一种双调节式雷诺实验装置及实验方法与流程

技术特征：
1.一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，该装置包括冷水箱、热水箱、供水水箱、恒压水箱、有色水存储箱以及实验管道，所述冷水箱通过水管与制冷系统相连，所述热水箱通过水管与加热系统相连，所述冷水箱和热水箱分别通过冷水管和热水管与混合管一端连接，所述混合管的另一端连接至供水水箱，所述供水水箱通过进水管与恒压水箱连接，所述进水管上设置有可控硅无极调速器，所述恒压水箱的出水管通过流量控制组件与实验管道相连，所述有色水存储箱下方连接的有色水水管的尾端伸入实验管道内部，所述有色水水管上设置有控制阀。2.根据权利要求1所述的一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，所述冷水管上设置有第一球阀，所述热水管上设置有第二球阀，所述第一球阀和第二球阀上均设置有驱动电机，两个驱动电机均与控制单元连接，可通过控制单元启动或关闭驱动电机。3.根据权利要求1所述的一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，所述供水水箱内设置有温度传感器，所述实验管道上设置有流量传感器，所述温度传感器和流量传感器均与控制单元相连。4.根据权利要求1所述的一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，所述恒压水箱内部设置有第一隔板和第二隔板，所述第一隔板的高度小于第二隔板的高度，所述进水管的尾端从恒压水箱上方伸入其内部，且位于第一隔板与第二隔板之间，所述第二隔板上设置有多个稳水孔，所述第一隔板与恒压水箱内壁之间形成溢流区，所述恒压水箱下方设置有溢流回水管，所述溢流回水管的一端连接溢流区，其另一端连接溢流回水箱。5.根据权利要求1所述的一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，所述流量控制组件包括调节本体，所述调节本体的左侧壁上设置有进水口，所述进水口连通调节腔室，所述调节腔室内设置有隔离塞，所述隔离塞的左端外壁上设置有多个连接块，所述调节腔室的右侧内壁上设置有水平方向的移动槽，所述隔离塞可在移动槽内水平移动，所述隔离塞的内腔壁上设置有导杆，所述移动槽的内侧壁上设置有牵引筒，所述导杆尾端贯穿至牵引筒内部且连接有导向块，所述牵引筒内设置有第一压缩弹簧，所述第一压缩弹簧位于导向块与移动槽内侧壁之间；所述进水口内设置有限位筒，所述限位筒通过连接法兰盘与调节本体端面固定连接被限定在进水口内，所述限位筒的外壁上套设有可沿其外壁水平滑动的半圆形移动板，所述半圆形移动板的外顶壁上设置有齿槽，所述调节本体顶壁内设置有安装腔，所述安装腔的底壁上设置有与进水口连通的开口，所述安装腔内设置有齿轮，所述齿轮上的部分齿牙穿过开口与齿槽啮合，所述齿轮安装在转轴上，所述转轴的一端与安装腔的一内侧壁活动连接，其另一端沿安装腔的另一对称侧壁贯穿至调节本体外侧且与转盘连接。6.根据权利要求5所述的一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，所述限位筒的左侧环壁上设置有向限位筒外侧分布的延伸圆环，所述延伸圆环的外壁向其两侧上设置有向两端各自延伸的外卡环和内卡环，所述调节本体和连接法兰盘的相对称端面上分别设置有内卡槽和外卡槽，所述外卡环和内卡环分别被限定在外卡槽和内卡槽内，所述内卡槽和外卡槽内还均设置有密封垫圈。7.根据权利要求6所述的一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，所述限位筒外侧壁上设置有两组相互对称且沿其长度方向的水平板，所述水平板上设置有限位槽，所述限位槽靠近延伸圆环的一端设置为开放状态，所述半圆形移动板的下端面设置有两个相互对称
的限位柱，所述限位柱位于限位槽内且可沿限位槽水平移动；所述进水口连通调节腔室的连接处设置有弧形挡圈，所述弧形挡圈位于水平板的下方且紧贴水平板下端面。8.根据权利要求5所述的一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，所述调节本体的下端面设置有出水口，所述出水口与调节腔室连通，所述出水管和实验管道分别通过连接组件与连接法兰盘和出水口的外壁连接；所述连接组件包括固定圆环，所述固定圆环与出水管外壁或者实验管道外壁螺纹连接，所述固定圆环外壁上沿其圆周方向设置有活动圆环，所述活动圆环上沿其圆周方向铰接有多个支杆，所述支杆的尾端则铰接有固定块，所述固定块的下端面沿其边缘设置有l型卡块，所述连接法兰盘的外壁上和出水口的外壁上均设置有与l型卡块相配合卡槽。9.根据权利要求8所述的一种双调节式雷诺实验装置，其特征在于，所述卡槽的内壁上设置有安装槽，所述安装槽内设置有移动杆和第二压缩弹簧，所述第二压缩弹簧位于移动杆一端与安装槽内端面之间且与移动杆连接，所述移动杆的另一端连接有卡板，所述卡板紧贴l型卡块的外壁，所述移动杆上还套设有第三压缩弹簧。10.根据权利要求1-9任一一项所述的一种双调节式雷诺实验装置的实验方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：外界冷水分别经制冷系统制冷和加热系统加热后进入冷水箱和热水箱内进行保温存储；步骤2：启动驱动电机调节冷水管上的第一球阀和热水管上的第二球阀，从而使冷水和热水在混合管内混合流入供水水箱，通过温度传感器将供水水箱内当前的温度上传至控制单元，当混合水温到达设定温度后，关闭第一球阀和第二球阀，供水水箱内的恒温水则通过可控硅无极调速器送至恒压水箱内；步骤3：恒压水箱内的水出现溢流且稳定后，进行第一阶段实验，雷诺数由低到高演示实验；旋转转盘微推隔离塞，并打开有色水水管上的控制阀向实验管道内注入有色水，可以看到实验管道中有色水随着水流流动形成一直线状，这时的流态即为层流，逐渐缓慢开大调节腔室，流量传感器及时记录实验管道内当前的流量，流速由小到大对应到雷诺数1800
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200确定的实验管道流速时停止调整，保持当前的流量调节设置；开始逐步调节第一球阀和第二球阀来改变供水水箱内混合水的温度，可以观察到实验管道内有色直线开始出现混掺，表明由层流刚好转为湍流，此时为流体流动状态开始转换的上临界状态，记下此刻实验温度，可以求解出水流从层流向湍流转化的实际雷诺数；继续缓慢调整第一球阀和第二球阀改变供水水箱内混合水温度，可以观察到有色直线完全紊乱，水体流态进入湍流阶段，继续调整第一球阀和第二球阀对应到雷诺数3000
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200确定的水体温度时停止调整；重新调整可控硅无极调速器，调大流量；步骤4：进行第一阶段实验，雷诺数由低到高演示实验逐渐缓慢开大调节腔室，流量传感器及时记录实验管道内当前的流量，流量由大到小对应到雷诺数3000
±
200确定的实验管道流速时停止调整，保持当前流量调节设置；开始调整第一球阀和第二球阀改变供水水箱内混合水温度，观察到水流从湍流向层流转化的实验现象，记下此刻实验温度，可以求解出水流从湍流向层流转化的实际雷诺数；继续调整第一球阀和第二球阀改变供水水箱内混合水温度，试验实验管道中会再次出现细直色线，流体
流态转变为层流；对应到雷诺数1800
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200计算出的水体温度时停止调整，重新调整流量控制组件，调小流量，准备下次实验。

技术总结
本发明公开了一种双调节式雷诺实验装置及实验方法，该装置包括冷水箱、热水箱、供水水箱、恒压水箱、有色水存储箱以及实验管道，所述冷水箱通过水管与制冷系统相连，所述热水箱通过水管与加热系统相连，所述冷水箱和热水箱分别通过冷水管和热水管与混合管一端连接，所述混合管的另一端连接至供水水箱，所述供水水箱通过进水管与恒压水箱连接，所述进水管上设置有可控硅无极调速器，所述恒压水箱的出水管通过流量控制组件与实验管道相连，所述有色水存储箱下方连接的有色水水管的尾端伸入实验管道内部，所述有色水水管上设置有控制阀。所述有色水水管上设置有控制阀。所述有色水水管上设置有控制阀。


技术研发人员：孔玮
受保护的技术使用者：淮阴工学院
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2022/1/14