基本信息
- 项目名称：
- 建筑室内排水立管上的新型气水分离旋流器
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 目前，高层建筑排水管道系统中污水溢出、气味外漏及噪音问题成为关注焦点。本项目根据建筑排水立管内的水流特点，自主研发出符合流体力学原理的新型气水分离旋流器，能够提升建筑排水立管通气能力，减少管道压力波动和臭气外漏，同时形成的附壁螺旋流可有效减少水流冲击碰撞，降低噪音；该装置的应用可替代现有的专用通气管，增加室内使用空间，减少管材用量，同时降低工程造价，具有很好的市场应用前景。
- 详细介绍：
- 随着人们生活水平的日益提高，高层建筑排水系统也逐渐引起人们关注。传统的双立管排水系统中噪音问题，废水溢出，滴水和渗漏等问题一直未得到妥善解决，而如今进入市场的螺旋管价格是普通PVC管材的3~4倍，使推广应用受到限制，基于上述现状，采用特殊管件解决高层建筑污水立管排水能力，是个很有经济价值的课题。 本项目，即旋流式单立管排水系统中的新型气水分离旋流器，是一套安装在各个楼层的排水横支管与立管连接的三通下部，具有排水与通气的双重功能的特殊管件。水流在立管中受旋流器作用，沿管壁均匀旋转向下流动，降低噪音的同时在管道中心形成管心气流，并且通过伸顶透气管与外界空气相通，从而保证了系统中压力的稳定，具有良好的通气能力。因此，本装置可以不必像传统双立管排水系统那样另设通气管，达到仅用一根立管就可排放较大污水流量的目的。 本项目的突破性与创新性在于，以设有旋流器配件的单立管排水系统代替设有通气管的双立管排水系统，力求最大限度地节省管材、减少占地使用面积。本项目制作的新型气水分离旋流器还具有安装灵活方便、缩短工期、造价低等诸多优点，市场前景看好，势必广受施工建设者们的青睐。 本项目的关键在于调整气水分离器的不同参数（例如小导流片的数量，与管轴方向的夹角，大导流片的形状等），测量立管中的压力波动和各气水分离器的临界流量，并与未设气水分离器的空白管进行对比，从而得到最优化的气水分流器模型。 本项目研发出的气水旋流器材质选用具有耐腐蚀、比强度高、价格低等优异性能PVC塑料,管路内由一对大导流片，一对小导流片构成，每组大导流片为月牙形状，沿管路的内壁上下相对设置，每个大导流片所在的平面与垂直线之间的夹角为40°，而下部的6个小导流片为直角三角形状，沿圆周等距与管轴方向呈60°排列。导流片使用PVC胶与管路连接，小导流片直角处磨成光滑状以防挂住头发丝等杂物。在我们的实验中，普通排水立管的临界流量为18.5 m3/h，此时压力波动值达到-25mm，安装气水分离器后排水立管的临界流量增大至22.5 m3/h，增大了21.6%。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 随着高层建筑的大量兴起，其排水管道系统中污水溢出、气味外漏及噪音问题成为用户关注焦点。采用特殊管件解决高层建筑污水立管排水能力，是个很有经济价值的课题。这种气水分离旋流器器安装在各个楼层的排水横支管与立管连接的三通下部，具有排水与通气的双重功能。水流在立管中受旋流器作用，沿管壁均匀旋转向下流动，降低噪音的同时在管道中心形成管心气流，通过伸顶透气管与大气相通，从而保证了系统中压力的稳定，具有良好的通气能力。因此，本装置可不必像传统双立管排水系统那样另设通气管，仅用一根立管就可排放较大污水流量。本项目的创新性在于，以设有旋流器配件的单立管排水系统代替设有通气管的双立管排水系统，力求节省管材、减少占地面积。此外还具有安装灵活、缩短工期、造价低等优点，市场前景看好，势必广受施工建设者们的青睐。本项目关键在于调整气水分离器的不同参数（小导流片数量，与管轴方向夹角，大导流片形状等），测量立管中压力波动和各气水分离器的临界流量，并与未设气水分离器的空白管进行对比，从而得到最优化的气水分流器模型。本项目研发出的气水旋流器管路内由一对大导流片，一对小导流片构成，大导流片为月牙形，沿管路的内壁上下相对设置，所在的平面与垂直线之间的夹角为40°；而下部的6个小导流片为直角三角形状，沿圆周等距与管轴方向呈60°排列。在实验中，普通排水立管的临界流量为18.5 m3/h，此时压力波动值达到-25mm，安装气水分离器后排水立管的临界流量增大至22.5 m3/h，增大了21.6%。
科学性、先进性
- 通过我们的实验结果，可以看出，我们所研制的新型气水分离能够增大排水立管最大流量，试验中，普通排水立管的临界流量为18.5 m3/h，此时压力波动值达到-25mm，安装气水分离器后排水立管的临界流量增大至22.5 m3/h，增大了21.6%。安装气水分离器后的排水系统压力波动减小，在相同流量下安装气水分离器的排水立管比空白管的压力波动峰值有所减小，这是由于污水流经气水分离器后旋流下落，中间形成通气道，增大进气面积，可以有效控制管内压力波动，防止水封枯竭，从而达到了排水顺畅、不堵、不漏气的目的。 目前排水通气效果较好的螺旋管由于价格昂贵，限制了其应用。而我们发明的气水分离旋流器配以普通PVC管材，完全可以达到螺旋管的使用效果，能有效地解决建筑排水系统中渗漏，废水溢出等若干问题，可以减小压力波动，节省管材、减少占用空间、安装灵活方便、缩短工期、降低造价，具有很高的实用价值，它的推广与应用有着很重要的现实意义。
获奖情况及鉴定结果
- 1、中国第四冶金建设责任公司2010年7月23日出具的工程应用价值证明 2、代表学校参加第三届“全国大学生创新论坛” 我们从全国高校选送的所有科技创新项目中脱颖而出，荣幸的成为91个参展项目中的一员3校科技创新一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 模型、 图纸 、图片 、录像、 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本项目研发出以新型气水分离旋流器为主的旋流式单立管排水系统，旋流器安装在各个楼层的排水横支管与立管连接的三通下部，具有排水与通气的双重功能。因此双立管系统中的排气管可以不设。 水流在立管中受重力和离心力作用，沿管壁均匀旋转向下流动，在管道中心形成管心气流，并且通过伸顶透气管与外界空气相通，因而保证了系统中压力的稳定，具有良好的通气能力，避免了因管道通气不畅产生的虹吸、破封现象，达到仅用一根立管就可排放较大污水流量的目的，而且由于管内污水旋流运动的特点排水时管道噪音很小。双立管系统变为了单立管排水系统，具有节省管材、减少占用面积、减轻荷载、安装灵活方便、缩短工期、造价低、普通PVC管代替昂贵的螺旋管等诸多优点，市场前景看好，广受建设者的青睐。总之，设有旋流器配件的单立管排水系统由于分流作用更有利于改善立管的水力工况，减少管内压力波动和避免水封破坏，降低噪音。
同类课题研究水平概述
- 目前单立管排水系统中比较有代表性的螺旋管单立管排水系统。但是螺旋管价格昂贵是普通PVC管材的3～4倍，使推广应用受到限制。 国外此类普通高层建筑中则采用伸顶通气管，配以苏维托（含气水混合器与气水分离器）等特殊管件，使气水分开，加大污水立管通水能力。 而本项目研发出以新型气水分离旋流器为主的旋流式单立管排水系统，具有改善立管的水力工况，减少管内压力波动和避免水封破坏，降低噪音等诸多优点，其主体部分仍为普通PVC管材，并配以新型气水分离旋流器，取消了通气管，与螺旋管单立管排水系统和双立管排水系统相比均降低了工程造价。 本项目具有较高的水平，并得到充分认可。已经申请专利，并已在权威杂志《给水排水》2010年第11期发表论文《新型气水分离旋流器在单立管排水系统中的应用研究》，并有中国第四冶金建设责任公司的工程应用价值证明。
