国家级重点新产品国家级节能推广产品优选稿

国家级重点新产品国家级节能推广产品集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）国家级重点新产品国家级节能推广产品真空管道高速输水系列成套设备Completesetsequipmentseriesofwatertransmissionathighspeedwithinvacuumpipe丰泽大禹真空输水科技有限公司QuanzhouDayuVacuumTransmissionofwaterCo.,Ltd中国福建泉州市科技局8楼QuanzhouDonghaibinchengfeicuiyuan4Road#13,Fujian362000,ChinaTel:0595-Fax:0595-E-mail:丰泽大禹真空输水科技有限公司简介丰泽大禹真空输水科技有限公司暨泉州市真空高速输水技术研究所是国际领先水平的“真空管道高速输水系列成套设备”发明与应用的唯一单位，集输水成套设备的科研、勘察、设计、设备制造、工程建设于一体，专业从事大中型给排水工程，尤其是长距离引水工程、自来水配水、直饮水、分质供水工程，水库及江河湖泊的防汛抗旱溢洪工程的应用与实施，由于专利设备在实际输水工程应用中奇迹般地克服了工程原有的沿程水头损失与局部水头损失而表现出的非凡性能，已取得令人瞩目的成果。

在可持续发展的水领域中，真空管道高速输水系列成套设备的研制成功，对解决诸如水库淤积泥沙的排放、水库旱期吸水、地下水自动回灌、大江截流、水力发电及自来水配水管网效能的提高、长距离大管道输水效能等国际给排水重大技术难题，唯一有希望获得突破性进展的高新科学技术。

真空管道高速输水系列成套设备在管道输水领域无疑是２１世纪国际领先的、最为理想的输水设备。

1994年4月，真空管道高速输水系列成套设备发明人应联合国组织的邀请，参加了在印度新德里召开的“国际水资源与环保技术研讨会”，在与会的101项交流技术中，真空管道高速输水科技成果独占鳌头，为国家赢得了荣誉，引起世界各国流体力学界的高度重视。

可以这样认为，采用“压力流”输水，是在“重力流”的基础上，人类输水工程技术产生一次革命性的变革。

而“真空管道高速输水系列成套设备”的发现与应用，将是人类在输水技术上产生一次质的飞跃，这颗屹立在输水领域顶峰的明珠在新千年中必将放射出璀璨的光芒！在国内外友人的协助下，正积极筹建以研究真空输水为中心的“国际真空输水学术研究会”，立足中国，面向世界，广泛联络、吸收海内外学术团体、科研院所、大专院校、工程设计建设公司以及所有热心水事业的仁人志士一道，扎扎实实、兢兢业业，广泛开展国际间的学术交流与工程建设，为全人类的水事业谱写出更辉煌的乐章。

真空管道高速输水技术古今中外，管道输送流体，唯有“重力流”与“压力流”两种输水形式，流体呈涡状紊流。

输水管（网）中的局部存在相当范围的负压区，气体则通过管道设置的阀门及排气阀，倒吸进管内；另外，水管进水处涡流的同时，大气不间断地以肉眼难以观察的微小气泡掺卷进管内，各段管内的水充盈度差距拉大，未能达到理想的满管。

在水力学理论建立至今的数百年历史上，世界上的所有液流体工程的设计、运行、计算都基一个最基本的假设：液流体的水分子间的粘滞力界定为流体运行的最大能量消耗，而气体阻力在液流管中可以忽略不计。

但是，当科研人员新科研成果——第三种输水方式“真空高速流”应用于工程实际时，却完全推翻了这种假设。

工程中的实验数据充分证明：液体的粘滞性并非产生能量损失的根源，真正的根源来自于掺入液流体中的气体阻力！第三种输水方式“真空高速流”应用虹吸原理，兼具有不掺气和驱气的特殊功能，也就是说已经基本排除了空气阻力在流体运行时所产生的能量损耗。

如果根据传统的假设理论：由于气体阻力在液流管中可以忽略不计，起决定性因素的是液流体的水分子间的粘滞力，排除了粘滞力的流体才可近似为理想流体。

那么运用“真空高速流”形式的管道输水与运用传统两种输水方式“重力流”与“压力流”输水形式相比在能量损耗上是不会有太大的差别。

然而，当科研人员把这种输水方式植入到常规长距离引水、配水工程或其它管道输送流体工程时，原工程的沿程水头损失居然被完全降低甚至压缩到接近于理想流体的结果。

“真空高速流”出乎意料地使输水效益在管径、水头、动力及管网原有状态不变的情况下“突变”到前所未有的至高水平，其流速、流量、压力、流态、输水距离、出水高度以及沿程水头损失均发生预料之外的显着变化，其主要参数变化数值并非只几个百分点，而是数十个百分点！事实证明：排除了空气阻力，在真空中运行的流体已经趋近于无数水力学界科学家梦想中的理想流体！传统理论已无法解释液流体新科技的突破性进展----“真空高速流”。

正因为“真空高速流”输水形式兼具有不掺气和驱气的特殊功能，促使我们能轻易地区别与“重力流”、“压力流”输水形式之间的不同流态，相同条件的运行参数对比之后不难发现，液流体能量消耗的最大根源应该归结为掺入液流体中的气体阻力！并提出了“气体阻力”（简称为“气阻）的假设概念：1、理论上：常规压力下管输的液体中，液体巨大的势能损耗绝不是简单的液体质点间粘滞，液体质点间应该还存在空气质点，它们之间相互起作用。

液体的流动占据主导地位，空气质点在液体质点带动下跟随其运动，根据牛顿的力相互作用原理，空气的流动是被动的，必将反过来作用于液体质点，对其产生阻力。

液体与气体在作相对运动的过程中要克服气体摩阻作功。

这才是液流体能量消耗的最大根源。

2、实际工程中：传统的两种输水方式“重力流”与“压力流”输水形式的假想模型是：在运行的掺气液流中，除水分子间微小的粘滞力外，每一个气分子粘滞拖曳了其上下左右的水分子，同时阻碍其后的水分子前进；“真空高速流”输水形式的假想模型是：除水分子间微小的粘滞力外，几乎没有气分子，阻力极小。

综上所述：关于“气阻”的假设是符合科学实际的，并将为水力学拓出一片开阔的前景。

希望在水资源日益紧缺的明天，“真空高速流”能够最终取代“重力流”及部分“压力流”，发挥出水资源的最高效益，缓解地球水源危机。

掺入输水管（网）内的气体，滞留、窝存在主管段及各支管的高凸处，使管道的有效过流截面减小，流体本身的能量传递效率随着管线的延长而超常降低，气阻增大而使流速减慢，时常出现“气阻空管”现象。

气体掺入管网内，还会造成管道内壁的气蚀、氧化、空化。

窝存在管内的气包，受到上游流体的重力压缩后产生的气压骤然上升，将导致管道薄弱环节的爆裂。

管输工程，除“压力流”与“重力流”两种输水形式外，客观上存在着第三种输水形式──真空管道高速输水。

根据一个大气压强在真空条件下的压水高度10.336米，在条件允许的情况下，其压水密闭容器的横断面可任意大的原理，利用大气压强与真空存在的压差与势能，本研究所科技人员发明了真空管道高速输水系列成套设备，在各种长距离引水、配水及各种给排水工程实施应用，其管内水充盈度达99%以上，且匹配管径与输水距离均无上限，我们将其命名为“真空管道高速输水”。

工程实践表明，其流体参数与“压力流”、“重力流”存在质的区别：重力流与压力流的水充盈度小于90%，呈涡流流况，气阻明显，流体能量传输效率小于85%；时常出现“气堵空管”现象，管道充满气体，传输效率甚至接近于零。

在运行中的真空输水管道局部管内压强小于一个工程大气压，而水充盈度大于99%;经整流后的流体处于平顺无涡状态，管内无窝气现象，能量的传递效率大于95%，其沿程摩阻减小，无用功比率降低，流速可增15%-60%以上，相同水头的真空输水输水距离比重力流或压力流增加25%以上。

此时，大气压力与势能非常均匀地作用于整个流场中的流体，应用在自来水配水工程、直饮水工程，管网中的高层建筑的出水口供水高度比重力流高20%-40%左右；因充盈度提高，管内水质不被氧化，亦能解决城镇高层建筑、边远以及地势较高处用户在用水高峰期的出水难问题。

从另一个角度来看，实施或改造后的输配水工程，管网条件不变而增加的15%-60%的输水量以及对管（网）道的降压保护，无形中节省了该工程可观的巨额投资。

1997年初，“真空管道高速输水”技术赴清华大学水力学实验室与“重力流”作同等条件下的技术参数对比试验，除观察到给重力流的“非满管”现象的普遍存在，并发现气阻达到一定临界值产生的“气堵”现象：流体在管流中被气体阻隔，出现了“水不往最低处流”的奇异现象,研究所科研人员据此现象，在世界上首次推导出管流中的流体“气阻定律”。

300多年来，流体力学关于“沿程水头损失与局部水头损失”的经典学说将面临“气阻定律”的严峻挑战！在多项工程应用发现，真空输水不仅在流速、流量上远远高于“重力流”与“压力流”，而且重复出现这样的奇异现象：原来需二次加压才能到水的受水地区，改成“真空输水”形式后，管径、水头、动力及管道状态不变，流体居然克服了大于水头的沿程水头损失与局部水头损失，受水地区奇迹般出水，而且在输水距离与出水水头已经实现增长将近一倍的可喜现象，最终水头损失的变化规律如何，还有待实际工程进一步的测试！是真空输水的流态接近层流而加快了流速或是水力学关于水头损失的阐述存在误区这项伟大而艰巨的科研课题有待于中国科学家进行深入细致的探索。

实际工程的应用资料证明，真空输水由于具有天然的管内“整流”排气减阻能力，使管内达到前所未有的水充满度，在实际工程，其沿程水头损失最小，运行速度加快，输水距离延长，输水效率大幅度提高。

如果将一项长距离引水工程管道或城市供水工程管网从高位配水池到无数个出水口看成是一个大型的连通器,应用真空输水形式,这个大型连通器所有等高点的水压几乎相等;而采用重力流输水,由于沿程水头损失或大或小,等高点的水压千差万别,不少低于配水池液面的高层建筑或边远地区用户出水口的水压几乎接近零，无水出流。

可以断言，真空输水技术在管流输水领域已处于世界领先水平，实际应用在各种大中型给排水工程的设备结构设计上，不但别具一格，其在系统理论上的阐述、推导、计算亦将别开生面。

对解决历史遗留的给排水重大问题、以及工程的挖潜改造、自动化程度及效率的提高均具有广阔的应用前景，其产生的经济与社会效益将不可估量。

真空管道高速输水系列成套设备简介世界首创的真空管道高速输水系列成套设备已授予国家发明专利权，达国际领先水平，国家科学技术部授予“国家级重点新产品”及“国家级节能推广产品”称号。

该系列输水设备由潜水式无动力真空虹吸装置、流体整流器、真空液气交换箱、管道及阀门组成，根据水的虹吸现象而研制成功的。

运行前不必用真空泵抽吸管内气体，而是采用一种简便有效的方法，使其局部管内产生高负压，以达到全程的长距离实施真空管道高速输水。

真空管道高速输水系列成套设备并具备以下的功能与特点：一．长年运行输水不耗用动力、能源，无需人值守；二．管径无论大小均可跨越比水源液面高八米的障碍物；三．单管引水可多叉管出水，各出水口阀门可随时开闭，任意调节出水量的大小；四．高于液面管道采用钢管，其余管道的材料及密封无特殊要求；五．装置潜水深浅、流水静水均不妨碍装置的正常运行；六．酸碱、易燃液体，含泥沙或小颗粒杂质的污水，装置不腐蚀、不堵塞，不产生静电，常年运行无故障；七．泵体潜入水中运行，无须电源，地面不设泵站及其它建筑物。