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综合水力实验台设计 指导教师: 张少飞 学生: 周玉良、王健、郝修娜、齐洪志、 李林强、杨文江、章红霞。 综合水力实验台设计 • • • • （一）． 毕托管实验。 （二）. 伯努利能量方程实验。 （三）．局部水头损失实验。 （四）. 水力工况变化实验： 一．设计思路： 比较兄弟院校的流体力学和暖通实验室，各实验分立， 而且有的实验造价较高，但实验内容相对于课程要求来讲 效果并不大，比如商职院的层流紊流转换演示试验，玻璃 管制造，造价高，难维护，而实验的意义就是演示一下流 体流态的变化。本着实用且与课程结合紧密的目的，设计 了这套综合水力试验台，其中外围的水循环系统，既可以 供各个试验的循环水，又可以自己动手制作，节省了成本， 锻炼了学生的动手能力，影响试验精确度的关键部件，例 如毕托管、能量方程演示仪等可以外购，自己组装。本试 验可以完成的实验内容有：毕托管使用实验、能量方程演 示试验、局部损失实验、以及用户水利工况变化对管网影 响试验。 （一）． 毕托管实验。 草图： ①管嘴。（接稳压箱） ②毕托管。 ③导轨。 ④测压管（计） ⑤滑动 测量尺。 图 1 （一）． 毕托管实验。 伯努里方程实验仪 〖用途〗 适合于工程流体力学（水力学）教学实验。用于验证 流体恒定总流的能量方程，实验分析总水头和测压管 水头的沿程变化规律和能量转化，比较均匀流和急变 流的动水压强分布。显示不同流速下某一断面上水力 要素变化规律等各种水力现象。 〖主要参 （一）． 毕托管实验。 数〗 1．DH-1型220V~，50HZ,65W环保型小水泵， 浙江大学研制，低噪声无锈蚀。 2．流量：供水最大流量Qmax=300ml/s；实验 管道流量Qp=0~200ml/s 。 3．调速：可控硅无级调速。 4．实验台：计算机型，长×宽=150cm×55cm。 5．连接管：PVC塑料定制加工。 6．可选配相应CAI教学实验软件。 局 （一）． 毕托管实验。 部水头损失实验仪 〖功能〗 1．用于训练三点法、四点法测量局部水头损失与局部阻力 系数的技能； 2．验证园管突扩局部阻力系数的包达公式和突缩局部阻力 系数的经验公式； 3．可供局部水头损失的机理分析和突扩与突缩局部水头损 失大小关系的比较实验等多项定性与定量实验。 〖特点〗 （一）． 毕托管实验。 1．由可控硅无级调速器控制供水流量的自 循环台式实验仪； 2．恒压供水箱和实验管道用透明有机玻璃 精制而成。在实验管段上的测压点，突扩 段按三点法布置，突缩段按四点法布置， 3．由单管式有机玻璃测压管精制而成的测 压计上配有移动标尺，美观，耐用，量测 方便 实验设计的目的 掌握比托管测定点流速的方法； 了解比托管的基本原理和简易构造； 学会能够排除比托管和橡皮管的空气； 测定实验水槽中的流速分布，学会绘制水 平和垂直面的流速分布。 试验原理 v2 0 2g pA pB PA PB v 2g 2g (hA hB） 2gh 比托管通过测量管嘴两端流体的压力差 （转换为液柱高度），来测量流体流速。 （二）、伯努利能量方程实验。 草图: ①进水管（接稳压箱）。 ②流量计。 ③测压点。 ④调节阀。 ⑤测压计。 图2 Ⅱ．实验目的。 1.通过演示实验验证伯努力能量方程的正. 确性，建立起水头概念； 2.加深对流体流动连续方程和能量方程的认 识； 3.观察流体在不同情况下流动时压力水头和 速度水头的变化，从而掌握压能和动能的相 互转换关系。 III．试验原理 p1 2 1 2 2 P3 v v Z1 Z 2 hl 2g 2g Z 1 ，Z2 ：两截面高度 P1 ，P2 ：两截面处的压力 v1 ，v2 ；两截面处速度 hl ：两截面之间能量损失 （三）局部水头损失实验。 I．草图 ①进水管（按稳压水箱） ②突然扩大实验管段 ③测压管 ④滑动测量尺 ⑤调节阀 ⑥突然缩小实验管段 ⑦测压点 Ⅱ．实验目的 掌握测定管路中局部阻力系数的方 法。 测定管路中突然扩大和突然缩小的 局部阻力系数，并与理论值相比较 III．试验原理 A1 2 (1 ) A2 管径突然扩大的局部阻力系数： A2 管径突然缩小的局部阻力系数： 0.5(1 ) A1 （四）水力工况变化实验 I．草图 1、测压玻璃管 2、阀门 3、管网（以细水管代 替暖气片） 4、水泵 5、循环水箱 6、稳压水箱 图4 Ⅱ．实验目的。 • 在热网运行中，如果某用户的流量 发生变化，将引起管路各点及其他 用户的流量和压力发生变化，借助 水压图，可以研究这些变化的规律。 利用热网水压图装置进行若干种工 况变化的实验，能直观地了解热网 水压图的变化情况，以巩固和验证 课堂所学的有关指示。 III．试验原理 ①通过调节供水干管和各支管（代表用 户）的阀门，使各用户阻力、流量相等， 画出管路水压图。 2 P sq 流体压降与流量的关系为： v 并联管路流量分配关系：qv1 : qv 2 : qv3 1 s1 : 1 s2 : 1 s3 各用户阻力、流量相等情况下的水压 图： 图5-2 （a）各用户阻力及流量相等 图5-2 （b）各用户阻力及流量相等时系统水压图 ②改变其中用户④阀门，使其工况变化， 看其变化对前边、后边用户以及整个管 网影响，绘制出变化后的水压图。 图5-3 （a） 用户2的阀门G关闭 设计目的 通过建立具体的试验台,形象直观的 演示,包括:毕托管使用实验、能量 方程演示试验、局部损失实验、以 及用户水利工况变化对管网影响试 验等实验内容.使轮条效果得到较大 的提高. 学习形式 指导老师带领特长生共同设计,严格 按着已确定的设计思路,充分比较,借鉴 兄弟院校的经验,并且立足自身条件,充 分发挥创造性,多方,综合最佳确定一份 较为完善的<<设计方案>>.然后通过实 际的安装学习调试过程,不断改进,不断 完善,最终形式较为满意的成果. 心得体会 通过参加《综合水力实验台 》课题组的活 动，我们的动手实践能力的到了较大水平的提 高。对相关实验的原理有了更深层次的认识。 本着实用且与课程结合紧密的目的，设计了这 套综合水力试验台，其中外围的水循环系统， 既可以提供各个试验的循环水，又可以自己动 手制作，节省了成本，锻炼了自己的动手能力。 这些活动对我们以后的学习和工作一定会有较 大的帮助。