[发明专利]一种雷诺实验仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种实验教学仪器，尤其涉及一种雷诺实验仪。

背景技术

雷诺实验仪，通过进水管向恒压水箱中的恒压区进水，恒压区的水溢流过溢流板流向溢流区向外排出溢流水，而保持恒压区的水面高度即水压恒定。然后，通过恒压区上部的示踪剂容器的导流管及其端部的针头，将示踪剂流向恒压区底部的实验管入口中心处。再调节实验管内水的流速，即可观察到示踪剂在实验管的流动，从而演示出液体的层流和湍流及二者之间的过渡状态，并可测定出临界雷诺数。普通的雷诺实验仪，恒压水箱里的水是通过进水管直接进入的，因此水体受振动干扰较大，流入实验管的水头难以达到恒定；近年也有专利对此略有改进，如200410025778.4号专利的“自动消色的自循环雷诺实验仪”，它在恒水区内设置一块侧面开孔的稳水板，水流通过该稳水板的开孔进入稳水区，由稳水区的水体流入实验管进行演示；但由于只在一块侧向的稳水板上开孔，开孔数量有限，孔径较大，因此，通过稳水板的开孔进入稳水区的水仍然受到流水振动的干扰，进入实验管的水同样不能达到恒定。从而导致实验管内水流现象的演示效果不稳定，层流、湍流及二者的过渡状态不易界定，测出的临界雷诺数误差大、变化大，难以达到实验教学的目的。

发明内容

本发明的目的就是提供一种雷诺实验仪，该实验仪演示用的水体不受进水管来水干扰、水体稳定，演示效果好，层流、湍流及二者的过渡状态易于界定。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种雷诺实验仪，包括壳体、壳体的上部空间为恒压水箱，恒压水箱被溢流板分隔成带进水管的恒压区和带溢流管的溢流区，恒压水箱在恒压区底部连有实验管，实验管上连有流量计和流量调节阀，恒压水箱上部设有示踪剂容器，该示踪剂容器下部连有导流管，导流管端部的针头对准实验管入口的中心，其结构特点是：恒压水箱的恒压区内设有罩在实验管入水口上部的渗透罩，渗透罩所罩住的空间形成稳水区。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

由于进水管的进水到达恒压区后，再通过渗透罩缓慢地过滤渗透进入稳水区，由于过滤渗透是从渗透罩的四周及上部的微孔、各个方向大面积地渗透，渗透入的水很细，很慢，进入稳水区的水几乎是静止的水，从而稳水区的水体不再受进水管来水的振动干扰，从根本上避免了水从较大孔径的孔洞流入而对稳水区的水形成的振动干扰。稳水区的水体稳定，进入实验管的水体稳定，仪器的演示效果好，层流、湍流及二者的过渡状态易于界定。

上述的实验管为两根。

两根实验管可以一根演示层流，另一根演示湍流或两者之间的过渡状态，从而方便学生进行对照分析，形象直观，实验教学的效果更好。

上述的恒压水箱下方的壳体正面的中间部位为竖直凹槽，实验管竖直安装在竖直凹槽中，竖直凹槽的两侧壁上安装有镜子。

实验管安装在竖直凹槽中，避免了易碎的实验管暴露在壳体外部，使得实验管不易损坏，使用更安全、可靠，同时也不影响观察。竖直凹槽的两侧壁上安装有镜子，扩大了学生观察实验现象的视野，从侧面也可观察到演示现象，可满足更多学生同时观察，提高了实验演示的效益。

上述的渗透罩由过滤土工布制成。

选用土木工程上大量使用的过滤土工布，其采购方便，价格低廉，且滤水性能好，用其制成的渗透罩的滤水速度也刚好略大于实验管内的流水速度，能很好地兼顾稳水区的水体稳定和水量补充。

下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例的立体结构示意图。

图2是本发明实施例的恒压水箱的内部结构放大示意图。

具体实施方式

实施例

图1、图2示出，本发明的一种具体实施方式为：一种雷诺实验仪，包括壳体1、壳体1的上部空间为恒压水箱2，恒压水箱2被溢流板18分隔成带进水管17的恒压区201和带溢流管16的溢流区202，恒压水箱2在恒压区201底部连有实验管4，实验管4上连有流量计6和流量调节阀7，恒压水箱2上部设有示踪剂容器12，该示踪剂容器12下部连有导流管10，导流管10端部的针头对准实验管4入口的中心。恒压水箱2的恒压区201内设有罩在实验管4入水口上部的渗透罩3，渗透罩3所罩住的空间形成稳水区203。

本例中：实验管4为两根。恒压水箱2下方的壳体1正面的中间部位为竖直凹槽11，实验管4竖直安装在竖直凹槽11中，竖直凹槽11的两侧壁上安装有镜子11a。渗透罩3由过滤土工布制成。

使用时，启动水泵开关8，使自循环水箱9内的水通过进水管17向恒压区201内进水，同时恒压区201内的水通过渗透罩3的四周及上部各个部位，过滤渗透进入渗透罩3罩住的稳水区203。恒压区201内的达到溢流板18高度后，从溢流板18溢流入溢流区202，溢流区202的水通过底部的溢流管16流向自循环水箱9。调节进水管17的流量，使溢流区202内始终维持最低水平的溢流。打开流量调节阀7使稳水区203内的水通过实验管4向下流入自循环水箱9，稳水区203的水由恒压区201经渗透罩3过滤渗透进入补充。打开示踪剂阀5，使示踪剂容器12中的红色示踪剂经导流管10及其端部的针头流向实验管4。调节流量调节阀7及示踪剂阀5使实验管4中的红色示踪剂呈现一条明亮的红色细线，此时流体处于层流状态，逐渐开大流量调节阀7，可看到红色细线开始变粗，并像红绸子似的摆舞起来，此时流体处于层流向湍流的过渡阶段，继续开大流量调节阀7，红绸开始断裂、模糊，最后完全混合，整个实验管4中的液体全部变成红色，此时液体处于湍流状态。缓慢关小流量调节阀7，摆舞的红绸又开始出现，当实验管4中的流量减小到一定数值时，红色示踪剂又刚好变成一条明亮、清晰、稳定的红色直线，此刻流体达到由湍流向层流转变的下临界状态。结合流量计6及温度计13的读数即可测出雷诺数。