本實(shí)用新型涉及一種物理實(shí)驗(yàn)儀器，尤其涉及一種自動(dòng)恒壓供水的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

伯努利方程是流體力學(xué)中最基本最重要的方程，伯努利方程的驗(yàn)證在高等院校的理工科各專業(yè)都應(yīng)是必開(kāi)實(shí)驗(yàn)。但對(duì)于理想流體條件下的定常流動(dòng)，流體中任何一點(diǎn)的壓力，速度和密度等物理量都不隨時(shí)間變化，需要在恒定水流，采用長(zhǎng)流水工作的儀器，才能進(jìn)行伯努力方程的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)?，F(xiàn)有的伯努力方程實(shí)驗(yàn)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(xù)溢出，才能保證水箱內(nèi)水位不變，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，存在的問(wèn)題是：

1、水泵在實(shí)驗(yàn)前及實(shí)驗(yàn)中都必須處于工作狀態(tài)，產(chǎn)生的噪音非常大，特別是在金屬制成的水箱內(nèi)，噪音更大。若是分組實(shí)驗(yàn)，幾臺(tái)儀器同時(shí)工作時(shí)，噪音淹沒(méi)了講話的聲音，教師無(wú)法指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。

2、為保證水流從水箱連續(xù)溢出，需要水量很大，所需裝置復(fù)雜，占用空間大。

3、需要電力驅(qū)動(dòng)水泵，水與電力設(shè)備同時(shí)工作，安全性差。

由于上述原因，很多高校要么不具備開(kāi)設(shè)伯努利方程實(shí)驗(yàn)的條件，或者有了伯努利方程實(shí)驗(yàn)儀，也不愿意開(kāi)設(shè)該實(shí)驗(yàn)，儀器被閑置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種水流自動(dòng)恒壓的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置，解決背景技術(shù)中的問(wèn)題。即不使用水泵持續(xù)供水，而采用一種恒壓裝置，在忽略水的粘滯阻力情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)恒壓供水，實(shí)現(xiàn)水流的定常流動(dòng)，以驗(yàn)證伯努力方程所揭示的流體能量守恒定律。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種自動(dòng)恒壓供水的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置，如圖1所示，由水箱部分、恒壓器部分、測(cè)量部分共三個(gè)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(cè)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(tái)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(gè)小的平臺(tái)16，平臺(tái)16上安裝總水閥17，總水閥17通過(guò)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(tái)16上緊挨總水閥17處還設(shè)有一個(gè)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(nèi)徑約0.5cm的細(xì)玻璃管或細(xì)金屬管，通過(guò)密封塞4插入恒壓水箱15的內(nèi)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(cè)量部分，包括靜壓頭測(cè)管6、總壓頭測(cè)管7、流量計(jì)8、出口調(diào)節(jié)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(shè)置的玻璃管，內(nèi)徑為1.4cm，中間帶有部分內(nèi)徑為2.8cm的粗水管12，水管11左側(cè)通過(guò)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(guò)流量計(jì)8、出口調(diào)節(jié)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(gè)截面A、B、C、D，每個(gè)截面都分別安裝靜壓頭測(cè)管6和總壓頭測(cè)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(diào)節(jié)閥9的下面。

所述的一種自動(dòng)恒壓供水的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置使用時(shí)，工作物質(zhì)是水或蒸餾水。

由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種自動(dòng)恒壓供水的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有噪音，實(shí)驗(yàn)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(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置的恒壓器部分結(jié)構(gòu)圖。

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)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(cè)管，7、總壓頭測(cè)管，8、流量計(jì)，9、出口調(diào)節(jié)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(tái)，17、總水閥。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

1、調(diào)整伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置至工作狀態(tài)

讓水流充滿箱體、管路的各個(gè)部分，而且中間不得有氣泡存留，按如下步驟進(jìn)行：

(1)打開(kāi)總水閥17，關(guān)閉出水閥14，向水箱1及恒壓水箱15加水，當(dāng)恒壓水箱15加滿水之后，關(guān)閉總水閥17繼續(xù)加水直至水箱1也加滿水為止。

因?yàn)楹銐核?頂部制成上凸的圓球面，在球面最高處小平臺(tái)16上通過(guò)出水管2和水箱1相連通，所以在恒壓水箱15內(nèi)會(huì)充滿水而不會(huì)有空氣存留。

(2)關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥9，打開(kāi)出水閥14，水流由連接管13流入水管11并進(jìn)入靜壓頭測(cè)管6、總壓頭測(cè)管7，然后逐漸打開(kāi)出口調(diào)節(jié)閥9，水流經(jīng)過(guò)流量計(jì)8流進(jìn)水桶10內(nèi)，此時(shí)輕彈水管11各部位，將氣泡全部排出，觀察恒壓管及各測(cè)壓管內(nèi)液面平齊，各管路沒(méi)有空氣氣泡阻隔，水流暢通后，再依次關(guān)閉出口調(diào)節(jié)閥9、出水閥14及總水閥17，并將水桶8內(nèi)積水倒回主水箱1，做好了實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。

2、自動(dòng)恒壓供水過(guò)程

本實(shí)用新型的一種自動(dòng)恒壓供水的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置，通過(guò)水箱部分和恒壓器部分產(chǎn)生恒定壓力的水，向測(cè)量部分的水管11中提供恒定壓力的水，實(shí)現(xiàn)水流定常流動(dòng)，得以驗(yàn)證伯努力方程所揭示的流體能量守恒規(guī)律。

當(dāng)恒壓水箱15內(nèi)充滿水后，關(guān)閉總水閥17，打開(kāi)出水閥14、出口調(diào)節(jié)閥9讓水流出，插入恒壓水箱15內(nèi)部的恒壓管3內(nèi)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(nèi)的水經(jīng)出水閥14流入水管11。恒壓水箱15內(nèi)的水位是在逐漸下降的，但恒壓管3下端部水面壓強(qiáng)始終等于大氣壓強(qiáng)，所以在恒壓水箱15內(nèi)的水位下降到恒壓管3下部端口之前，出水閥14處的壓強(qiáng)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(nèi)的水流近似為定常流動(dòng)。

3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

(1)關(guān)閉總水閥17，打開(kāi)出水閥14、出口調(diào)節(jié)閥9讓水流出，待恒壓管3內(nèi)的水面下降到恒壓管3底部管口(一般只需1-2秒的時(shí)間)后，觀察流量計(jì)8的讀數(shù)，調(diào)節(jié)出口調(diào)節(jié)閥9使得流量控制在5升/分鐘。

(2)在流體流動(dòng)過(guò)程中，用靜壓頭測(cè)管6、總壓頭測(cè)管7測(cè)量管路中流體流動(dòng)過(guò)程中各點(diǎn)的能量變化。

觀察并記錄A、B、C、D各截面上靜壓頭測(cè)管6、總壓頭測(cè)管7的水頭高度，依據(jù)伯努力方程，即可解釋各靜壓力水頭、總壓力水頭的量值關(guān)系及其相互轉(zhuǎn)換關(guān)系。

第一次測(cè)量完成后，將水桶10內(nèi)的水倒回水箱1，并將恒壓水箱15加滿水，準(zhǔn)備下一次測(cè)量用。

(3)調(diào)節(jié)出口調(diào)節(jié)閥8，使得流量減半后重復(fù)上述觀察與測(cè)量。

比較不同流量下各測(cè)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(guān)系。在水管11的直徑發(fā)生變化(粗水管12部分)時(shí)可以得出在突然擴(kuò)大、突然縮小管路直徑處動(dòng)能與靜壓能的轉(zhuǎn)換。

由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種自動(dòng)恒壓供水的伯努力方程實(shí)驗(yàn)裝置具有如下特點(diǎn)：

不使用水泵持續(xù)供水，而采用一種恒壓裝置，在忽略水的粘滯阻力情況下實(shí)現(xiàn)水流的定常流動(dòng)，以驗(yàn)證伯努力方程，沒(méi)有噪音。

實(shí)驗(yàn)中所需要水量很小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)儀器占用空間小，對(duì)環(huán)境條件要求低。

實(shí)驗(yàn)中不需要電力設(shè)備，安全可靠。

以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的具體實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。