专利摘要

本实用新型公开了一种供排一体分层流实验装置，属于教学用具技术领域，包括槽体（1）、储水区一（2）、储水区二（3）和储水区三（4），在储水区一（2）和槽体（1）之间设置输水管一（21），在储水区二（3）和槽体（1）之间设置输水管二（31），在槽体（1）底部设置进水装置和排水装置，在槽体（1）下层设置有溢水区（11），在溢水区（11）上方设置含有介质的多孔介质区（12），在多孔介质区（12）上方设置实验观察区（13），本实用新型可以使下部水流平稳流入到槽体（1）内，分层流界面清晰，观察效果好，本实用新型结构简单，现象明显，方便操作。

权利要求

1.一种供排一体分层流实验装置，包括槽体（1）、用于储存水体一的储水区一（2）和用于储存水体二的储水区二（3），其特征在于：在储水区一（2）和槽体（1）之间设置输水管一（21），在输水管一（21）上设置阀门一（22），在储水区二（3）和槽体（1）之间设置输水管二（31），在输水管二（31）上设置阀门二（32），输水管一（21）的出水口设置在槽体（1）上方，在槽体（1）底部设置进水装置，进水装置的下端穿出槽体（1）底部并与输水管二（31）连接，在槽体（1）底部设置有排水装置，排水装置包括排水管（41），排水管（41）与储水区三（4）连接，在排水管（41）上设置阀门三（42）和水泵（43），在所述的槽体（1）下层设置为溢水区（11），在溢水区（11）上方设置含有介质的多孔介质区（12），在多孔介质区（12）上方设置实验观察区（13）。

2.根据权利要求1所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：在多孔介质区（12）与溢水区（11）之间设置网格承托板（14），在网格承托板（14）上设置有均匀分布的在纵向方向贯通的通孔（15），介质设置在网格承托板（14）上。

3.根据权利要求2所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：所述的多孔介质区（12）设置为3-6层，每一层多孔介质区（12）底部均设置有网格承托板（14），位于下层的网格承托板（14）的通孔（15）大于上一层网格承托板（14）的通孔（15）。

4.根据权利要求3所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：溢水区（11）设置为3至10个区域，在网格承托板（14）与溢水区（11）的底部之间设置有支承件（16），在网格承托板（14）与网格承托板（14）之间设置支承件（16）。

5.根据权利要求4所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：位于底层的网格承托板（14）的通孔（15）的直径设置为2至3.5cm，位于顶层的网格承托板（14）的通孔（15）的直径设置为0.3至1cm。

6.根据权利要求1所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：在所述的输水管一（21）的出水口设置喷淋机构（23）。

7.根据权利要求1所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：所述的进水装置包括直管（17），直管（17）管口设置有环状的凸缘（18），在直管（17）管口上方设置有圆盘状的挡水板（19），在挡水板（19）与凸缘（18）之间设置有支撑条（110）。

8.根据权利要求7所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：所述的直管（17）与槽体（1）的底部之间设置有密封件。

9.根据权利要求7所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：所述的直管（17）与槽体（1）的底部之间固定连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的一种供排一体分层流实验装置，其特征在于：所述的槽体（1）的侧壁设置有透明的观察区。

说明书

技术领域

本实用新型属于教学用具技术领域，涉及一种演示实验装置，具体说涉及一种用于演示液体分层流的供排一体分层流实验装置。

背景技术

分层流主要是指可以相混的两种密度不同的液体混合后出现分层，并在交界面产生相对运动的现象。两种液体在交界面相对运动时，不会发生全局性的掺混，这种水体分层现象在自然界和实际工程的水流中经常会发生，例如海洋、湖泊及水库等大体积水域中的水体受到阳光照射而形成的温度差，使上层水域与下层水域的水体温度不一样，会引起分层流现象；有的由于水体中的含沙量不一样，例如含有大量细粒泥沙的浑浊河水潜入蓄有清水的水库库底，在水库清水之下沿库底向下游运动，水库中的清水与浑浊河水形层分层流；有的由于水体中的溶解质含量不一样，例如河口表层淡水与底层咸水之间由于水体中的含盐量不同，表层淡水与底层咸水之间会发生相对流动，形成分层流。

由于分层流中水体运动与一般水体运动有许多不同之处，如有时会出现急流流态，对对湖泊、水库、河流和渠道的河床演变及引水口、港口及船闸、水库等水利工程建设有很大影响，因此研究分层流对国民经济建设、人民生活和环境保护等方面有着十分重要的作用，

为了研究分层流现象，方便实验教学，在申请日为2016月03月28日，申请号为201610186359.1的中国发明专利公开了一种分层流模拟试验槽体系统，包括蓄水池，潜水泵，导管，流量计，阀门开关，槽体，辅助水尺，固定支架，液压千斤顶，位置调节器，可调位置进水口，栅格网，提拉闸门，数字温度链，若干采样管，以及回水冲沙管，上述装置采用石英粉来调配浑水，石英粉粒径小且均一，随流性强，不易发生絮凝现象，且有具有泥沙颗粒的沉降特点，作为一种室内水沙分层流模拟试验，效果较好。

在申请日为2019月03月08日，申请号为01910177361 .6的中国发明专利公开了一种能够模拟背景流速的分层流物理模拟试验槽体系统，分层槽体内首端设置有上层进水井、下层进水井，位于上层进水井和下层进水井出水侧的首端稳流消波装置，上层进水井和下层进水井连接首端水平分隔板的一端。分层槽体内的尾端设置有上层出水井、下层出水井，位于上层出水井和下层出水井进水侧的尾端稳流消波装置，上层出水井和下层出水井连接尾端水平分隔板的一端。上层进水井通过上层流体循环管路系统与上层出水井相连接，下层进水井通过下层流体循环管路系统与下层出水井相连接。上述装置可用于湖库温度分层、海洋密度分层、两层流体界面内波等物理模拟试验研究，为分层流的物理模拟提供多功能试验平台，更好地满足分层流的研究需求。

但上述装置与其他现有技术一样可以提供两种液体相对流动时的分层流现象，无法在实验室演示如湖泊及水库在水体相对稳定时不同温度或密度的液体之间的分层流现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中无法在实验室演示如湖泊及水库在水体相对稳定时不同温度或密度的液体之间的分层流现象的技术问题，提供一种结构简单，现象明显，方便操作，可以在实验室演示的供排一体分层流实验装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种供排一体分层流实验装置，包括槽体、用于储存水体一的储水区一和用于储存水体二的储水区二，在储水区一和槽体之间设置输水管一，在输水管一上设置阀门一，在储水区二和槽体之间设置输水管二，在输水管二上设置阀门二，输水管一的出水口设置在槽体上方，在槽体底部设置进水装置，进水装置的下端穿出槽体底部并与输水管二连接，在槽体底部设置有排水装置，排水装置包括排水管，排水管与储水区三连接，在排水管上设置阀门三和水泵，在所述的槽体下层设置为溢水区，在溢水区上方设置含有介质的多孔介质区，在多孔介质区上方设置实验观察区，在实验观察区方便观察液体分层流现象。

作为本实用新型的进一步改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，在多孔介质区与溢水区之间设置网格承托板，在网格承托板上设置有均匀分布的在纵向方向贯通的通孔，介质设置在网格承托板上。

作为本实用新型的进一步改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，所述的多孔介质区设置为3-6层，每一层多孔介质区底部均设置有网格承托板，位于下层的网格承托板的通孔大于上一层网格承托板的通孔。

作为本实用新型的进一步改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，溢水区设置为3至10个区域，在网格承托板与溢水区的底部之间设置有支承件，在网格承托板与网格承托板之间设置支承件。

作为本实用新型的进一步改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，位于底层的网格承托板的通孔的直径设置为2至3.5cm，位于顶层的网格承托板的通孔的直径设置为0.3至1cm。

作为本实用新型的进一步改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，在所述的输水管一的出水口设置喷淋机构。

作为本实用新型的进一步改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，所述的进水装置包括直管，直管管口设置有环状的突缘，在直管管口上方设置有圆盘状的挡水板，在挡水板与突缘之间设置有支撑条。

作为本实用新型的进一步改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，所述的直管与槽体的底部之间设置有密封件，可以防止槽体内的液体从槽体与直管之间溢出。

作为本实用新型的另一种改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，所述的直管与槽体的底部之间固定连接，可以防止槽体内的液体从槽体与直管之间溢出。

作为本实用新型的进一步改进措施，上述的供排一体分层流实验装置，所述的槽体的侧壁设置有透明的观察区，通过设置透明状的侧壁，方便实验观察。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：1、本实用新型通过设置储水区一和储水区二，方便放置温度或密度等不同种类的水体，通过设置喷淋机构，可以模拟自然现象，实验效果明显；2、通过设置进水装置，通过液体分流作用，使水体动能得以分散，可以使下部水流平稳流入到槽体内，这样分层流界面清晰，观察效果好；3、通过设置多孔介质区，可以进一步平稳水流，达到较好的分层流界面；4、本实用新型结构简单，现象明显，方便操作。

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。

图2是图1中A部放大图。

图3是本实用新型网格承托板结构示意图。

图4是本实用新型进水装置放大结构示意图。

图5是本实用新型进水装置放大立体图。

附图标号说明：1-槽体，2-储水区一，3-储水区二，4-储水区三，11-溢水区，12-多孔介质区，13-实验观察区，14-网格承托板，15-通孔，16-支承件，17-直管，18-凸缘，19-挡水板，110-支撑条，21-输水管一，22-阀门一，23-喷淋机构，31-输水管二，32-阀门二，41-排水管，42-阀门三，43-水泵。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。相反，本实用新型涵盖任何由权利要求定义的在本实用新型的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本实用新型有更好的了解，在下文对本实用新型的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本实用新型。

需要说明的是，当两个元件被称为“固定连接”或“固接”时，两个元件可以直接连接或者也可以存在居中的元件，本文所使用的术语 “水平”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的。

如图1至图5所示的一种供排一体分层流实验装置，包括槽体1、用于储存水体一的储水区一2和用于储存水体二的储水区二3，储水区一2用于储存温度高或密度小的液体，从槽体1的上方进入，储水区二3用于储存温度低或密度大的液体，从槽体1的下方进入；在储水区一2和槽体1之间设置输水管一21，输水管一21的出水口设置在槽体1上部，在输水管一21上设置阀门一22，阀门一22用于控制输水管一21上水体的流量和流速，在输水管一21的出水口设置喷淋机构23，在喷淋机构23上设置喷头，通过喷头喷水，可以避免水体直冲，压力过大造成与槽体1下方的水体直接混合。在槽体1长度较长的情况上，可以设置多个喷淋机构23。

如图1、图4、图5所示，在储水区二3和槽体1之间设置输水管二31，在槽体1底部设置进水装置，进水装置的下端穿出槽体1底部并与输水管二31固定连接；在输水管二31上设置阀门二32，阀门二32可以控制输水管二31中水体的流量和流速。进水装置包括直管17，直管17管口设置有环状的凸缘18，当水流的水压较小时，水体可以从直管17管口流出后，沿着环状的凸缘18流出，水流会比较平稳，当水流的水压较大时，水体会从直管17管口向上喷出，这时需要在直管17管口上方设置圆盘状的挡水板19，当水流碰到挡水板19后，水流会顺着挡水板19和凸缘18向四周侧向方向流动，这样可以减少水流动能，可以模拟自然界的水体流动或溢流模式；在挡水板19与凸缘18之间设置有支撑条110，用于支撑挡水板19。在直管17与槽体1的底部之间设置有密封件，可以防止水体从槽体1的底部溢出；直管17与槽体1的底部之间也可以固定连接，如直接通过焊接进行密封，也可以防止水体从槽体1的底部从直管17的边缘溢出。

如图1所示，在槽体1底部设置有排水装置，排水装置包括排水管41，排水管41的一端开口于槽体1底部，排水管41与储水区三4连接，在排水管41上设置水泵43，当实验结束后，水泵43可以把水抽送到储水区三4内进行回收，可以重复利用。

如图1至图3所示，槽体1设置为三个区域，溢水区11、多孔介质区12和实验观察区13。

溢水区11设置在槽体1下层，进水装置和排水装置均设置在溢水区11内。

在溢水区11上方设置含有介质的多孔介质区12，在多孔介质区12与溢水区11之间设置网格承托板14，在网格承托板14上设置有均匀分布的在纵向方向贯通的通孔15，介质设置在网格承托板14上，介质的直径大于通孔15的直径，可以防止介质掉入到网格承托板14的下方，介质可以设置为石块、橡胶块等。多孔介质区12设置为4层，在每一层多孔介质区12的底部均设置有网格承托板14，位于下层的网格承托板14的通孔15大于上一层网格承托板14的通孔15，同样位于下层网格承托板14上介质的直径大于上一层网格承托板14上介质的直径，如位于底层网格承托板14的通孔15的直径设置为3cm，位于底层网格承托板14的介质直径大于3cm，位于顶层网格承托板14的通孔15的直径设置为0.3 cm，位于顶层网格承托板14的介质直径大于0.3cm，通孔15的直径和介质直径的大小，对于实验效果具有一定的影响作用，在本实用新型中，经过多数实验设计，位于底层网格承托板14的通孔15的直径设置为3cm，位于顶层网格承托板14的通孔15的直径设置为0.3 cm，实验效果较好。在底层网格承托板14与顶层网格承托板14之间的网格承托板14的直径在0.3 cm至3cm之间，这样，一方面，介质不会掉入到相应的位于其下方的网格承托板14的通孔15内，同时，由于下一层的网格承托板14上的介质的直径大，相互间的间隙大，水体流速快，上一层的网格承托板14上的介质的直径小，相互间的间隙小，上一层的介质对下部的水流起到阻挡、分流作用，当最上层的介质比较小时，可以起到模拟自然状态下的水体溢流或渗出效果，实验效果好。网格承托板14上的通孔也可以设置为正方形的通孔，也可以设置为长方形的通孔，也可以设置为椭圆形的通孔。

在槽体1的侧壁设置实验观察区13，实验观察区13的侧壁设置有透明的观察区，通过设置透明状的侧壁，方便实验观察，可以清晰地观察液体分层以及两种液体之间相互流动的现象，实验效果明显。

在本实用新型中，当需要模拟大型分层流实验时，溢水区11可以设置为3至10个区域，在网格承托板14与溢水区11的底部之间设置有支承件16，用于支撑上层的网格承托板14和介质。在网格承托板14与网格承托板14之间也设置支承件16，用于支撑网格承托板14和介质。

本实用新型在演示时，在储水区一2内放入清水，在储水区二3内放入盐水，先打开阀门二32，使盐水通过输水管二31从进水装置中进入溢水区11，当溢水区11中的水体注满后，水体会从多孔介质区12向上渗流，由于多孔介质区12介质间的空隙从下往上逐渐变小，盐水从下往上也逐渐渗出，当盐水溢到多孔介质区12的一半时，打开阀门一22，清水从喷淋机构23上设置喷头中喷出，清水从多孔介质区12的上方向下渗，清水覆在盐水上方，当清水逐渐增加，盐水也逐渐增时，清水与盐水之间相互接触，当盐水和清水继续增加时，盐水把清水整体向上托起，当盐水液位超过多孔介质区12表面时，在清水和盐水之间会形成清晰的交界面，并且在交界面上形成波浪形的运动，清水和盐水不会相互混合，通过实验观察区13可以清晰地观察液体分层情况，实验效果明显。在清水和盐水之间交界面还会形成波浪形的液体运动情况。当实验完成后，可以关闭阀门一22和阀门二32，再打开阀门三42，再利用水泵43把槽体1中的水抽入到储水区三4内，进行水体回收，本实用新型结构简单，现象明显，方便操作。

利用上述方法，也可以用温度不同的液体进行演示，实验现象也较明显。

上面结合附图对本实用新型实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，对于本领域普通技术人员来说，还可以在不脱离本实用新型的前提下作若干变型和改进，这些也应视为属于本实用新型的保护范围。

一种供排一体分层流实验装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。