Полностью укомплектованная гидромеханическая лаборатория F1

1.2. ПОДКЛЮЧАЕМЫЕ К ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ БЛОКУ F1-10 МОДУЛИ по теме "ГИДРОТЕХНИКА"

1.2.1. F1-11 Устройство калибровки грузопоршневого манометра

Данный прибор способен имитировать процесс калибровки технических манометров.

• Прецизионно механически обработанный поршень и цилиндр с регулировочным винтом
• Манометр Бурдона с впускными и выпускными клапанами.
• Комплект гирь
• Опционально доступно обучающее программное обеспечение

1.2.2. F1-12 Устройство изучения гидростатического давления
Устройство "гидростатическое давление" разработано с целью определения статической тяги, создаваемой жидкостью на покрываемой ей поверхности. Модуль позволяет сравнивать измеряемые величины и приложение такой силы с теорией.

ОСОБЕННОСТИ:

• Флотационный резервуар с регулируемой высотой опор
• Пластиковый квадрант с точным контуром
• Рычаг с противовесом и гирей
• Простое и быстрое подключение к испытательному гидравлического блоку F1-10 
• Опционально доступно обучающее программное обеспечение

1.2.3. F1-14 Метацентрическая высота
Данный прибор позволяет провести всестороннее исследование факторов, влияющий на стабильность плавучего тела

1.2.4. F1-29 Гидростатика и манометрия
Данный аппарат знакомит студентов с основными особенностями поведения жидкостей под действием гидростатических условий (покоящаяся жидкость) и помогает применить изученные принципы при измерении давления посредством манометров.

• Демонстрирует основные принципы гидростатики и манометрии
• Включает в себя вертикальную трубу с переменным поперечным сечением, длина шкалы 460 мм
• Позволяет продемонстрировать основные типы манометров:

- Пьезометрическая трубка. Длина шкалы 460 мм.
- Наклонный манометр с углами наклона 5 °, 30 °, 60 ° и 90 ° (вертикальный)
- Манометр с увеличенной шкалой
- 'U'-образный манометр (воздух поверх жидкости), длина шкалы 460 мм
- "U"-образный манометр (жидкость поверх жидкости), длина шкалы 460 мм
- Перевернутый, под давлением 'U'- образный манометр, длина шкалы 460 мм

• Измерение уровня с помощью Верньера и игольчатого указателя уровня, диапазон от 0 до 150 мм с разрешением 0,1 мм

1.2.5. F1-30 Аппарат для оценки свойств жидкости

Данный аппарат позволяет изучать основные свойства жидкости, влияющие на их поведение в различных условиях.

• Компоненты расположены на опорной раме из ПВХ.
• 2 гидрометра 50 мм в диаметре и высотой 450 мм.
• Универсальный гидрометр с переменным разрешением (от 0.01 при 0.70 SG к 0.5 при 2.00 SG)
• 2 вискозиметрические трубки с падающим шариком 40 мм в диаметре с калибровочными отметками 0, 25, 100, 175, 200 и 220 мм
• Стальные шарики 1.588, 2.381 and 3.175 мм в диаметре
• Спиртовой термометрический стакан, диапазон от -10° до 50° C 
• Барометр-анероид, диапазон от 910 до 1060 mbar
• 6 капиллярных трубок 150 мм в длину с 0.4, 0.6, 0.8, 1.2, 1.7 и 2.2 мм диаметром отверстия
• Пикнометр (измеритель плотности), объем 50 мл
• Двухшкальные весы

1.2.5. F1-31 Аппарат Паскаля
Аппарат Паскаля представляет собой модель для упрощенной демонстрации явления колебания давления несжимаемой жидкости в зависимости от глубины вне зависимости от формы контейнера.

1.3. ПОДКЛЮЧАЕМЫЕ К ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ БЛОКУ F1-10 МОДУЛИ по теме «ГИДРОДИНАМИКА»

1.3.1. F1-15 Демонстрация теоремы Бернулли

Данный вспомогательный модуль создает такие условия, в которых можно применить теорему Бернулли. Кроме того, он помогает понять, почему в других условиях эта теорема дает несоответствующее описание поведения жидкости.

Испытательная секция представляет собой классический механизм Вентури из прозрачного акрилопласта. Модуль предоставляет возможность измерения статического давления по длине сужающегося канала, а трубка полного давления обеспечивает измерение вдоль центра испытательной секции.

Точки соединения на Вентури подходят к блоку манометров, оборудованному распределительной трубкой с клапаном отбора воздуха. Давление создается посредством насоса с ручным приводом.

Испытательная секция расположена таким образом, что может исследоваться поток как по расширяющейся, так и по сужающейся части. Вода подается через подключаемый шланг и регулирование потока осуществляется посредством клапана на выходе испытательной секции (трубки). Вентури может послужить средством измерения расхода жидкости и определения коэффициента расхода.

1.3.2. F1-16 Влияние на струю

Данный модуль позволяет изучать характеристики струи, сталкивающейся с неподвижным объектом.

ОПИСАНИЕ:

Испытательный модуль представляет собой прозрачный цилиндр с возможностью регулирования уровня. Вода вертикальным напором проходит через выпускное отверстие и сталкивается с насадкой, неподвижно закрепленной на стержне, проходящем сквозь крышку цилиндра.

Внешняя часть стержня, выходящего из цилиндра оборудована пружиной сжатия, уравновешивающей вес насаживаемых на стержень различного типа грузиков. Вертикальная сила струи, действующая внутри цилиндра на объект (насадку) измеряется посредством насаживания грузиков на стержень до тех пор, пока уровень подставки под вес (размещена на стержне) не будет соответствовать индикатору уровня (установлен на крышке цилиндра).

В комплекте различные типы насадок для сталкивания со струей: плоская,120-градусный конус и полукруглая чаша.

1.3.3. F1-17 Выпускное отверстие и свободный поток струи

Данный модуль позволяет осуществить сличение двух отверстий различного диаметра и вычислить траекторию истечения струи

Бак постоянного уровня наполняется водой, поступающей из гидравлического блока F1-10. У основного бака расположено большое отверстие, через которое посредством специального шланга для бокового крепления поступает внутрь бака поток жидкости.

Постоянный уровень жидкости (шкала нанесена на бак) устанавливается благодаря механизму управления переливанием. Траектория истечения струи через малое отверстие отслеживается при помощи регулируемых вертикальных указателей- стержней, размещенных на небольшом стенде с планшетом и зажимом для крепления миллиметровой бумаги.

Регулируемые ножки позволяют выравнивать уровень бака.

Проводимые исследования

• Определение коэффициента скорости истечения для малого отверстия
• Вычисление экспериментальным путем коэффициента расхода через малое отверстие с постоянным уровнем жидкости и переменным уровнем жидкости
• Соотнесение показаний, полученных экспериментальным путем с законами теоретической механики

1.3.4. F1-17a Расход жидкости через отверстие

Вспомогательный модуль для измерения расхода жидкости через отверстие, позволяющий провести полный анализ потока через пять различных отверстий с различными показателями скорости потока.

Модуль изучения расхода жидкости через отверстие представляет собой цилиндрический стеклянный бак с отверстием в основании. В комплекте держатель для позиционирования трубки Пито в любом месте по струе.

Прилагаемое к трубке Пито острие может устанавливаться вдоль струи для точного измерения ее диаметра и диаметра местного сужения потока, чтобы таким образом определить коэффициент сжатия потока. 

Напор по трубке Пито и суммарный напор по отверстию отображается на манометрах, примыкающих к баку. В дополнение к стандартному отверстию прилагается 4 дополнительных отверстия -насадки в специальном кейсе для хранения. Каждое отверстие имеет соответствующую маркировку.

Проводимые исследования

• Определение коэффициента скорости и коэффициента сжатия потока
• Вычисление коэффициента расхода

1.3.5. F1-18 Энергетические потери в трубах

Данный модуль позволяет точно измерить падение давления воды, проходящей через трубу круглого сечения и проверить формулу гидравлического сопротивления трубопровода.

Модуль "Энергетические потери в трубах" состоит из вертикально установленной испытательной трубы, питающейся либо от гидравлического блока F1-10 (производства Armfield), либо от альтернативного бака постоянного уровня.

Совместно данные устройства обеспечивают высокие или низкие скорости потока, которые могут контролироваться клапаном на выходном конце испытательной трубы. Потери напора между двумя точками отбора давления измеряются, используя два манометра (ртутный- для определения большого дифференциального давления и водный манометр для небольших перепадов давления).

Наполнение и слив осуществляется посредством гидравлического блока F1-10.

Регулируемые ножки позволяют выравнивать уровень испытательной трубы.

1.3.6. F1-20 Эксперименты Осборна Рейнольдса

Данный модуль предназначен для воспроизведения классических испытаний, проведенных профессором Осборном Рейнольдсом, касающихся природы ламинарного и турбулентного потока.

Модуль для вертикального позиционирования. В верхнем баке приглушения потока создается постоянный напор воды, который, проходя через расширение, спускается к трубе визуализации потока. Поток через данную трубу регулируется клапаном управления с выпускного конца.

Величина расхода жидкости через трубу визуализации может быть определена посредством объемного мерного бака (или мерного цилиндра) гидравлического блока F1-10. При помощи модуля можно наблюдать переход ламинарного течения в турбулентное и определить критическое значение числа Рейнольдса.

Модуль использует ту же систему впрыска чернил для визуализации потока, что была использована в классическом аппарате Рейнольдса.

1.3.7.F1-21 Демонстрация различных типов расходомеров

 Данный вспомогательный модуль разработан для того, чтобы познакомить студентов с тремя основными типами расходомеров.

• Вентури, расходомер постоянного перепада давления с клапаном управления потоком
• Точки замера давления для определения потери давления через каждый метр
• Оборудован доской манометров с 8 трубками
• Быстроразъёмные соединения для подключения к гидравлическому блоку
• Опционально доступно обучающее программное обеспечение

1.3.8. F1-22 Энергетические потери на изгибах и фитингах

Данный модуль позволяет смоделировать потери на различных изгибах, резких сужениях, резких расширениях и стандартных запорных клапанах.

Устройство представляет собой автономный испытательный контур с системой трубопровода и соответствующим инструментарием для снятия показаний.

В стандартной комплектации идут следующие фитинги для труб: составное колено, прямоугольное колено трубы (90°), криволинейный отвод (большой и малый радиус), секция внезапного сужения и внезапного расширения канала

Контур оборудован приёмниками давления вверх по течению и вниз по течению. Приёмники присоединяются к блоку водяных манометров. Нагнетание к манометру осуществляется посредством насоса с ручным управлением. 

Запорный вентиль используется для контроля расхода жидкости. Отдельный запорный вентиль оборудован приёмниками давления вверх и вниз по течению, соединяющимися с дифференциальным манометром, расположенном в углу контура.

1.3.9. F1-23 Свободный и вынужденный вихревой поток

Модуль представляет собой цилиндр из прозрачного акрилопласта, установленный на базе.

Свободный вихревой поток образуется посредством спуска воды через сменную заменяемую насадку- отверстие в основании цилиндра.

Вынужденный вихревой поток вызывается лопастью в основании цилиндра, которая вращается под действием струи воды.

Характеристики каждого типа потока определяются различными типами измерительных приборов и инструментов

Скорость свободного или вихревого потока может быть измерена с помощью входящей в комплект поставки трубки Пито, устанавливаемой в любом месте цилиндра

Гранулированный краситель (не входит в комплект поставки) может использоваться для обнаружения и демонстрации вторичного потока у основания цилиндра при свободном вихре.

1.3.10. F1-24 Гидравлический плунжер

Если проходящая по трубе вода внезапно останавливается, происходит явление, известное как гидравлический удар, при котором в трубе происходит упругая волна гидроудара. Данный принцип используется в гидравлическом плунжере при перекачивании воды.

Гидравлический плунжер представляет собой модуль из прозрачного акрилопласта с встроенными невозвратным и импульсным клапаном, установленный на металлическом основании. Имеет специальную камеру, представляющую собой расходный бак. Легко подключается к гидравлическому блоку F1-10

ОСОБЕННОСТИ:

• Камера насоса изготовлена из прозрачного акрилопласта.
• База, на которой установлен модуль, и невозвратные клапаны изготовлены из стали.
• Модуль оснащен шлангами подачи и выпуска жидкости
• Выпускной шланг обладает насадками переменного напора
• Быстрое и простое подключение к гидравлическому блоку F1-10
• В комплекте идут гири для нагрузки на импульсный клапан
• Опционально доступно программное обеспечение для обучения и проведения лабораторных экспериментов

1.3.11. F1-28 Демонстрация явления кавитации

Аппарат для демонстрации кавитации Armfield позволяет наглядно, в звуковом и количественном выражении продемонстрировать студентам явление кавитации и его связь с давлением пара жидкости.

1.3.12. F1-33 Демонстрация принципа работы трубки Пито

Трубка Пито с шкалой для определения позиционирования по диаметру трубы. Включает манометр со шкалой длиной 500мм. Приблизительные параметры 1.0м x 0.55м x 0.23м.

Включает комплект соединительных трубок.

1.3.13. C6-MKII Измерение гидродинамического трения (поток через трубы)

Устройство для измерения гидродинамического трения является средством изучения потери напора при гидродинамическом трении, которое имеет место при течении несжимаемой жидкости в трубах, фитингах и устройствах для измерения расхода.

• Напольная стальная конструкция, включающая следующие элементы:

- 4 гладкоствольные трубки диаметром от 4.5мм I.D. до 17.2мм I.D.
- искусственно загрубелые, шероховатые трубы
- 90° отводы (различные радиусы)
- 90° угольник трубы
- скос под углом 90°
- 45° колено трубы, 45° Y, 90° T
- внезапное расширение канала
- внезапное сужение канала
- задвижка на трубопроводе
- шаровой клапан трубопровода
- шаровой кран трубопровода
- встроенный фильтр
- трубка Вентури из оргстекла
- диафрагменный расходомер
- секция трубы из оргстекла с трубкой Пито
- 38 точек отвода

• Подходит для изучения чисел Рейнольдса от 103 до почти 105
• Система отсечных клапанов, быстроразъемных соединительных клапанов с манометрами и самогерметизирующихся патрубков для отбора давления, обеспечивающие быстроту и точность при снятии показаний
• Доступны устройства регистрации данных
• Обучение с помощью компьютерной программы
• Руководство пользователя включает инструкцию по установке, обслуживанию, пользованию и примеры лабораторных работ 

• Исследование характеристик несжимаемой жидкости в трубах
• Модуль состоит из трубы различной длины и сечения
• В комплекте: трубка Вентури, диафрагма и трубка Пито
• Все конструкции металлические

1.3.14. C7MkII Устройство моделирования колебаний и гидравлического удара в трубе

Автономный модуль C7MkII демонстрирует разницу между феноменом колебания в трубе и феноменом гидравлического удара в трубе и позволяет изучить причины данных явлений.

• Установка включает две обособленные 3-х метровые трубы из нержавеющей стали, бак постоянного уровня, клапан замедленного действия, быстродействующий клапан и т.д. 
• Вертикальный резервуар (40 мм в диаметре и 800мм в высоту) имеет шкалу, на которой отображается уровень жидкости, что служит для наблюдения и проведения расчетов.
• Электронные датчики, используемые для измерения процесса изменения давления расположены в двух точках на тестовой трубе испытания гидравлического удара: один -около быстродействующего клапана, второй посередине тестовой трубы.
• Результаты измерения давления отображаются на компьютере, посредством подсоединения датчиков через USB интерфейс к ПК.
• Чтобы минимизировать искажение профиля давления, трубы прямые и не имеют искривлений.

ПРОВОДИМЫЕ ИСПЫТАНИЯ И ДЕМОНСТРАЦИОННЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ:

• Демонстрация всплеска в трубе в результате торможения потока
• Определение характеристик колебаний в вертикальном резервуаре и в трубах.
• Изучение изменения показателей давления при гидравлическом ударе, вызванным затягиванием клапана и остановкой потока в трубе
• Сопоставление результатов, полученных в результате практических экспериментов с теорией гидравлического удара
• Определение скорости звука, проходящего через жидкость в трубе

1.3.15. C11MKII Сеть трубопровода

Модуль C11MKII разработан для ознакомления студентов с особенностями трубопровода, помогает прогнозировать поведение потока и изучать распределение давления, что необходимо при разработке систем перекачивания жидкостей.

Это портативный модуль к устройству F1-10, предназначенный для изучения характеристик потока через различные типы трубопровода, а также для исследования процесса изменения потока в трубах разного диаметра

ИCСЛЕДОВАТЕЛЬСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ:

• Измерение потери давление при водовыпуске через трубы различного размера
• Характеристики потока по взаимосвязанным трубам различного размера
• Характеристики потока при параллельном соединении трубопровода
• Характеристики потока при последовательном соединении трубопровода
• Использование раздвоенной трубы на существующем трубопроводе для увеличения расхода потока
• Характеристики потока по кольцевому трубопроводу и изучение изменений потока на подаче и отводе

1.3.16. S16 Канал демонстрации гидравлического потока

Канал демонстрации гидравлического потока S16-10, используемый совместно с гидравлическим блоком F1-10, разработан компанией Armfield с целью изучения характеристик течения как в открытом, так и в закрытом русле.

Подъемная секция уклона внутри канала и целый ряд имитационных моделей гидротехнических сооружений позволяют наглядно продемонстрировать и проанализировать сложные процессы изменения критического течения/скорости/глубины и превращения энергии. 

В число поставляемых моделей входят подливной водослив, водослив с поверхностным забором воды, водослив с узким порогом, водослив с широким порогом, водослив практического профиля и водовод. Со всеми моделями можно изучить влияние изменения уровня воды в верхнем бьефе и в нижнем бьефе. 

• Напольный модуль демонстрации потока в открытом и закрытом русле. Используется совместно с гидравлическим блоком F1-10
• Рабочая секция: ширина 77мм, высота 150мм и длина 1100мм
• Прозрачные боковые стенки для визуализации потока
• Устройство гашения энергии потока на входе обеспечивает плавный поток в рабочей секции
• Секция дна может подниматься и фиксироваться на необходимом уровне
• Сливной резервуар оснащен клапаном регулирования расхода жидкости
• Суммарный и статический напор отображается на батарейном манометре, соединенном с трубками Пито и точками отвода, расположенными в трех зонах рабочей секции
• Расположение трубок Пито может регулироваться по высоте, от днища до верхнего края лотка для составления профиля скорости потока
• В комплекте с лотком идут: подливной водослив, водослив с поверхностным забором воды, водослив с узким порогом, водослив с широким порогом, водослив практического профиля и водовод
• Опционально доступен расходомер прямого снятия показаний
• Подробное руководство пользователя в комплекте поставки

 S16 имеет вид открытого канала, демонстрируя гидравлический прыжок в уровне воды в нижнем бьефе подливного водослива, где энергия рассеивается в результате превращения сверхкритичного потока на мелководье в ламинарный поток на больших глубинах.

 Поток через водосливную плотину с острогранным гребнем водослива

Поверхностные колебания вниз по течению от водослива с широким порогом (прямоугольная обтекаемая плотина) при его опускании

ПОДКЛЮЧАЕМЫЕ К ГИДРАВЛИЧЕСКОМУ БЛОКУ F1-10 МОДУЛИ по теме «ГИДРОМАШИНЫ»

1.4.1. F1-25 Демонстрационная турбина Пелтона

 Ковшовая турбина, широко известная как «турбина Пелтона» (в честь американского изобретателя Лестера А. Пелтона (Lester Allan Pelton), представляет собой активную гидравлическую турбину, используемую при очень больших напорах.

Ковшовые турбины конструктивно сильно отличаются от наиболее распространённых реактивных гидротурбин (радиально-осевых, поворотно-лопастных), у которых рабочее колесо находится в потоке воды.

В ковшовых турбинах вода подаётся через сопла по касательной к окружности, проходящей через середину ковша. При этом вода, проходя через сопло, формирует струю, летящую с большой скоростью и ударяющую о лопатку турбины, после чего колесо проворачивается, совершая работу.

После отклонения одной лопатки под струю подставляется другая. Процесс использования энергии струи происходит при атмосферном давлении, а производство энергии осуществляется только за счёт кинетической энергии воды. Лопатки турбины имеют двояковогнутую форму с острым лезвием посередине; задача лезвия — разделять струю воды с целью лучшего использования энергии и предотвращения быстрого разрушения лопаток.

• Колесо турбины помещено в корпус с прозрачной панелью, что обеспечивает визуализацию процесса.
• Механическая сила измеряется посредством динамометра и пружинного безмена.
• Модуль оснащен манометром на входе.
• Быстроразъемные соединения обеспечивают простое подключение к гидравлическому блоку F1-10.
• Обучающее программное обеспечение доступно в качестве опции

1.4.2. F1-26 Последовательные и параллельные насосы

Модуль позволяет исследовать характеристики потока при работе одного центробежного насоса на постоянной скорости, характеристики потока при работе двух параллельных насосов на единой скорости и двух последовательных насосов на единой скорости.

• Модуль позволяет задавать необходимую, фиксированную скорость
• Насос установлен на напольной базе с переключателями ВКЛ/ВЫКЛ
• Выпускной канал оборудован клапаном контроля потока и манометром
• В комплекте с модулем идут все необходимые шланги и соединения для быстрого подключения к гидравлическому блоку F1-10 в последовательной или параллельной конфигурации
• Обучающее программное обеспечение доступно в качестве опции

1.4.3. F1-27 Характеристики центробежного насоса

Данный модуль практически аналогичен F1-26, но обладает расширенными возможностями, благодаря насосу с переменной скоростью с инвенторным управлением, а не с фиксированной скоростью насоса.

• Насос с регулируемой скоростью для подключения к испытательному гидравлическому блоку F1-10
• Напольный инверторный привод с переключаемой скоростью
• Напорный коллектор с клапаном контроля потока и манометром
• Предоставляются соответствующие шланги и фитинги для подключения к гидравлическому блоку F1-10 в последовательном или параллельном соединении.
• Опционально доступно обучающее программное обеспечение

1.4.4. F1-32 Демонстрационная турбина Френсиса

Данный модуль позволяет продемонстрировать принцип работы радиально-осевой реактивной турбины Френсиса.

• Прозрачная передняя панель для улучшенной визуализации
• Направляющие лопатки регулируются, когда турбина в действии
• Рабочее колесо турбины Френсиса имеет диаметр 60 мм и 12 лопастей
• Тормозная сила определяется с помощью тормозного динамометра типа Прони
• Манометр на входе с диапазоном от 0 до 2 бар
• Опционально предоставляется обучающее программное обеспечение

и пр.