怎样将地表水变为多级虹吸流来循环发电

石国平

摘 要:公元前1世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管。古人用虹吸管来取酒或引山上泉水湖下山灌溉农田。随着科技的不断发展,现在人们能生产各种类型的虹吸管用于供水、排水、排污。在研究虹吸流的过程中,又发现了虹吸流具有的六个特性。为充分发挥虹吸流所具有的六个特性的作用,发明了《多级虹吸水力发电装置组成的水循环发电系统》的专利。它们能将地表水变成多级虹吸流来发电,实现用有限的水发无限电的目的。为人类开辟了一条以水为媒介的利用大气压力来发电的新能源。

关键词:虹吸现象虹吸流发电水循环发电

中图分类号:P339 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)07(b)-0002-01

社会的进步和经济的发展,对电能的需求越来越大,为解决全社会生产生活对电能的需求问题,就必须想方设法去研究开发一种既安全环保、成本又低的新能源。研究虹吸的目的就是要探索怎样将丰富的地表水变为虹吸流用于发电,使它成为我们所需的安全、环保、低价的电能。

1中国古人是怎样解释虹吸和利用虹吸的

虹吸管是人类的一种古老发明,早在公元前1世纪,就有人造出了一种奇特的虹吸管。中国人很早就懂得应用虹吸原理制造了虹吸管。在中国古代称“注子”、“偏提”、“渴乌”或“过山龙”。东汉末年出现了灌溉用的渴乌。西南地区的少数民族用一根去节弯曲的长竹管饮酒,也是应用了虹吸的物理现象。宋朝曾公亮《武经总要》中,有用竹筒制作虹吸管把峻岭阻隔的泉水引下山的记载。

2当代人们又是怎样解释虹吸和利用虹吸的

现代汉语词典对虹吸管的解释是:虹吸管是使液体产生虹吸现象所用的管子,通称过山龙。虹吸现象是液体从比较高的地方通过一条拱起的弯管,先向上再向下流到比较低的地方去的现象。所用的弯管呈倒U字形而一端较长,使用时管内必须充满液体。

虹吸现象的产生必须具备两个条件:一是两个液面存在着高度差;二是管道必须密闭,密闭管道的高度是受限制的。在常压下虹吸的高度为10.336m,每加大一个大气压,虹管就可以做高10.336m,这个数值人们是通过大量试验得出的。

目前,虹吸原理主要应用在以下几个方面:一是用于抽水马桶的冲水排便;二是用于房屋天沟的排雨水;三是用于生产设备中的供水和排水,像这类的专利有上千例,这说明虹吸应用地比较广泛了;四是用于水库的排洪;五是用于水库坝底的清除泥沙。

3未来我们又是怎样解释虹吸流和利用虹吸流呢

3.1 虹吸流形成的条件

在常压下形成虹吸流应具备以下几个条件:一是要有一根两头开口的弯管来构成虹管,弯管必须向下放置,弯管两端内灌满水不能有空气,确保水与水之间存在一种相互吸引力;二是虹管的进水水位要高于出水水位,两水位之间应存在压强差;三是在常压下,虹管的高度不要超过10.336m。

3.2 虹吸流所具有的六种特性

一是具有人为性。根据虹吸流形成的条件,不难看出,虹吸流是可以人为产生,条件是:只要有大气压力和有液体水的地方,我们只要给虹管灌满水,排出空气,使之处于两个不同的水位中,或者处于不同的压强下,这样就可以人为产生虹吸流了。

二是具有永动性。根据虹吸流形成的条件,如果虹吸一旦形成,我们只要始终保持虹吸流的入水口水位高于出水口的水位,虹吸流就永恒地流动了。

三是具有放大性。根据虹吸流形成的条件,只要虹管的入水口的水位高于虹管的出口水位,且虹管内已充满水时,虹吸就会形成。也就是说在正常气压下(即一个大气压的情况下),只要虹管的出入口存在一个很小的水位差,就能形成10.336m高及其以下的虹吸流的位能,这就是虹吸流的位能放大作用。

四是具有级联性。根据虹吸流形成的条件,我们可以在第一个水杯中加入水,用灌满水的虹管来形成第一级虹吸流,并使第一级虹吸流流出的水指定让它流入比第一个水杯低的第二个水杯中;再在第二个水杯中用灌满水的虹管来形成第二级虹吸流,再使第二级虹吸流流出的水指定让它流入比第二个水杯低的第三个水杯中;依次类推,可以根据需要形成更多级数的虹吸流以构成虹吸流的级联形式。用这种多级虹吸流的水流来发电,就可发更多的电。

五是具有选择性。在常用压下,虹管的粗细和虹管的高度可以在不超过10.336m的情况下可根据实际需要来选择。

在加压的情况下,虹管的粗细和虹管的高度选择的范围就更大。因为每加大一个大气压,虹管的高度就可以增加10.336m;虹管的粗细选择的范围也就更大。

六是具有调节性。在加压的情况下,除了给虹管两端同时施加压上基准气压后,我们还可以在虹吸管出入口之间附加一个的气压差来确保形成虹吸流所需的压强,并用这个气压差来调节虹吸流的流量流速及启停。

如果虹吸流已经形成,我们可以用安装在虹吸出口处的水阀来调节虹吸流的水流量的大小;如果我们要虹吸流停止,也只要将水阀关闭就行,虹吸流就会停止流动。如果要再次启动,只要将水阀打开就行。虹吸流具有的可控性为我们进一步控制虹吸流带来了很大方便。

3.3 虹吸流在发电领域中的应用

下面简要讲述一下已申请发明专利的由多级虹吸流组成的两类水循环发电系统的特点。

(1)用于水库的水力发电。有专利号为CN20092007908.x,专利名称为《虹吸发电》,该专利就是在原有水力发电的进水管前端安装一个倒U型的虹管,在虹管的下端再安装1台水轮发电机,在虹管排水管的下端再用1台液体流的水轮发电机发电,这样就用了2台发电机来发电,增加一倍的发电量;(2)用地表水的水力发电。有多级虹吸水力的发电装置组成水循环发电系统。为了克服单级虹管发电对水源的位能有一定的依赖性、浪费水资源和效力低问题。发明了在常压下的《多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统》。它包括了由多个单级的虹吸水力发电装置、配套的储水池和一个循环水管渠泵水系统组成。专利申请号为:201010591463.1。其特点是充分利用了多级虹管能大幅度提升水的位差,放大位能的奇特功能用于发电,使有限的水资源能发出无限的电。

如果我们将由多级虹吸水力发电装置组装成水循环发电系统应用到发电领域中,就形成一个以水为媒介的依靠大气压力来发电的水循环发电系统,用来解决人类对电能的需求。为人类开辟了一条取至不尽,用至不竭能源的新途径。

4结语

由于本人研发的条件及所掌握知识水平有限,在这里只能起到抛砖引玉的效果,希望专家、读者对这一课题的进一步的研究给予更多的支持和帮助,使虹吸流不仅能用来发电,还是在其他领域中能得到更加广泛的应用。

参考文献

[1] 专利号为CN20092007908.x,专利名称为虹吸发电.此专利已公开.

[2] 专利申请号为:CN201010591463.1,专利名称为多级虹吸水力发电装置组成水循环发电系统.此专利已公开.