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基本信息

項目名稱:
建筑室內排水立管上的新型氣水分離旋流器
小類:
機械與控制
簡介:
目前,高層建筑排水管道系統中污水溢出、氣味外漏及噪音問題成為關注焦點。本項目根據建筑排水立管內的水流特點,自主研發出符合流體力學原理的新型氣水分離旋流器,能夠提升建筑排水立管通氣能力,減少管道壓力波動和臭氣外漏,同時形成的附壁螺旋流可有效減少水流沖擊碰撞,降低噪音;該裝置的應用可替代現有的專用通氣管,增加室內使用空間,減少管材用量,同時降低工程造價,具有很好的市場應用前景。
詳細介紹:
隨著人們生活水平的日益提高,高層建筑排水系統也逐漸引起人們關注。傳統的雙立管排水系統中噪音問題,廢水溢出,滴水和滲漏等問題一直未得到妥善解決,而如今進入市場的螺旋管價格是普通PVC管材的3~4倍,使推廣應用受到限制,基于上述現狀,采用特殊管件解決高層建筑污水立管排水能力,是個很有經濟價值的課題。 本項目,即旋流式單立管排水系統中的新型氣水分離旋流器,是一套安裝在各個樓層的排水橫支管與立管連接的三通下部,具有排水與通氣的雙重功能的特殊管件。水流在立管中受旋流器作用,沿管壁均勻旋轉向下流動,降低噪音的同時在管道中心形成管心氣流,并且通過伸頂透氣管與外界空氣相通,從而保證了系統中壓力的穩定,具有良好的通氣能力。因此,本裝置可以不必像傳統雙立管排水系統那樣另設通氣管,達到僅用一根立管就可排放較大污水流量的目的。 本項目的突破性與創新性在于,以設有旋流器配件的單立管排水系統代替設有通氣管的雙立管排水系統,力求最大限度地節省管材、減少占地使用面積。本項目制作的新型氣水分離旋流器還具有安裝靈活方便、縮短工期、造價低等諸多優點,市場前景看好,勢必廣受施工建設者們的青睞。 本項目的關鍵在于調整氣水分離器的不同參數(例如小導流片的數量,與管軸方向的夾角,大導流片的形狀等),測量立管中的壓力波動和各氣水分離器的臨界流量,并與未設氣水分離器的空白管進行對比,從而得到最優化的氣水分流器模型。 本項目研發出的氣水旋流器材質選用具有耐腐蝕、比強度高、價格低等優異性能PVC塑料,管路內由一對大導流片,一對小導流片構成,每組大導流片為月牙形狀,沿管路的內壁上下相對設置,每個大導流片所在的平面與垂直線之間的夾角為40°,而下部的6個小導流片為直角三角形狀,沿圓周等距與管軸方向呈60°排列。導流片使用PVC膠與管路連接,小導流片直角處磨成光滑狀以防掛住頭發絲等雜物。在我們的實驗中,普通排水立管的臨界流量為18.5 m3/h,此時壓力波動值達到-25mm,安裝氣水分離器后排水立管的臨界流量增大至22.5 m3/h,增大了21.6%。

作品圖片

  • 建筑室內排水立管上的新型氣水分離旋流器
  • 建筑室內排水立管上的新型氣水分離旋流器
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作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

隨著高層建筑的大量興起,其排水管道系統中污水溢出、氣味外漏及噪音問題成為用戶關注焦點。采用特殊管件解決高層建筑污水立管排水能力,是個很有經濟價值的課題。這種氣水分離旋流器器安裝在各個樓層的排水橫支管與立管連接的三通下部,具有排水與通氣的雙重功能。水流在立管中受旋流器作用,沿管壁均勻旋轉向下流動,降低噪音的同時在管道中心形成管心氣流,通過伸頂透氣管與大氣相通,從而保證了系統中壓力的穩定,具有良好的通氣能力。因此,本裝置可不必像傳統雙立管排水系統那樣另設通氣管,僅用一根立管就可排放較大污水流量。本項目的創新性在于,以設有旋流器配件的單立管排水系統代替設有通氣管的雙立管排水系統,力求節省管材、減少占地面積。此外還具有安裝靈活、縮短工期、造價低等優點,市場前景看好,勢必廣受施工建設者們的青睞。本項目關鍵在于調整氣水分離器的不同參數(小導流片數量,與管軸方向夾角,大導流片形狀等),測量立管中壓力波動和各氣水分離器的臨界流量,并與未設氣水分離器的空白管進行對比,從而得到最優化的氣水分流器模型。本項目研發出的氣水旋流器管路內由一對大導流片,一對小導流片構成,大導流片為月牙形,沿管路的內壁上下相對設置,所在的平面與垂直線之間的夾角為40°;而下部的6個小導流片為直角三角形狀,沿圓周等距與管軸方向呈60°排列。在實驗中,普通排水立管的臨界流量為18.5 m3/h,此時壓力波動值達到-25mm,安裝氣水分離器后排水立管的臨界流量增大至22.5 m3/h,增大了21.6%。

科學性、先進性

通過我們的實驗結果,可以看出,我們所研制的新型氣水分離能夠增大排水立管最大流量,試驗中,普通排水立管的臨界流量為18.5 m3/h,此時壓力波動值達到-25mm,安裝氣水分離器后排水立管的臨界流量增大至22.5 m3/h,增大了21.6%。安裝氣水分離器后的排水系統壓力波動減小,在相同流量下安裝氣水分離器的排水立管比空白管的壓力波動峰值有所減小,這是由于污水流經氣水分離器后旋流下落,中間形成通氣道,增大進氣面積,可以有效控制管內壓力波動,防止水封枯竭,從而達到了排水順暢、不堵、不漏氣的目的。 目前排水通氣效果較好的螺旋管由于價格昂貴,限制了其應用。而我們發明的氣水分離旋流器配以普通PVC管材,完全可以達到螺旋管的使用效果,能有效地解決建筑排水系統中滲漏,廢水溢出等若干問題,可以減小壓力波動,節省管材、減少占用空間、安裝靈活方便、縮短工期、降低造價,具有很高的實用價值,它的推廣與應用有著很重要的現實意義。

獲獎情況及鑒定結果

1、中國第四冶金建設責任公司2010年7月23日出具的工程應用價值證明 2、代表學校參加第三屆“全國大學生創新論壇” 我們從全國高校選送的所有科技創新項目中脫穎而出,榮幸的成為91個參展項目中的一員3??萍紕撔乱坏泉?/dd>

作品所處階段

實驗室階段

技術轉讓方式

作品可展示的形式

模型、 圖紙 、圖片 、錄像、 樣品

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

本項目研發出以新型氣水分離旋流器為主的旋流式單立管排水系統,旋流器安裝在各個樓層的排水橫支管與立管連接的三通下部,具有排水與通氣的雙重功能。因此雙立管系統中的排氣管可以不設。 水流在立管中受重力和離心力作用,沿管壁均勻旋轉向下流動,在管道中心形成管心氣流,并且通過伸頂透氣管與外界空氣相通,因而保證了系統中壓力的穩定,具有良好的通氣能力,避免了因管道通氣不暢產生的虹吸、破封現象,達到僅用一根立管就可排放較大污水流量的目的,而且由于管內污水旋流運動的特點排水時管道噪音很小。雙立管系統變為了單立管排水系統,具有節省管材、減少占用面積、減輕荷載、安裝靈活方便、縮短工期、造價低、普通PVC管代替昂貴的螺旋管等諸多優點,市場前景看好,廣受建設者的青睞??傊?,設有旋流器配件的單立管排水系統由于分流作用更有利于改善立管的水力工況,減少管內壓力波動和避免水封破壞,降低噪音。

同類課題研究水平概述

目前單立管排水系統中比較有代表性的螺旋管單立管排水系統。但是螺旋管價格昂貴是普通PVC管材的3~4倍,使推廣應用受到限制。 國外此類普通高層建筑中則采用伸頂通氣管,配以蘇維托(含氣水混合器與氣水分離器)等特殊管件,使氣水分開,加大污水立管通水能力。 而本項目研發出以新型氣水分離旋流器為主的旋流式單立管排水系統,具有改善立管的水力工況,減少管內壓力波動和避免水封破壞,降低噪音等諸多優點,其主體部分仍為普通PVC管材,并配以新型氣水分離旋流器,取消了通氣管,與螺旋管單立管排水系統和雙立管排水系統相比均降低了工程造價。 本項目具有較高的水平,并得到充分認可。已經申請專利,并已在權威雜志《給水排水》2010年第11期發表論文《新型氣水分離旋流器在單立管排水系統中的應用研究》,并有中國第四冶金建設責任公司的工程應用價值證明。
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