6.3.3　高压式恒压供液装置

在相关的实验中，有时需要较高的水头（如5m以上的水头）、较小的流量和水量，流量的计量精度要求很高，比如地下渗灌灌水实验，如果用传统的马氏瓶供水，就需要将其放置在很高的位置上，因而给实验操作和数据读取造成困难。为了克服仪器操作和读数的困难，李久生、张建丰等基于传统马氏瓶原理研制了一种新型的供水装置，即高压式恒压供液装置。

高压式恒压供液装置的工作原理是在原马氏瓶内的液面上作用一个压强，此压强大于大气压强，在此压强的作用下，使得原马氏瓶的高度不变，但作用在马氏瓶内的水头提高了，从而实现了较高水头条件下的恒压供水过程，仪器的操作和读数与普通马氏瓶相同。

高压式恒压供液装置如图6.5所示，它由高压气罐、密闭容器（马氏瓶）和用水单元3部分组成。

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图6.5　高压式恒压供液装置工作原理图

高压气罐为钢制高压容器，在高压气罐的一侧装空压机作为压力源，在空压机后面装进气管，在进气管上安装进气控制阀控制进气量，高压气罐内的压力大小由电接点压力表测量，电接点压力表可以自动控制高压气罐中的压力，在高压气罐的另一侧设置输气管，输气管上安装出气控制阀门，输气管与密闭容器的进气口（s点）相连通。密闭容器上设读数测尺，顶部设灌水管和灌水阀门，底部设出水管和出水阀门，在出水管上安装出液管压力表，以测量出水管的压力。出水管与用水单元相连通。

高压式恒压供液装置的工作过程如下。

打开密闭容器上的灌水阀门，关闭密闭容器底部出水管上的出水阀门，关闭输气管上的出气控制阀门，用灌水管对密闭容器灌水至顶部附近的某一高度，然后关闭灌水阀门。打开进气管上的进气控制阀，开启空压机给高压气罐充气加压，当压力升至设置的需要值时，电接点压力表接点断开，空压机停止供气。打开出气控制阀门，这时高压气体通过输气管进入密闭容器，使得密闭容器液面上的压强pi大于大气压强pa。打开出水管上的出水阀门为供水单元提供恒定水头供水，随着密闭容器内液体的不断流出，高压气罐内的气体不断地注入密闭容器内，从而高压气罐内的压强会有所降低，当罐内压强降至压强的设定下限时，电接点压力表接点闭合，空压机开始工作，给高压气罐补充空气，当压力升至设定的上限时，电接点压力表接点再一次断开，空压机停止供气，如此反复，可保证高压气罐内输出的压强基本保持稳定。为了保证出水管的输出压强达到要求值，高压气罐内压强的下限设定为输出压强的1.1～1.2倍，上限设定为输出压强的1.3倍，高压气罐的体积为密闭容器体积的10倍左右，以防止频繁启动空压机而影响输出压强的稳定。