專利名稱：一種開放式空氣流動局部阻力測量教學實驗裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種空氣流動局部阻力測量的實驗裝置。
背景技術：
以空氣為介質的氣體輸送廣泛存在于生產與生活中，輸送過程要消耗能量 以克服流動過程的阻力。減阻技術對節省能源、降低噪音、保護生態環境等都 有著重要的意義。流體輸送過程產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，會引發流體的擾動、改變原有的流 動狀態，突縮、突擴、轉彎、流體的分流與和流等典型工況是常見的引發局部 阻力產生的工況；以往的教學實驗臺僅僅能測量流體流動過程中流動阻力及流 速變化關系，而沒有研究流動過程中流動阻力隨流道改變的變化關系。現有技 術中沒能提供一種用于測量空氣流動過程中流動阻力隨流速及流道的多種變 化關系的實驗裝置。
發明內容
本發明的目的是提供一種開放式空氣流動局部阻力測量教學實驗裝置，以 用于測量流動(空氣為介質的流動)過程中局部流動阻力隨流道幾何尺寸改變 及流速改變的變化關系，進而得到某一具體工況條件下流動阻力最小的流道結 構來減少局部阻力；用于大學生開展開放式實驗教學。
本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是本發明所述的一種開放式
空氣流動局部阻力測量教學實驗裝置包括變頻調速引風機、收縮段管、兩個測 量段管、實驗段、進風段管、兩個畢托管、兩個電子微壓計、兩組管路和用于
測量壓差的電子微壓計；所述變頻調速引風機與收縮段管的小端連通，所述實 驗段設置在兩個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 端與兩個測量段管中的一個的另一端連通，兩個測量段管中的另一個的另一端 與進風段管的一端連通，每個測量段管上安裝有一個畢托管，每個畢托管連接有一個電子微壓計，在每個測量段管側壁的中部開有至少兩個取壓孔，兩個測 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連接。
本本發明專利的有益效果是本發明所述的實驗裝置是一個開放的裝置， 可通過改變實驗段的不同結構來研究以空氣為介質的流動在流動過程中流動 局部阻力隨流道改變及流速改變的變化關系，以得到一種在相同風速下流動阻 力最小的流道結構，及減少局部阻力的方法。由于流動過程阻力減小，使得驅 動該流動的風機功率大大降低，直接效果是耗電量降低、節約能源。本發明所 述的實驗裝置是一個開放的裝置，可為大學生提供一種新型教學實驗設備，用 于進行開放實驗教學，培養學生專業知識及科研創新能力。
圖l是本發明的結構示意圖(主視圖)，圖2是圖1的右視圖，圖3是圖 l的左視圖；圖4是具體實施方式
二所述實驗段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是具體實施方式
三所述實驗段7的主視圖， 圖8是圖7的左視圖；圖9是具體實施方式
四所述實驗段7的主視圖，圖10 是圖9的左視圖；圖11 圖14是具體實施方式
五所述實驗段7的左視圖的四 種形式；圖15是通過本發明測得的流動(空氣為介質的流動)過程中流動阻 力隨流道改變的變化關系曲線圖。
具體實施例方式
具體實施方式
一如圖1 3所示，本實施方式所述一種開放式空氣流動
局部阻力測量教學實驗裝置包括變頻調速引風機14、收縮段管9、兩個測量段 管6、實驗段7、進風段管5、兩個畢托管IO、兩個電子微壓計ll、兩組管路 13和用于測量壓差的電子微壓計12;所述變頻調速引風機14與收縮段管9 的小端連通，所述實驗段7設置在兩個測量段管6之間并與二者的各自一端可 拆卸連通，收縮段管9的大端與兩個測量段管6中的一個的另一端連通，兩個 測量段管6中的另一個的另一端與進風段管5的一端連通，每個測量段管6 上安裝有一個畢托管10，每個畢托管IO連接有一個電子微壓計11，在每個測 量段管6側壁的中部開有至少兩個取壓孔6-1 ，兩個測量段管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12連接。所述實驗裝置相當于由本體部分與實驗段兩部分構成。變頻調速引風機14、收縮段管9、兩個測量 段管6、進風段管5、兩個畢托管IO、兩個電子微壓計ll、兩組管路13和用 于測量壓差的電子微壓計12構成了所述實驗裝置的本體部分，即實驗裝置的 公共平臺。實驗段雖然在附圖1中僅為一個部件(實驗段7)，但它是實現測 量空氣流動過程中局部流動阻力隨流速及流道的多種變化關系的核心。本發明 給出了突縮、突擴、縮擴等典型工況，學生通過完成上述典型實驗工況，獲得 流動阻力測量及減阻的基礎知識，針對某一具有實際意義的特定工況(突縮、 突擴、轉彎、流體的分流與和流)通過重新設計相應的實驗段，完成開放教學 實驗。本發明所述的"開放式"是指實驗段7可選用多種不同的流道結構形式。 本實施方式所述實驗段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與進風段管5之間可采用法蘭8連接。每對法蘭盤之間設有 墊片3且每對法蘭盤通過多個螺栓4固接。兩個測量段管6的橫截面可采用正 方形結構。
具體實施方式
二如圖4 6所示，本實施方式所述實驗段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。其它組成及連接關系與具體 實施方式一相同。
具體實施方式
三如圖7 8所示，本實施方式所述實驗段7是由兩段橫 截面呈正方形且漸縮的筒體7-2構成，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。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
四如圖9 10所示，本實施方式所述實驗段7是橫截面呈 正方形的筒體。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
二 四給出了實驗段7的不同結構。在變頻調速引風機14 提供的壓強、兩個測量段管6和進風段管5的幾何結構形狀不變的條件下，通 過改變實驗段7的流道結構，來測量不同速度下，阻力的變化曲線。
具體實施方式
五如圖11 14所示，本實施方式所述實驗段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的內何中心線與測量段管6的內何中心線可重合或平行，以 構筑不同的流道結構。其它組成及連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
六如圖1 3所示，本實施方式所述實驗裝置還包括格柵
1和過濾網2，所述格柵1和過濾網2由內向外依次安裝在測量段管6與進風 段管5的連接處。設置過濾網2是為了濾除空氣中的雜質，設置格柵1為了均 勻配分配經由進風段管5進入從測量段管6內的空氣。其它組成及連接關系與具體實施方式
一、二、三、四或五相同。
本發明不僅限于上述具體實施方式
，凡是本領域技術人員根據本發明的技 術啟示而得到的等同變換或者是等效替換的技術方案，均落在本發明權利保護 范圍之內。
工作原理兩個畢托管10及兩個電子微壓計11用于測量兩個測量段管6 內部空氣的流通速度， 一般取兩個電子微壓計11的平均值作為測量結果，而
且設有兩個畢托管10及兩個電子微壓計11還可用于相互校驗；用于測量壓差
的電子微壓計12用來測量實驗段7兩端的測量段管6之間的壓差值，壓差值 大小用來評價實驗段7產生的阻力大小。如圖15所示，橫坐標v表示空氣的 流通速度，縱坐標Ap表示壓差值，五條曲線表示五個結構不同的實驗段7的 空氣的流通速度和壓差值之間的關系。
權利要求
1、一種開放式空氣流動局部阻力測量教學實驗裝置，所述實驗裝置包括變頻調速引風機(14)、收縮段管(9)、兩個測量段管(6)、實驗段(7)、進風段管(5)、兩個畢托管(10)、兩個電子微壓計(11)、兩組管路(13)和用于測量壓差的電子微壓計(12)；其特征在于所述變頻調速引風機(14)與收縮段管(9)的小端連通，所述實驗段(7)設置在兩個測量段管(6)之間并與二者的各自一端可拆卸連通，收縮段管(9)的大端與兩個測量段管(6)中的一個的另一端連通，兩個測量段管(6)中的另一個的另一端與進風段管(5)的一端連通，每個測量段管(6)上安裝有一個畢托管(10)，每個畢托管(10)連接有一個電子微壓計(11)，在每個測量段管(6)側壁的中部開有至少兩個取壓孔(6-1)，兩個測量段管(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(12)連接。
2、根據權利要求1所述的一種開放式空氣流動局部阻力測量教學實驗裝 置，其特征在于所述實驗段(7)是橫截面呈正方形且漸縮的筒體。
3、 根據權利要求1所述的一種開放式空氣流動局部阻力測量教學實驗裝 置，其特征在于所述實驗段(7)是由兩段橫截面呈正方形且漸縮的筒體(7-2) 構成，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、 根據權利要求1所述的一種開放式空氣流動局部阻力測量教學實驗裝 置，其特征在于所述實驗段(7)是橫截面呈正方形的筒體。
5、 根據權利要求1所述的一種開放式空氣流動局部阻力測量教學實驗裝 置，其特征在于所述實驗段(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、 根據權利要求l、 2、 3、 4或5所述的一種開放式空氣流動局部阻力測 量教學實驗裝置，其特征在于所述實驗裝置還包括格柵(1)和過濾網(2)， 所述格柵(1)和過濾網(2)由內向外依次安裝在測量段管(6)與進風段管(5)的連接處。
全文摘要
一種開放式空氣流動局部阻力測量教學實驗裝置，它涉及一種空氣流動局部阻力測量的實驗裝置。本發明為了測量流動過程中局部流動阻力隨流道改變及流速改變的變化關系，進而得到一種在相同風速下流動阻力最小的流道結構。變頻調速引風機與收縮段管的小端連通，實驗段設置在兩個測量段管之間并與二者的各自一端可拆卸連通，每個測量段管上安裝有一個畢托管，每個畢托管連接有一個電子微壓計，在每個測量段管側壁的中部開有至少兩個取壓孔，兩個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連接。通過本發明可得到一種在相同風速下流動阻力最小的流道結構。流動過程阻力減小，使得驅動該流動的風機功率大大降低、耗電量降低、節約能源。
文檔編號G09B23/00GK101635109SQ20091007279
公開日2010年1月27日 申請日期2009年9月4日 優先權日2009年9月4日
發明者劉曉波, 姜寶成, 王洪杰, 田靈智, 黃怡珉 申請人:哈爾濱工業大學