專利名稱：一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種空氣流動(dòng)局部阻力測量的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
以空氣為介質(zhì)的氣體輸送廣泛存在于生產(chǎn)與生活中，輸送過程要消耗能量 以克服流動(dòng)過程的阻力。減阻技術(shù)對(duì)節(jié)省能源、降低噪音、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等都 有著重要的意義。流體輸送過程產(chǎn)生的阻力分沿程阻力和局部阻力，減少沿程 阻力比較困難，而大部分局部阻力可通過采取減阻措施將其減小。流體輸送過 程中流通通道形狀、幾何尺寸的突然改變，會(huì)引發(fā)流體的擾動(dòng)、改變原有的流 動(dòng)狀態(tài)，突縮、突擴(kuò)、轉(zhuǎn)彎、流體的分流與和流等典型工況是常見的引發(fā)局部 阻力產(chǎn)生的工況；以往的教學(xué)實(shí)驗(yàn)臺(tái)僅僅能測量流體流動(dòng)過程中流動(dòng)阻力及流 速變化關(guān)系，而沒有研究流動(dòng)過程中流動(dòng)阻力隨流道改變的變化關(guān)系?，F(xiàn)有技 術(shù)中沒能提供一種用于測量空氣流動(dòng)過程中流動(dòng)阻力隨流速及流道的多種變 化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，以 用于測量流動(dòng)(空氣為介質(zhì)的流動(dòng))過程中局部流動(dòng)阻力隨流道幾何尺寸改變 及流速改變的變化關(guān)系，進(jìn)而得到某一具體工況條件下流動(dòng)阻力最小的流道結(jié) 構(gòu)來減少局部阻力；用于大學(xué)生開展開放式實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述的一種開放式
空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置包括變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)、收縮段管、兩個(gè)測 量段管、實(shí)驗(yàn)段、進(jìn)風(fēng)段管、兩個(gè)畢托管、兩個(gè)電子微壓計(jì)、兩組管路和用于
測量壓差的電子微壓計(jì)；所述變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)與收縮段管的小端連通，所述實(shí) 驗(yàn)段設(shè)置在兩個(gè)測量段管之間并與二者的各自一端可拆卸連通，收縮段管的大 端與兩個(gè)測量段管中的一個(gè)的另一端連通，兩個(gè)測量段管中的另一個(gè)的另一端 與進(jìn)風(fēng)段管的一端連通，每個(gè)測量段管上安裝有一個(gè)畢托管，每個(gè)畢托管連接有一個(gè)電子微壓計(jì)，在每個(gè)測量段管側(cè)壁的中部開有至少兩個(gè)取壓孔，兩個(gè)測 量段管上的取壓孔分別通過管路與用于測量壓差的電子微壓計(jì)連接。
本本發(fā)明專利的有益效果是本發(fā)明所述的實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)開放的裝置， 可通過改變實(shí)驗(yàn)段的不同結(jié)構(gòu)來研究以空氣為介質(zhì)的流動(dòng)在流動(dòng)過程中流動(dòng) 局部阻力隨流道改變及流速改變的變化關(guān)系，以得到一種在相同風(fēng)速下流動(dòng)阻 力最小的流道結(jié)構(gòu)，及減少局部阻力的方法。由于流動(dòng)過程阻力減小，使得驅(qū) 動(dòng)該流動(dòng)的風(fēng)機(jī)功率大大降低，直接效果是耗電量降低、節(jié)約能源。本發(fā)明所 述的實(shí)驗(yàn)裝置是一個(gè)開放的裝置，可為大學(xué)生提供一種新型教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)備，用 于進(jìn)行開放實(shí)驗(yàn)教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生專業(yè)知識(shí)及科研創(chuàng)新能力。


圖l是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(主視圖)，圖2是圖1的右視圖，圖3是圖 l的左視圖；圖4是具體實(shí)施方式
二所述實(shí)驗(yàn)段7的主視圖，圖5是圖4的左 視圖，圖6是圖4的右視圖；圖7是具體實(shí)施方式
三所述實(shí)驗(yàn)段7的主視圖， 圖8是圖7的左視圖；圖9是具體實(shí)施方式
四所述實(shí)驗(yàn)段7的主視圖，圖10 是圖9的左視圖；圖11 圖14是具體實(shí)施方式
五所述實(shí)驗(yàn)段7的左視圖的四 種形式；圖15是通過本發(fā)明測得的流動(dòng)(空氣為介質(zhì)的流動(dòng))過程中流動(dòng)阻 力隨流道改變的變化關(guān)系曲線圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一如圖1 3所示，本實(shí)施方式所述一種開放式空氣流動(dòng)
局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置包括變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)14、收縮段管9、兩個(gè)測量段 管6、實(shí)驗(yàn)段7、進(jìn)風(fēng)段管5、兩個(gè)畢托管IO、兩個(gè)電子微壓計(jì)ll、兩組管路 13和用于測量壓差的電子微壓計(jì)12;所述變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)14與收縮段管9 的小端連通，所述實(shí)驗(yàn)段7設(shè)置在兩個(gè)測量段管6之間并與二者的各自一端可 拆卸連通，收縮段管9的大端與兩個(gè)測量段管6中的一個(gè)的另一端連通，兩個(gè) 測量段管6中的另一個(gè)的另一端與進(jìn)風(fēng)段管5的一端連通，每個(gè)測量段管6 上安裝有一個(gè)畢托管10，每個(gè)畢托管IO連接有一個(gè)電子微壓計(jì)11，在每個(gè)測 量段管6側(cè)壁的中部開有至少兩個(gè)取壓孔6-1 ，兩個(gè)測量段管6上的取壓孔6-1 分別通過管路13與用于測量壓差的電子微壓計(jì)12連接。所述實(shí)驗(yàn)裝置相當(dāng)于由本體部分與實(shí)驗(yàn)段兩部分構(gòu)成。變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)14、收縮段管9、兩個(gè)測量 段管6、進(jìn)風(fēng)段管5、兩個(gè)畢托管IO、兩個(gè)電子微壓計(jì)ll、兩組管路13和用 于測量壓差的電子微壓計(jì)12構(gòu)成了所述實(shí)驗(yàn)裝置的本體部分，即實(shí)驗(yàn)裝置的 公共平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)段雖然在附圖1中僅為一個(gè)部件(實(shí)驗(yàn)段7)，但它是實(shí)現(xiàn)測 量空氣流動(dòng)過程中局部流動(dòng)阻力隨流速及流道的多種變化關(guān)系的核心。本發(fā)明 給出了突縮、突擴(kuò)、縮擴(kuò)等典型工況，學(xué)生通過完成上述典型實(shí)驗(yàn)工況，獲得 流動(dòng)阻力測量及減阻的基礎(chǔ)知識(shí)，針對(duì)某一具有實(shí)際意義的特定工況(突縮、 突擴(kuò)、轉(zhuǎn)彎、流體的分流與和流)通過重新設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)段，完成開放教學(xué) 實(shí)驗(yàn)。本發(fā)明所述的"開放式"是指實(shí)驗(yàn)段7可選用多種不同的流道結(jié)構(gòu)形式。 本實(shí)施方式所述實(shí)驗(yàn)段7與其兩端的測量段管6、收縮段管9與測量段管 6以及測量段管6與進(jìn)風(fēng)段管5之間可采用法蘭8連接。每對(duì)法蘭盤之間設(shè)有 墊片3且每對(duì)法蘭盤通過多個(gè)螺栓4固接。兩個(gè)測量段管6的橫截面可采用正 方形結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
二如圖4 6所示，本實(shí)施方式所述實(shí)驗(yàn)段7是橫截面呈 正方形且漸縮的筒體或橫截面浙縮的四棱形筒體。其它組成及連接關(guān)系與具體 實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖7 8所示，本實(shí)施方式所述實(shí)驗(yàn)段7是由兩段橫 截面呈正方形且漸縮的筒體7-2構(gòu)成，所述兩段橫截面呈正方形且漸縮的筒體 7-2的小端連通在一起。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四如圖9 10所示，本實(shí)施方式所述實(shí)驗(yàn)段7是橫截面呈 正方形的筒體。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
二 四給出了實(shí)驗(yàn)段7的不同結(jié)構(gòu)。在變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)14 提供的壓強(qiáng)、兩個(gè)測量段管6和進(jìn)風(fēng)段管5的幾何結(jié)構(gòu)形狀不變的條件下，通 過改變實(shí)驗(yàn)段7的流道結(jié)構(gòu)，來測量不同速度下，阻力的變化曲線。
具體實(shí)施方式
五如圖11 14所示，本實(shí)施方式所述實(shí)驗(yàn)段7是正方形 板體，沿所述正方形板體的厚度方向開有矩形通孔7-l。從圖11 圖14可看 出，矩形通孔7-l的內(nèi)何中心線與測量段管6的內(nèi)何中心線可重合或平行，以 構(gòu)筑不同的流道結(jié)構(gòu)。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六如圖1 3所示，本實(shí)施方式所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括格柵
1和過濾網(wǎng)2，所述格柵1和過濾網(wǎng)2由內(nèi)向外依次安裝在測量段管6與進(jìn)風(fēng) 段管5的連接處。設(shè)置過濾網(wǎng)2是為了濾除空氣中的雜質(zhì)，設(shè)置格柵1為了均 勻配分配經(jīng)由進(jìn)風(fēng)段管5進(jìn)入從測量段管6內(nèi)的空氣。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一、二、三、四或五相同。
本發(fā)明不僅限于上述具體實(shí)施方式
，凡是本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的技 術(shù)啟示而得到的等同變換或者是等效替換的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明權(quán)利保護(hù) 范圍之內(nèi)。
工作原理兩個(gè)畢托管10及兩個(gè)電子微壓計(jì)11用于測量兩個(gè)測量段管6 內(nèi)部空氣的流通速度， 一般取兩個(gè)電子微壓計(jì)11的平均值作為測量結(jié)果，而
且設(shè)有兩個(gè)畢托管10及兩個(gè)電子微壓計(jì)11還可用于相互校驗(yàn)；用于測量壓差
的電子微壓計(jì)12用來測量實(shí)驗(yàn)段7兩端的測量段管6之間的壓差值，壓差值 大小用來評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)段7產(chǎn)生的阻力大小。如圖15所示，橫坐標(biāo)v表示空氣的 流通速度，縱坐標(biāo)Ap表示壓差值，五條曲線表示五個(gè)結(jié)構(gòu)不同的實(shí)驗(yàn)段7的 空氣的流通速度和壓差值之間的關(guān)系。
權(quán)利要求
1、一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，所述實(shí)驗(yàn)裝置包括變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)(14)、收縮段管(9)、兩個(gè)測量段管(6)、實(shí)驗(yàn)段(7)、進(jìn)風(fēng)段管(5)、兩個(gè)畢托管(10)、兩個(gè)電子微壓計(jì)(11)、兩組管路(13)和用于測量壓差的電子微壓計(jì)(12)；其特征在于所述變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)(14)與收縮段管(9)的小端連通，所述實(shí)驗(yàn)段(7)設(shè)置在兩個(gè)測量段管(6)之間并與二者的各自一端可拆卸連通，收縮段管(9)的大端與兩個(gè)測量段管(6)中的一個(gè)的另一端連通，兩個(gè)測量段管(6)中的另一個(gè)的另一端與進(jìn)風(fēng)段管(5)的一端連通，每個(gè)測量段管(6)上安裝有一個(gè)畢托管(10)，每個(gè)畢托管(10)連接有一個(gè)電子微壓計(jì)(11)，在每個(gè)測量段管(6)側(cè)壁的中部開有至少兩個(gè)取壓孔(6-1)，兩個(gè)測量段管(6)上的取壓孔(6-1)分別通過管路(13)與用于測量壓差的電子微壓計(jì)(12)連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝 置，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)段(7)是橫截面呈正方形且漸縮的筒體。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝 置，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)段(7)是由兩段橫截面呈正方形且漸縮的筒體(7-2) 構(gòu)成，所述兩段橫截面呈正方形且漸縮的筒體(7-2)的小端連通在一起。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝 置，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)段(7)是橫截面呈正方形的筒體。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝 置，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)段(7)是正方形板體，沿所述正方形板體的厚度 方向開有矩形通孔(7-1)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 3、 4或5所述的一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測 量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述實(shí)驗(yàn)裝置還包括格柵(1)和過濾網(wǎng)(2)， 所述格柵(1)和過濾網(wǎng)(2)由內(nèi)向外依次安裝在測量段管(6)與進(jìn)風(fēng)段管(5)的連接處。
全文摘要
一種開放式空氣流動(dòng)局部阻力測量教學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置，它涉及一種空氣流動(dòng)局部阻力測量的實(shí)驗(yàn)裝置。本發(fā)明為了測量流動(dòng)過程中局部流動(dòng)阻力隨流道改變及流速改變的變化關(guān)系，進(jìn)而得到一種在相同風(fēng)速下流動(dòng)阻力最小的流道結(jié)構(gòu)。變頻調(diào)速引風(fēng)機(jī)與收縮段管的小端連通，實(shí)驗(yàn)段設(shè)置在兩個(gè)測量段管之間并與二者的各自一端可拆卸連通，每個(gè)測量段管上安裝有一個(gè)畢托管，每個(gè)畢托管連接有一個(gè)電子微壓計(jì)，在每個(gè)測量段管側(cè)壁的中部開有至少兩個(gè)取壓孔，兩個(gè)測量段管上的取壓孔分別通管路與用于測量壓差的電子微壓計(jì)連接。通過本發(fā)明可得到一種在相同風(fēng)速下流動(dòng)阻力最小的流道結(jié)構(gòu)。流動(dòng)過程阻力減小，使得驅(qū)動(dòng)該流動(dòng)的風(fēng)機(jī)功率大大降低、耗電量降低、節(jié)約能源。
文檔編號(hào)G09B23/00GK101635109SQ20091007279
公開日2010年1月27日 申請日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月4日
發(fā)明者劉曉波, 姜寶成, 王洪杰, 田靈智, 黃怡珉 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)