石國(guó)平

摘 要:公元前1世紀(jì),就有人造出了一種奇特的虹吸管。古人用虹吸管來取酒或引山上泉水湖下山灌溉農(nóng)田。隨著科技的不斷發(fā)展,現(xiàn)在人們能生產(chǎn)各種類型的虹吸管用于供水、排水、排污。在研究虹吸流的過程中,又發(fā)現(xiàn)了虹吸流具有的六個(gè)特性。為充分發(fā)揮虹吸流所具有的六個(gè)特性的作用,發(fā)明了《多級(jí)虹吸水力發(fā)電裝置組成的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)》的專利。它們能將地表水變成多級(jí)虹吸流來發(fā)電,實(shí)現(xiàn)用有限的水發(fā)無限電的目的。為人類開辟了一條以水為媒介的利用大氣壓力來發(fā)電的新能源。

關(guān)鍵詞:虹吸現(xiàn)象虹吸流發(fā)電水循環(huán)發(fā)電

中圖分類號(hào):P339 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1672-3791(2012)07(b)-0002-01

社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,對(duì)電能的需求越來越大,為解決全社會(huì)生產(chǎn)生活對(duì)電能的需求問題,就必須想方設(shè)法去研究開發(fā)一種既安全環(huán)保、成本又低的新能源。研究虹吸的目的就是要探索怎樣將豐富的地表水變?yōu)楹缥饔糜诎l(fā)電,使它成為我們所需的安全、環(huán)保、低價(jià)的電能。

1中國(guó)古人是怎樣解釋虹吸和利用虹吸的

虹吸管是人類的一種古老發(fā)明,早在公元前1世紀(jì),就有人造出了一種奇特的虹吸管。中國(guó)人很早就懂得應(yīng)用虹吸原理制造了虹吸管。在中國(guó)古代稱“注子”、“偏提”、“渴烏”或“過山龍”。東漢末年出現(xiàn)了灌溉用的渴烏。西南地區(qū)的少數(shù)民族用一根去節(jié)彎曲的長(zhǎng)竹管飲酒,也是應(yīng)用了虹吸的物理現(xiàn)象。宋朝曾公亮《武經(jīng)總要》中,有用竹筒制作虹吸管把峻嶺阻隔的泉水引下山的記載。

2當(dāng)代人們又是怎樣解釋虹吸和利用虹吸的

現(xiàn)代漢語詞典對(duì)虹吸管的解釋是:虹吸管是使液體產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象所用的管子,通稱過山龍。虹吸現(xiàn)象是液體從比較高的地方通過一條拱起的彎管,先向上再向下流到比較低的地方去的現(xiàn)象。所用的彎管呈倒U字形而一端較長(zhǎng),使用時(shí)管內(nèi)必須充滿液體。

虹吸現(xiàn)象的產(chǎn)生必須具備兩個(gè)條件:一是兩個(gè)液面存在著高度差;二是管道必須密閉,密閉管道的高度是受限制的。在常壓下虹吸的高度為10.336m,每加大一個(gè)大氣壓,虹管就可以做高10.336m,這個(gè)數(shù)值人們是通過大量試驗(yàn)得出的。

目前,虹吸原理主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面:一是用于抽水馬桶的沖水排便;二是用于房屋天溝的排雨水;三是用于生產(chǎn)設(shè)備中的供水和排水,像這類的專利有上千例,這說明虹吸應(yīng)用地比較廣泛了;四是用于水庫(kù)的排洪;五是用于水庫(kù)壩底的清除泥沙。

3未來我們又是怎樣解釋虹吸流和利用虹吸流呢

3.1 虹吸流形成的條件

在常壓下形成虹吸流應(yīng)具備以下幾個(gè)條件:一是要有一根兩頭開口的彎管來構(gòu)成虹管,彎管必須向下放置,彎管兩端內(nèi)灌滿水不能有空氣,確保水與水之間存在一種相互吸引力;二是虹管的進(jìn)水水位要高于出水水位,兩水位之間應(yīng)存在壓強(qiáng)差;三是在常壓下,虹管的高度不要超過10.336m。

3.2 虹吸流所具有的六種特性

一是具有人為性。根據(jù)虹吸流形成的條件,不難看出,虹吸流是可以人為產(chǎn)生,條件是:只要有大氣壓力和有液體水的地方,我們只要給虹管灌滿水,排出空氣,使之處于兩個(gè)不同的水位中,或者處于不同的壓強(qiáng)下,這樣就可以人為產(chǎn)生虹吸流了。

二是具有永動(dòng)性。根據(jù)虹吸流形成的條件,如果虹吸一旦形成,我們只要始終保持虹吸流的入水口水位高于出水口的水位,虹吸流就永恒地流動(dòng)了。

三是具有放大性。根據(jù)虹吸流形成的條件,只要虹管的入水口的水位高于虹管的出口水位,且虹管內(nèi)已充滿水時(shí),虹吸就會(huì)形成。也就是說在正常氣壓下(即一個(gè)大氣壓的情況下),只要虹管的出入口存在一個(gè)很小的水位差,就能形成10.336m高及其以下的虹吸流的位能,這就是虹吸流的位能放大作用。

四是具有級(jí)聯(lián)性。根據(jù)虹吸流形成的條件,我們可以在第一個(gè)水杯中加入水,用灌滿水的虹管來形成第一級(jí)虹吸流,并使第一級(jí)虹吸流流出的水指定讓它流入比第一個(gè)水杯低的第二個(gè)水杯中;再在第二個(gè)水杯中用灌滿水的虹管來形成第二級(jí)虹吸流,再使第二級(jí)虹吸流流出的水指定讓它流入比第二個(gè)水杯低的第三個(gè)水杯中;依次類推,可以根據(jù)需要形成更多級(jí)數(shù)的虹吸流以構(gòu)成虹吸流的級(jí)聯(lián)形式。用這種多級(jí)虹吸流的水流來發(fā)電,就可發(fā)更多的電。

五是具有選擇性。在常用壓下,虹管的粗細(xì)和虹管的高度可以在不超過10.336m的情況下可根據(jù)實(shí)際需要來選擇。

在加壓的情況下,虹管的粗細(xì)和虹管的高度選擇的范圍就更大。因?yàn)槊考哟笠粋€(gè)大氣壓,虹管的高度就可以增加10.336m;虹管的粗細(xì)選擇的范圍也就更大。

六是具有調(diào)節(jié)性。在加壓的情況下,除了給虹管兩端同時(shí)施加壓上基準(zhǔn)氣壓后,我們還可以在虹吸管出入口之間附加一個(gè)的氣壓差來確保形成虹吸流所需的壓強(qiáng),并用這個(gè)氣壓差來調(diào)節(jié)虹吸流的流量流速及啟停。

如果虹吸流已經(jīng)形成,我們可以用安裝在虹吸出口處的水閥來調(diào)節(jié)虹吸流的水流量的大小;如果我們要虹吸流停止,也只要將水閥關(guān)閉就行,虹吸流就會(huì)停止流動(dòng)。如果要再次啟動(dòng),只要將水閥打開就行。虹吸流具有的可控性為我們進(jìn)一步控制虹吸流帶來了很大方便。

3.3 虹吸流在發(fā)電領(lǐng)域中的應(yīng)用

下面簡(jiǎn)要講述一下已申請(qǐng)發(fā)明專利的由多級(jí)虹吸流組成的兩類水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)。

(1)用于水庫(kù)的水力發(fā)電。有專利號(hào)為CN20092007908.x,專利名稱為《虹吸發(fā)電》,該專利就是在原有水力發(fā)電的進(jìn)水管前端安裝一個(gè)倒U型的虹管,在虹管的下端再安裝1臺(tái)水輪發(fā)電機(jī),在虹管排水管的下端再用1臺(tái)液體流的水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電,這樣就用了2臺(tái)發(fā)電機(jī)來發(fā)電,增加一倍的發(fā)電量;(2)用地表水的水力發(fā)電。有多級(jí)虹吸水力的發(fā)電裝置組成水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)。為了克服單級(jí)虹管發(fā)電對(duì)水源的位能有一定的依賴性、浪費(fèi)水資源和效力低問題。發(fā)明了在常壓下的《多級(jí)虹吸水力發(fā)電裝置組成水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)》。它包括了由多個(gè)單級(jí)的虹吸水力發(fā)電裝置、配套的儲(chǔ)水池和一個(gè)循環(huán)水管渠泵水系統(tǒng)組成。專利申請(qǐng)?zhí)枮?201010591463.1。其特點(diǎn)是充分利用了多級(jí)虹管能大幅度提升水的位差,放大位能的奇特功能用于發(fā)電,使有限的水資源能發(fā)出無限的電。

如果我們將由多級(jí)虹吸水力發(fā)電裝置組裝成水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用到發(fā)電領(lǐng)域中,就形成一個(gè)以水為媒介的依靠大氣壓力來發(fā)電的水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng),用來解決人類對(duì)電能的需求。為人類開辟了一條取至不盡,用至不竭能源的新途徑。

4結(jié)語

由于本人研發(fā)的條件及所掌握知識(shí)水平有限,在這里只能起到拋磚引玉的效果,希望專家、讀者對(duì)這一課題的進(jìn)一步的研究給予更多的支持和幫助,使虹吸流不僅能用來發(fā)電,還是在其他領(lǐng)域中能得到更加廣泛的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 專利號(hào)為CN20092007908.x,專利名稱為虹吸發(fā)電.此專利已公開.

[2] 專利申請(qǐng)?zhí)枮?CN201010591463.1,專利名稱為多級(jí)虹吸水力發(fā)電裝置組成水循環(huán)發(fā)電系統(tǒng).此專利已公開.