CN110115941A - 一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，包括水泵、水泵出水管、三通、三通阀门、实验循环水路连接管、转子流量计、实验文丘里管、白色刻度板、逆止阀、分流循环水路连接管、弯头、引射回水文丘里管、水箱进水管、水箱进水口、水箱出水口、水箱、水泵进水管和导向支架。水泵输出的总流水分流成主流水(实验循环水)和分流水(分流循环水)，主流水沿实验循环水路流动，完成实验后至引射回水文丘里管喉部引射孔；分流水沿分流循环水路流经回水文丘里管喉部，利用文丘里效应引射主流水，实现主、分流水汇合后流至水箱进行下一循环。该装置减少分流水无用功耗，增大实验测试范围，有效回收实验用水，保障实验安全进行。

Description

一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置
技术领域
本发明涉及一种气水混合实验装置，特别是一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置。
背景技术
采用文丘里管气水混合实验装置进行实验研究的过程中，需要改变循环水路流量，研究不同工况下文丘里管的引射比，或是观察文丘里管中引射气泡的流动情况，计算空泡份额。但对于现有实验装置，通常所使用的循环水泵无法实现变频调节，为功率、转速恒定的水泵，故流量调节方式为旁路调节，即在水泵出水管上接一分流管，使部分水分流出总水路，从而达到调节流过实验文丘里管水流量的目的。但此种方法存在如下缺陷：分流水占用循环水泵的部分功率，增加实验过程中的无用功耗；实验循环水路在较长连管结构的情况下，水泵提供的出力和扬程较大，受水箱回水压力的限制，实验文丘里管进、出口压力较高，无法实现对于低工况下引射性能的测量。故一种减少分流无用功耗、增大实验测试范围和回水动力的实验装置成为本领域技术创新的需要。
发明内容
为解决以上气水混合实验装置存在的问题，实现减少分流无用功耗、增大实验测试范围和回水动力的效果，本发明提供了一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置。
为了达到以上标准要求，本发明所用方案如下：
一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：包括水泵1、水泵出水管2、三通3、三通阀门4、实验循环水路连接管a5、实验循环水路连接管b6、实验循环水路连接管c7、实验循环水路连接管d8、实验循环水路连接管e9、实验循环水路连接管f10、实验循环水路连接管g11、实验循环水路连接管h12、弯头a13、弯头b14、弯头c15、弯头d16、转子流量计17、实验文丘里管18、白色刻度板19、逆止阀a20、分流循环水路连接管a21、分流循环水路连接管b22、分流循环水路连接管c23、弯头e24、弯头f25、引射回水文丘里管26、水箱进水管a27、水箱进水管b28、逆止阀b29、水箱进水口30、水箱出水口31、水箱32、水泵进水管33和导向支架a34、导向支架b35；水泵1经水泵进水管33连接至水箱32，水泵1经水泵出水管2连接至三通3，三通3的竖直端口、实验循环水路连接管a5、转子流量计17、实验循环水路连接管b6、弯头a13、实验循环水路连接管c7、实验文丘里管18、实验循环水路连接管d8、逆止阀a20、实验循环水路连接管e9、弯头b14、实验循环水路连接管f10、弯头c15、实验循环水路连接管g11、弯头d16、实验循环水路连接管h12顺次接合，整体构成实验循环水路，三通3的水平端口、分流循环水路连接管a21、弯头e24、分流循环水路连接管b22、弯头f25、分流循环水路连接管c23顺次接合，整体构成分流循环水路，实验循环水路连接管h12末端与引射回水文丘里管26喉部侧面引射孔相连，分流循环水路连接管c23与引射回水文丘里管26渐缩端相连，实验循环水路与分流循环水路在引射回水文丘里管26喉部处实现联通汇集，引射回水文丘里管26渐扩端口连接水箱进水管a27，水箱进水管b28与水箱32接通，水箱进水管a27和水箱进水管b28间布置有逆止阀b29。
所述实验装置中各设备、管路接合处均采用具有柔性密封垫的法兰连接结构。
所述实验装置中各连接管均为截面为圆形的不锈钢水管，各弯头均为截面为圆形的直角不锈钢弯头。
所述三通阀门4布置在三通3上，调节其开度可改变流入实验循环水路连接管a5的水流量，满足不同工况下所要求的实验参数。
所述实验循环水路连接管g11布置有导向支架a34和导向支架b35，支撑连接管的同时确保其在除轴向以外其他方向无位移量。
所述实验文丘里管18，沿观察方向投影，其后部背景布置一白色刻度板19。
所述水箱32具有水箱进水口30、水箱出水口31两个端口，进水口位于其侧面上部，出水口位于其另一侧面下部。
所述实验装置，分流水(分流循环水)流经引射回水文丘里管喉部形成低压区，依靠内外压差引射主流水(实验循环水)，增大回水动力。
所述实验装置，分流水(分流循环水)流经引射回水文丘里管喉部形成低压区，随着该区域压力的降低，实验文丘里管出口压力降低，扩大实验文丘里管进、出口压力的调节范围。
所述实验装置，主流水(实验循环水)沿实验循环水路流动，即顺次流过三通3的竖直端口、实验循环水路连接管a5、转子流量计17、实验循环水路连接管b6、弯头a13、实验循环水路连接管c7、实验文丘里管18、实验循环水路连接管d8、逆止阀a20、实验循环水路连接管e9、弯头b14、实验循环水路连接管f10、弯头c15、实验循环水路连接管g11、弯头d16、实验循环水路连接管h12，直至引射回水文丘里管26喉部引射孔；分流水(分流循环水)沿分流循环水路流动，即顺次流过三通3的水平端口、分流循环水路连接管a21、弯头e24、分流循环水路连接管b22、弯头f25、分流循环水路连接管c23，直至引射回水文丘里管26喉部，利用文丘里效应引射主流回水，实现主、分流水汇合后流至水箱32进行下一循环。
和现有技术相比，本发明具有以下优点：
利用引射回水文丘里管引射回水这一方法，增大回水动力，改善回水效果的同时使得分流水(分流循环水)的动能得到利用；扩大实验文丘里管进、出口压力的调节范围，实现对于低工况下文丘里管引射性能的测量；以闭式结构取代开式结构，保障实验循环水路的清洁，提高实验精度；水箱进水口、出水口高低错排，防止水泵进气，确保水泵保持最大出力；两文丘里管渐扩端后部管路均设有逆止阀，防止后部管路中水回流至喉部低压区，保障实验的安全进行。
附图说明
图1为本发明一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置的主视图；
图2为本发明一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置中引射回水文丘里管的截面主视图；
图3为本发明一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置中三通的截面主视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
本发明一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，包括水泵1、水泵出水管2、三通3、三通阀门4、实验循环水路连接管a5、实验循环水路连接管b6、实验循环水路连接管c7、实验循环水路连接管d8、实验循环水路连接管e9、实验循环水路连接管f10、实验循环水路连接管g11、实验循环水路连接管h12、弯头a13、弯头b14、弯头c15、弯头d16、转子流量计17、实验文丘里管18、白色刻度板19、逆止阀a20、分流循环水路连接管a21、分流循环水路连接管b22、分流循环水路连接管c23、弯头e24、弯头f25、引射回水文丘里管26、水箱进水管a27、水箱进水管b28、逆止阀b29、水箱进水口30、水箱出水口31、水箱32、水泵进水管33和导向支架a34、导向支架b35。采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，水泵1启动后，输出的循环水分流成主流水(实验循环水)和分流水(分流循环水)。主流水沿实验循环水路连接管a5至实验循环水路连接管h12流动，完成实验后流至引射回水文丘里管26喉部侧面引射口；分流水沿分流循环水路连接管a21至分流循环水路连接管c23方向流动，在流经引射回水文丘里管26喉部处利用文丘里效应引射实验水路回水，实现主、分流水汇合后流至水箱32进行下一循环。
作为本发明的优选实施方式，装置结构如附图1所示，水泵1、水泵出水管2、三通3三者顺次连接，三通3上设置有三通阀门4。三通3的竖直端口、实验循环水路连接管a5、转子流量计17、实验循环水路连接管b6、弯头a13、实验循环水路连接管c7、实验文丘里管18、实验循环水路连接管d8、逆止阀a20、实验循环水路连接管e9、弯头b14、实验循环水路连接管f10、弯头c15、实验循环水路连接管g11、弯头d16、实验循环水路连接管h12顺次接合，接合处均采用具有柔性密封垫的法兰连接结构，整体构成实验循环水路；三通3的水平端口、分流循环水路连接管a21、弯头e24、分流循环水路连接管b22、弯头f25、分流循环水路连接管c23顺次接合，接合处均采用具有柔性密封垫的法兰连接结构，整体构成分流循环水路。实验装置中各连接管均为截面为圆形的不锈钢水管，各弯头均为截面为圆形的直角不锈钢弯头。实验循环水路连接管h12末端与引射回水文丘里管26喉部侧面引射孔联通，分流循环水路连接管c23与引射回水文丘里管26渐缩端相连，引射回水文丘里管26渐扩端口连接水箱进水管a27，水箱进水管b28与水箱32接通。水箱进水管a27和水箱进水管b28之间设置有逆止阀b29；实验循环水路连接管g11设置有导向支架a34和导向支架b35；实验文丘里管18后部布置有白色刻度板19。
参照附图1，具体工作流程如下，水泵1启动后，输出的循环水经水泵出水管2流至三通3，水泵出水自三通3处分流至实验循环水路和分流循环水路。三通3上的三通阀门4，可调节实验循环水路的水流量，实验循环水流量的改变通过调整三通阀门4的开度实现，根据实验参数要求进行实时调节；分流循环水流量为总水路流量与实验循环水路流量的差值。实验水沿循环水路流向流经转子流量计17，观察记录流量值；通过实验文丘里管18，实现气体或液体的引射，观察气泡运动性状，研究空泡份额和引射比；流至实验循环水路末端，并在引射回水文丘里管26喉部侧面引射孔被分流循环水引射。分流水沿循环水路流向流至引射回水文丘里管26喉部，利用文丘里效应引射实验循环水路回水，增大回水动力，实现主、分流水的合流。回水合流后流至水箱32后进行下一循环。实验文丘里管18后设置有逆止阀a20，引射回水文丘里管26后设置有逆止阀b29，防止后部管路中水回流至文丘里管喉部低压区。
参照附图2，引射回水文丘里管26的渐缩端和渐扩端分别与分流循环水路连接管c23末端和水箱进水管a27相连通，其喉部侧面的引射孔与实验循环水路连接管h12末端相连通。引射原理为分流水沿循环水路流向流经引射回水文丘里管26的收缩段时，由于流通截面收缩，循环水在喉部处速度增大，进而形成低压区，实验水路回流水在引射孔内外两侧压差和水泵1连续做功的联合作用下，经引射孔引射入文丘里管，实现两水路合流，并沿水箱进水管b28流至水箱32。
参照附图3，以水泵出水管2为参照物，与其以法兰结构联通的三通端口为下端口，经水泵出水管2流过该端口的循环水为总流水；与水泵出水管2轴线方向平行的三通端口为竖直端口，该端口以法兰结构与实验循环水路连接管a5起始端联通，一部分总流水流过此端口进入实验循环水连接管a5，此部分循环水为主流水(实验循环水)；与水泵出水管2直径方向平行的三通端口为水平端口，该端口以法兰结构与分流循环水路连接管a21起始端联通，另一部分总流水流过此端口进入分流循环水连接管a21，此部分循环水为分流水(分流循环水)。
综上所述，相较于常规的气水混合实验装置，本发明利用引射回水文丘里管引射回水的压差增大回水动力，改善回水效果的同时使分流水的动能得到利用；利用引射回水文丘里管引射回水时在喉部所形成的低压，进一步使得实验文丘里管出口压力降低，扩大实验文丘里管进、出口压力的调节范围，实现对于低工况下文丘里管引射性能的测量；以闭式结构取代开式结构，保障实验水路的清洁，提高实验精度；水箱进水口、出水口高低错排，回水带气在水箱上部聚集，防止水泵进气，确保水泵保持最大出力；两文丘里管渐扩端后部管路均设有逆止阀，防止后部管路中水回流至喉部低压区，保障实验的安全进行。

Claims (10)

1.一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：包括水泵(1)、水泵出水管(2)、三通(3)、三通阀门(4)、实验循环水路连接管(a5)、实验循环水路连接管(b6)、实验循环水路连接管(c7)、实验循环水路连接管(d8)、实验循环水路连接管(e9)、实验循环水路连接管(f10)、实验循环水路连接管(g11)、实验循环水路连接管(h12)、弯头(a13)、弯头(b14)、弯头(c15)、弯头(d16)、转子流量计(17)、实验文丘里管(18)、白色刻度板(19)、逆止阀(a20)、分流循环水路连接管(a21)、分流循环水路连接管(b22)、分流循环水路连接管(c23)、弯头(e24)、弯头(f25)、引射回水文丘里管(26)、水箱进水管(a27)、水箱进水管(b28)、逆止阀(b29)、水箱进水口(30)、水箱出水口(31)、水箱(32)、水泵进水管(33)和导向支架(a34)、导向支架(b35)；水泵(1)经水泵进水管(33)连接至水箱(32)，水泵(1)经水泵出水管(2)连接至三通(3)，三通(3)的竖直端口、实验循环水路连接管(a5)、转子流量计(17)、实验循环水路连接管(b6)、弯头(a13)、实验循环水路连接管(c7)、实验文丘里管(18)、实验循环水路连接管(d8)、逆止阀(a20)、实验循环水路连接管(e9)、弯头(b14)、实验循环水路连接管(f10)、弯头(c15)、实验循环水路连接管(g11)、弯头(d16)、实验循环水路连接管(h12)顺次接合，整体构成实验循环水路，三通(3)的水平端口、分流循环水路连接管(a21)、弯头(e24)、分流循环水路连接管(b22)、弯头(f25)、分流循环水路连接管(c23)顺次接合，整体构成分流循环水路，实验循环水路连接管(h12)末端与引射回水文丘里管(26)喉部侧面引射孔相连，分流循环水路连接管(c23)与引射回水文丘里管(26)渐缩端相连，实验循环水路与分流循环水路在引射回水文丘里管(26)喉部处实现联通汇集，引射回水文丘里管(26)渐扩端口连接水箱进水管(a27)，水箱进水管(b28)与水箱(32)接通，水箱进水管(a27)和水箱进水管(b28)间布置有逆止阀(b29)。
2.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述实验装置中各设备、管路接合处均采用具有柔性密封垫的法兰连接结构。
3.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述实验装置中各连接管均为截面为圆形的不锈钢水管，各弯头均为截面为圆形的直角不锈钢弯头。
4.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述三通阀门(4)布置在三通(3)上，调节其开度可改变流入实验循环水路连接管(a5)的水流量，满足不同工况下所要求的实验参数。
5.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述实验循环水路连接管(g11)布置有导向支架(a34)和导向支架(b35)，支撑连接管的同时确保其在除轴向以外其他方向无位移量。
6.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述实验文丘里管(18)，沿观察方向投影，其后部背景布置一白色刻度板(19)。
7.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述水箱(32)具有水箱进水口(30)、水箱出水口(31)两个端口，进水口位于其侧面上部，出水口位于其另一侧面下部。
8.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述实验装置，分流水(分流循环水)流经引射回水文丘里管(26)喉部形成低压区，依靠内外压差引射主流水(实验循环水)，增大回水动力。
9.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述实验装置，分流水(分流循环水)流经引射回水文丘里管(26)喉部形成低压区，随着该区域压力的降低，实验文丘里管(18)出口压力降低，扩大实验文丘里管(18)进、出口压力的调节范围。
10.根据权利要求1中所述一种采用文丘里增大回水动力的气水混合实验装置，其特征在于：所述实验装置，主流水(实验循环水)沿实验循环水路流动，即顺次流过三通(3)的竖直端口、实验循环水路连接管(a5)、转子流量计(17)、实验循环水路连接管(b6)、弯头(a13)、实验循环水路连接管(c7)、实验文丘里管(18)、实验循环水路连接管(d8)、逆止阀(a20)、实验循环水路连接管(e9)、弯头(b14)、实验循环水路连接管(f10)、弯头(c15)、实验循环水路连接管(g11)、弯头(d16)、实验循环水路连接管(h12)，直至引射回水文丘里管(26)喉部引射孔；分流水(分流循环水)沿分流循环水路流动，即顺次流过三通(3)的水平端口、分流循环水路连接管(a21)、弯头(e24)、分流循环水路连接管(b22)、弯头(f25)、分流循环水路连接管(c23)，直至引射回水文丘里管(26)喉部，利用文丘里效应引射主流回水，实现主、分流水汇合后流至水箱(32)进行下一循环。
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