: 201520178425.1
• 申請日: 2015-03-27
• 公開（公告）號: CN204614340U
• 公開（公告）日: 2015-09-02
• 發明（設計）人: 毛根海;毛欣煒
• 申請（專利權）人: 杭州源流科技有限公司
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 張法高

技術領域

????本實用新型涉及教學實驗儀器。尤其涉及一種旁通式層流實驗穩壓器。

背景技術

流體力學水力學教學實驗中，沿程阻力實驗是大中專院校中應用很廣泛的一個基本實驗項目。其所使用的沿程阻力實驗儀，通常由水泵直接供水，是一種自循環供水實驗儀器。這種實驗儀器因水泵引起的自循環管道系統中的壓力波動，會嚴重影響實驗精度和穩定性，以下以傳統常用的7毫米實驗管道的沿程阻力實驗儀為例，說明其技術背景，后文所涉及的技術數據，均以這一實例為背景。

沿程阻力實驗包括層流實驗和湍流實驗內容，其湍流實驗要求實驗管道的作用水頭高，流量大，如上例所述的供水泵的揚程為8-20米，最大流量為200-300毫升每秒，這種高揚程的泵會引起較大的壓力波動，尤其在低壓端可達數厘米的水柱或更高。由于層流實驗階段，流量很小，其最大流量值約為每秒10毫升左右，其層流損失約在1-3厘米范圍（與水溫有關），因此水泵直供的自循環系統所產生的壓力波動使層流實驗幾乎無法正常進行。另外，管道層流流態的本身是不會產生壓力脈動的，如果所測的層流壓強，有明顯的脈動現象，是不符合客觀規律，也有違教學的基本概念。因此從實驗誤差或教學要求而言，都希望在層流實驗階段，測點的壓力波動越小越好。

傳統上穩壓方式是采用穩壓罐的方式，而不是穩壓箱的方式。所謂穩壓箱是水泵將水先輸送到有自由液面一個箱體，經箱體穩壓后的水體，再供給實驗管道。穩壓箱穩壓供水只適用于作用水頭1米以下的實驗系統。而沿程實驗在湍流實驗階段，供水水頭會高達10-20米，因此不適合通過穩壓箱供水，這就是傳統上沿程阻力實驗儀只能通過密閉穩壓罐來供水的原因。如果該穩壓罐足夠大，再加上分流處理，可以達到較理想的穩壓效果，例如上例，經本實用新型人實驗研究，表明穩壓罐的直徑需達25厘米以上，再加裝分流管，經過分流處理，才能在層流流態下使穩壓效果達到+1毫米。這是現有最好的一種穩壓方式。這種穩壓方式存在以下兩個問題：一是對穩壓罐耐壓要求高，罐體制造成本大；二是目前市場上已沒有能達到穩壓要求的這類罐體。因此目前所用的沿程阻力實驗儀，除本實用新型人生產的之外，已沒有采用這種大壓力罐穩壓的沿程阻力實驗儀。現在采用的都是小型壓力罐，其穩壓效果普遍很差，在層流狀態下只能達到4-6毫米以上的穩壓效果。即使象這樣的穩壓性，也必須要加裝分流裝置，才能達到。象這類壓力波動在2毫米以上的實驗儀，是不能滿足教學實驗要求的。

如何以最簡單的結構與方法來解決水泵直供的沿程阻力實驗儀壓力穩定問題，是實驗教學領域中急待解決的難題。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種旁通式層流實驗穩壓器。以提高水泵直供沿程阻力實驗儀的穩壓效果，尤其是提高層流階段的穩壓性能。

????本實用新型的具體實施方案如下：

一種旁通式層流實驗穩壓器具有水泵出水管、閥門、穩壓罐、旁通細節流管和實驗管道供水管，水泵出水管上設置有閥門。

所述的旁通細節流管的引水端設在閥門的前管道上，出水端設在閥門與穩壓罐之間的管道上；

所述的穩壓罐是設置于閥門與實驗管道供水管之間。

該穩壓器的輸入水體為閥前管道水流，穩壓器的輸出水體為穩壓罐輸出管道水流。受水泵影響，該穩壓器的輸入水體壓力波動很大。為消除小流量時層流實驗的壓力波動現象，在閥門的上下端設置有旁通細節流管。層流實驗在閥門全關時進行，此時閥前的波動水流只能經過旁通細節流管流向閥后，其旁通細節流管的粗細長短，正好使過流量控制在能滿足層流所需的流量范圍內。由于旁通細節流管有很好的消波穩壓作用，當這一股小流量水流經旁通細節流管流到閥后時，即處于壓力基本穩定狀態。再經目前常用的小型穩壓罐（如直徑10厘米左右的自來水管道用過濾器的外筒）二次穩壓，便可達到大型穩壓罐加分流裝置所能達到的更高精度。如上例，經實驗測試，便能使其穩壓精度在+0.5毫米以內，因而可在水泵直供條件下，滿足層流實驗的穩壓供水需求。解決了長期以來水泵直供條件下很難解決的層流實驗穩定問題。這一穩壓裝置，結構簡單，操作方便，成本低廉。

本實用新型具有的有益效果是：

1、可在水泵直供條件下，實現1毫米級的穩壓性能，能完全滿足層流實驗的穩壓供水需求。解決了長期以來水泵直供條件下很難解決的層流實驗穩定問題；

2、用小型壓力罐替換了市場上斷貨的大型壓力罐，還可以省去傳統實驗中的分流管；

3、巧妙利用流體力學原理，結構簡單，成本低廉，穩壓效果好。