水击现象演示参考资料

实验四水击现象演示

一、演示目的

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二、演示设备

自循环水击综合实验仪如下图所示：

1、恒压供水箱；

2、水击扬水机出水管；

3、气压表；

4、扬水机截止阀；

5、压力室；

6、调压筒；

7、水泵；

8、水泵吸水管；

9、供水管；10、调压筒截止阀；

11、水击发生阀；12、逆止阀；13、水击室；14、集水箱；15、底座。

三、演示工作原理

水泵7能把集水箱14中的水送入恒压供水箱1中，水箱1设有溢流板和回水管，能使水箱中的

水位保持恒定。工作水流自水箱1经供水管9和水击室13，再通过水击发生阀11的阀孔流出，回到集水箱14。

实验时，先全关阀10和4，触发起动阀11。当水流通过阀11时，水的冲击力使阀11向上运动

而瞬时关闭截止水流，因而在供水管9的末端首先产生最大的水击升压，并使水击室13同时达到这一水击压强。水击升压以水击波的形式迅速沿着压力管道向上游传播，到达进口以后，由进口反射回来一个减压波，使管9末端和水击室13内发生负的水击压强。

通过阀11和12的操作过程观察到水击波的来回传播变化现象，即阀11关闭，产生水击升压，使逆止阀12克服压力室5的压力而瞬时开启，水也随即注入压力室内，并可看到气压表3随着

产生压力搏动。然后，在进口传来的负水击作用下，水击室13的压强低于压力室5，使逆止阀12关闭，同时水击阀11在负水击和阀体自重的共同作用下，向下运动而自动开启。这一动作既观察到水击波的传播变化现象，又能使本实验仪保持往复的自动工作状态，即阀11

开启，水自阀孔流出，又回到这一动作的初始状态，这样周而复始，阀11不断地启闭，水击现象也就不断地重复发生。

通过逆止阀12、压力室5和气压表3组成水击压强的定量观察装置，随水击的每次升降压，通

过逆止阀12都向压力室5注入一定的水流，而压力室5是密闭的，这样就可从与压力室5相连的气压表3上测量压力室5空腔中的压强，如是逆止阀12不开启时的压强就是产生的最大水击

压强值。

水击的利用是由图中1、9、11、12、13、5、4、2等组成的水击扬水机来演示的。当打开阀4

时，由于压力室5内的空腔气压大于大气压，在水击升降压作用下，通过逆止阀12向压力室

注水后形成的压力室空腔气压的作用，水流经水击扬水机出水管2流出，这样就可利用水击实现提水。本扬水机扬水高度为37 cm，超过恒压供水箱的液面达1.5倍的作用水头。

通过调压筒(井)的开启可以消除水击的危害，当阀11全开下的恒定流动时，调压筒中维持低

于库水位的固定自由水面。当阀11突然关闭时，供水管9中的水流因惯性作用继续向下流动，流入调压筒，使其水位上升，一直上升到高出库水位的某一高度后才停止上升，这时全管

流速等于零，流动处于暂时停止状态，止时调压筒中水位达到最高点，由于调压筒最高水位高于库水位，水体作反向流动，从调压筒流向水箱，调压筒中水位逐渐下降，直到反向流速等于零为止，此时调压筒中水位降到最低点。此后，供水管中的水流又开始流向调压筒，调压筒中水位回升，这样通过调压筒中水位往返上下波动，由于供水管调压管的阻力作用逐渐衰减，直至最后调压筒水位稳定在库水位，从而消除水击的危害。

四、演示步骤

1、接通电源，打开可调级电源开关(顺时针方向逐渐减小)，调节开关，使恒压供水箱内水面平稳。

2、关闭阀10和4，用手触动水击发生阀11，观察水击现象。

3、打开阀4，观察扬水机工作情况。

4、打开阀10，观察调压井消除水击的情况。

5、逆时针方向关闭电源开关。

五、注意事项：

1、注意电源开关的开启

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六、思考题

1、水击波与波浪有何区别?

2、水击发生阀为何能不停的上下跳动?

3、扬水机是怎样扬水的?

4、水击在有压管道中会造成什么样的危害?在哪些情况下会发生水击?怎样预防和消除?

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