一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置，包括水箱部分、恒壓器部分和測量部分；水箱部分，包括水箱(1)、出水管(2)；恒壓器部分，包括恒壓管(3)、密封塞(4)、通氣孔(5)、出水閥(14)、恒壓水箱(15)、平臺(16)、總水閥(17)；通過水箱部分和恒壓器部分產生恒定壓力的水，向測量部分提供恒定壓力的水，實現水流定常流動，得以驗證伯努力方程所揭示的流體能量守恒規律。實驗中不使用水泵持續供水，而采用一種恒壓裝置，在忽略水的粘滯阻力情況下實現水流的定常流動，沒有噪音；實驗中所需要水量很小，結構簡單，實驗儀器占用空間小，對環境條件要求低；實驗中不需要電力設備，安全可靠。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種物理實驗儀器，尤其涉及一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置。
技術介紹
伯努利方程是流體力學中最基本最重要的方程，伯努利方程的驗證在高等院校的理工科各專業都應是必開實驗。但對于理想流體條件下的定常流動，流體中任何一點的壓力，速度和密度等物理量都不隨時間變化，需要在恒定水流，采用長流水工作的儀器，才能進行伯努力方程的驗證實驗。現有的伯努力方程實驗儀都是采用水泵不間斷的向具有固定高度(容量)的水箱供水，使得水流連續溢出，才能保證水箱內水位不變，實現恒壓供水，存在的問題是：1、水泵在實驗前及實驗中都必須處于工作狀態，產生的噪音非常大，特別是在金屬制成的水箱內，噪音更大。若是分組實驗，幾臺儀器同時工作時，噪音淹沒了講話的聲音，教師無法指導學生實驗。2、為保證水流從水箱連續溢出，需要水量很大，所需裝置復雜，占用空間大。3、需要電力驅動水泵，水與電力設備同時工作，安全性差。由于上述原因，很多高校要么不具備開設伯努利方程實驗的條件，或者有了伯努利方程實驗儀，也不愿意開設該實驗，儀器被閑置。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供一種水流自動恒壓的伯努力方程實驗裝置，解決
技術介紹
中的問題。即不使用水泵持續供水，而采用一種恒壓裝置，在忽略水的粘滯阻力情況下實現自動恒壓供水，實現水流的定常流動，以驗證伯努力方程所揭示的流體能量守恒定律。本專利技術的目的是通過以下技術方案實現的：一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置，如圖1所示，由水箱部分、恒壓器部分、測量部分共三個部分組成。水箱部分，包括水箱1、出水管2。水箱1為金屬制成的圓筒形，側面下部安裝有出水管2。恒壓器部分，包括恒壓管3、密封塞4、通氣孔5、出水閥14、恒壓水箱15、平臺16、總水閥17。所述的恒壓水箱15為密閉的金屬圓筒，頂部制成上凸的圓球面，球面中央最高處制成一個小的平臺16，平臺16上安裝總水閥17，總水閥17通過水箱部分的出水管2和水箱1相連通；在恒壓水箱15的平臺16上緊挨總水閥17處還設有一個向上突起的通氣孔5，通氣孔5用密封塞4塞緊密封，在密封塞4上插入恒壓管3；所述的恒壓管3是內徑約0.5cm的細玻璃管或細金屬管，通過密封塞4插入恒壓水箱15的內部，恒壓管3的下端面距離恒壓水箱15的底部高度不小于5cm，恒壓管3的上端面高于總水閥17的上部。恒壓水箱15的底部安裝出水閥14。測量部分，包括靜壓頭測管6、總壓頭測管7、流量計8、出口調節閥9、水桶10、水管11、粗水管12、連接管13。所述的水管11為透明玻璃制成的水平設置的玻璃管，內徑為1.4cm，中間帶有部分內徑為2.8cm的粗水管12，水管11左側通過連接管13和出水閥14相連接，右端向下彎曲約10cm后再折回水平位置，通過流量計8、出口調節閥9到水管11右端面的水流出口。所述的水管11上分為四個截面A、B、C、D，每個截面都分別安裝靜壓頭測管6和總壓頭測管7，如圖3所示。所述的水桶10上帶有刻度，容積約在20-30升，置于出口調節閥9的下面。所述的一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置使用時，工作物質是水或蒸餾水。由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，本專利技術實施例提供的一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置，結構簡單，沒有噪音，實驗中用水少，在任何位置都可以操作，不影響其他人工作。附圖說明圖1為本專利技術實施例提供的一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置的結構示意圖。圖2為本專利技術實施例提供的伯努力方程實驗裝置的恒壓器部分結構圖。圖3為本專利技術實施例提供的伯努力方程實驗裝置的測量部分示意圖。圖中：1、水箱，2、出水管，3、恒壓管，4、密封塞，5、通氣孔，6、靜壓頭測管，7、總壓頭測管，8、流量計，9、出口調節閥，10、水桶，11、水管，12、粗水管，13、連接管，14、出水閥，15、恒壓水箱，16、平臺，17、總水閥。具體實施方式下面結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。1、調整伯努力方程實驗裝置至工作狀態讓水流充滿箱體、管路的各個部分，而且中間不得有氣泡存留，按如下步驟進行：(1)打開總水閥17，關閉出水閥14，向水箱1及恒壓水箱15加水，當恒壓水箱15加滿水之后，關閉總水閥17繼續加水直至水箱1也加滿水為止。因為恒壓水箱3頂部制成上凸的圓球面，在球面最高處小平臺16上通過出水管2和水箱1相連通，所以在恒壓水箱15內會充滿水而不會有空氣存留。(2)關閉出口調節閥9，打開出水閥14，水流由連接管13流入水管11并進入靜壓頭測管6、總壓頭測管7，然后逐漸打開出口調節閥9，水流經過流量計8流進水桶10內，此時輕彈水管11各部位，將氣泡全部排出，觀察恒壓管及各測壓管內液面平齊，各管路沒有空氣氣泡阻隔，水流暢通后，再依次關閉出口調節閥9、出水閥14及總水閥17，并將水桶8內積水倒回主水箱1，做好了實驗前的準備工作。2、自動恒壓供水過程本專利技術的一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置，通過水箱部分和恒壓器部分產生恒定壓力的水，向測量部分的水管11中提供恒定壓力的水，實現水流定常流動，得以驗證伯努力方程所揭示的流體能量守恒規律。當恒壓水箱15內充滿水后，關閉總水閥17，打開出水閥14、出口調節閥9讓水流出，插入恒壓水箱15內部的恒壓管3內的水位迅速下降到恒壓管下端口位置，并在此位置保持不變。然后恒壓水箱15內的水經出水閥14流入水管11。恒壓水箱15內的水位是在逐漸下降的，但恒壓管3下端部水面壓強始終等于大氣壓強，所以在恒壓水箱15內的水位下降到恒壓管3下部端口之前，出水閥14處的壓強始終取決于恒壓管3的下端面到恒壓水箱15的底部高度，即出水閥14處輸出的是恒定壓力的水流，使得水管9內的水流近似為定常流動。3、實驗過程(1)關閉總水閥17，打開出水閥14、出口調節閥9讓水流出，待恒壓管3內的水面下降到恒壓管3底部管口(一般只需1-2秒的時間)后，觀察流量計8的讀數，調節出口調節閥9使得流量控制在5升/分鐘。(2)在流體流動過程中，用靜壓頭測管6、總壓頭測管7測量管路中流體流動過程中各點的能量變化。觀察并記錄A、B、C、D各截面上靜壓頭測管6、總壓頭測管7的水頭高度，依據伯努力方程，即可解釋各靜壓力水頭、總壓力水頭的量值關系及其相互轉換關系。第一次測量完成后，將水桶10內的水倒回水箱1，并將恒壓水箱15加滿水，準備下一次測量用。(3)調節出口調節閥8，使得流量減半后重復上述觀察與測量。比較不同流量下各測壓管的水頭高度，可以直觀看出沿程的能量損失，以及總能量損失與流量、流速的關系。在水管11的直徑發生變化(粗水管12部分)時可以得出在突然擴大、突然縮小管路直徑處動能與靜壓能的轉換。由上述本專利技術提供的技術方案可以看出，本專利技術實施例提供的一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置具有如下特點：不使用水泵持續供水，而采用一種恒壓裝置，在忽略水的粘滯阻力情況下實現水流的定常流動，以驗證伯努力方程，沒有噪音。實驗中所需要水量很小，結構簡單，實驗儀器占用空間小，對環境條件要求低。實驗中不需要電力設備，安全可靠。以上所述，僅為本專利技術較佳的具體實施方式，但本專利技術的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
的技術人員在本專利技術披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本專利技術的保護范圍之內。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置，包括水箱部分，恒壓器部分及測量部分，通過水箱部分和恒壓器部分產生恒定壓力的水，向測量部分提供定常流動的水流，其特征在于：水箱部分包括水箱(1)、出水管(2)；所述的水箱(1)為金屬制成的圓筒形，側面下部安裝有出水管(2)；恒壓器部分包括恒壓管(3)、密封塞(4)、通氣孔(5)、出水閥(14)、恒壓水箱(15)、平臺(16)、總水閥(17)；所述的恒壓水箱(15)為密閉的金屬圓筒形，頂部制成上凸的圓球面，球面中央最高處制成一個小的平臺(16)，平臺(16)上安裝總水閥(17)，總水閥(17)通過水箱部分的出水管(2)和水箱(1)相連通；在恒壓水箱(15)的平臺(16)上緊挨總水閥(17)處還設有一個帶有向上突起的通氣孔(5)，通氣孔(5)用密封塞(4)塞緊密封，在密封塞(4)上插入恒壓管(3)；所述的恒壓水箱(15)的底部安裝出水閥(14)。

【技術特征摘要】
1.一種自動恒壓供水的伯努力方程實驗裝置，包括水箱部分，恒壓器部分及測量部分，通過水箱部分和恒壓器部分產生恒定壓力的水，向測量部分提供定常流動的水流，其特征在于：水箱部分包括水箱(1)、出水管(2)；所述的水箱(1)為金屬制成的圓筒形，側面下部安裝有出水管(2)；恒壓器部分包括恒壓管(3)、密封塞(4)、通氣孔(5)、出水閥(14)、恒壓水箱(15)、平臺(16)、總水閥(17)；所述的恒壓水箱(15)為密閉的金屬圓筒形，頂部制成上凸的圓球面，球面中央最高處制成一個小的平臺(16)，平臺(16)上安裝總水閥(17)，總水閥(17)通過水箱部分的出水管(2)和水箱(1)相連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張起祥，
申請(專利權)人：湖州師范學院，
類型：發明
國別省市：浙江;33