建筑设备01

建筑设备工程[e-mail]绪论建筑设备工程通常包括:室内外给排水工程供暖工程通风与空调工程建筑电气工程建筑设备工程是工业与民用建筑专业、监理专业、物业管理专业的辅助课程。第1章流体动力学基本知识1．1流体的主要物理性质1．2流体静力学基础1．3流体动力学基础1．4流动阻力与能量损失的基本概念1．1流体的主要物理性质流体的流动性是流体的最基本的特性，流动性是指流体不能承受切向力，如果有切向力存在，即使切向力很微小，流体也会发生变形。流体的流动性主要是由其力学性质决定的，流体的主要力学性质有：1.质量密度和重力密度2.流体的黏滞性3.流体的压缩性和热胀性4.流体的表面张力1.质量密度和重力密度在描述固体物质的惯性和重力特性时，通常用物体的质量和重力，而流体因为没有固定的体积，在描述其惯性大小和重力大小时，用单位体积的质量和单位体积的重力来表示，即质量密度(ρ)和重力密度(γ)。质量密度定义式为ρ＝(kg/m3)式中：M——流体的质量(kg)；V——流体的体积(m3)。重力密度定义式为γ＝(N/m3)式中：G——流体的重量(N)；V——流体的体积(m3)。由上两式可知γ＝G/V＝Mg/V＝ρg1．1流体的主要物理性质2.流体的黏滞性流体流动时，流体内部各质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗流体质点间相对运动的性质，称作流体的黏滞性。管段中断面流速分布如图1.1所示。1．1流体的主要物理性质根据牛顿摩擦定律，可得到流体黏滞力的表达式为T＝μ·A·du/dy式中：μ——流体的黏滞系数；A——流层间的接触面积(m2)；du/dy——流速梯度，表示流速沿垂直于流速方向的变化率。若用τ代表单位面积上流体的黏滞力，又称作切向力τ＝T/A＝μ·du/dy流体黏滞性的大小除了用黏滞系数μ来表示外，还可用黏滞系数与流体密度的比值ν来表示，即ν＝μ/ρ为了区分这两个系数，μ称作动力黏性系数，ν称作运动黏性系数。1．1流体的主要物理性质3.流体的压缩性和热胀性流体受压、体积缩小、密度增大的性质，称作流体的压缩性；流体受热、体积膨胀、密度减小的性质，称作流体的热胀性。(1)液体的压缩性和热胀性液体的压缩性通常用压缩系数β来表示，它的意义是：在一定温度下，升高一个单位压力时，流体体积的相对缩小量。液体的压缩性很小，通过计算，水的压力再增加一个标准大气压时，其体积只缩小了1/20000。因此，在实际工程中，可认为液体流体的密度在整个流动过程中是不变的，即认为是不可压缩流体。流体的膨胀性通常用膨胀系数α来表示。它是指在一定的压力下温度升高1K时，流体体积的相对增加量。在很多工程技术领域中，可以把液体的压缩性和热胀性忽略不计。注：在研究有压管路中水击现象和热水供热系统时，就要分别考虑水的压缩性和热胀性。1．1流体的主要物理性质(2)气体的压缩性和热胀性气体的压缩性和热胀性比液体较明显，在常温常压下，气体的压强p、密度、温度T三个基本参数之间满足气体状态方程式P＝ρRT其中：P—气体的绝对压强，N/m2T—气体的热力学温度，K；ρ—气体的密度，kg/m3；R—气体常数，J/（kg·k）。4.液体的表面张力由于流体分子之间的吸引力，在流体的表面上能够承受极其微小的张力，这种张力称表面张力。由于表面张力的作用，如果把两端开口的玻璃管竖在液体中，液体会在细管中上升或下降一定高度，这种现象称作毛细现象。1．1流体的主要物理性质1.流体静压强的基本特征：(1)静压强的方向指向受压面，并与受压面垂直；(2)流体内任一点的静压强在各个方向面上的值均相等。2.流体静压强的分布规律:流体静力学基本方程:P＝P0+γh其中：P—静止流体中任一点的压强，N/m2；P0—液体表面的压强，N/m2；γ—液体的重度，N/m3；h—所研究的点在液面下的深度，m。(1)静止液体内任意一点的压强等于液面压强加上液体重度与深度乘积之和；(2)在静止液体内，压强随深度按直线规律变化；(3)在静止液体内同一深度的点压强相等，构成一个水平的等压面；(4)液面压强可等值地在静止液体内传递。1．2流体静力学基础3.工程计算中压强的和度量单位：(1)表示方法绝对压强：以绝对真空为零点计算的压强称为绝对压强，用Pj表示。相对压强：以大气压强Pa为零点计算的压强称为相对压强，用P表示。(2)度量单位：用单位面积上的压力表示，Pa(N/m2)用工程大气压表示：1at(1Kgf/cm2)=98KPa用液柱高来表示：h=P/γ如1at=736mmHg=10mH2O1．2流体静力学基础1.流体运动的基本概念：(1)元流：流体中一微小面积形成的一股流束称为元流。(2)总流:无数元流的总和称为总流。(3)过流断面:处处垂直于总流中全部流线的断面，是总流的过流断面。(4)流量:单位时间内流体通过过流断面的体积或重量。(5)流速:在单位时间内流体移动所通过的距离。1．3流体动力学基础2.流体运动的类型：(1)有压流：流体在压差作用下流动时，整个流体的周界与固体壁面都接触，流体无自由表面，这种流动称作压力流。压力流有三个特点：1)流体充满整个管道。2)不能形成自由表面。3)流体对管壁有一定的压力。(2)无压流又称为重力流，流体流动时，流体的部分周界与固体壁面相接触，另一部分周界与空气相接触，这种流动称作无压流。无压流有两个特点：1)液体流体没有充满管道。2)液体流体在管道或水渠中能够形成自由表面。(3)恒定流：处于运动平衡状态的流体，各点的流速不随时间变化，由流速决定的压强、黏性力和惯性力也不随时间变化，这种流动称为恒定流。(4)非恒定流：处于运动不平衡状态的流体，它的各点的流速随着时间变化，各点的压强、黏性力、惯性力也随着速度的变化而变化，这种流动称为非恒定流。1．3流体动力学基础1．4流动阻力与能量损失的基本概念1.流动阻力：流体在流动过程中，主要有两种阻力：一种是沿程阻力，一种是局部阻力。因此，流体在流动过程中由于流动阻力的存在而造成的能量损失相应的有两种，一种是沿程损失；一种是局部损失。1.沿程阻力和沿程损失由于流体具有黏滞性且管壁的表面不光滑，流体在运动过程中会产生内摩擦力和管壁造成的摩擦力，从而使一部分能量以热能的形式散发形成能量损失。在边界条件不发生变化的管段上，流动阻力只有沿程不变的摩擦力或切应力，称为沿程阻力；克服沿程阻力而造成的能量损失，称为沿程损失。2.局部阻力和局部损失流体在流动过程中，当流经如三通、弯头、阀门等管道中管件和附件时，对流体形成局部障碍，流体的流动状况发生急剧变化。在边界条件发生急剧变化的区域，由于出现了漩涡区和速度分布的改组，则形成集中的阻力，这种阻力称为局部阻力；克服局部阻力而造成的能量损失，称为局部损失。2.水头损失的计算公式工程中常用的能量损失的计算公式为：沿程损失hf＝λLv2/d·2g局部损失hj＝ζv2/2g式中：L——管长(m)；d——管径(m)；v——断面平均流速(m/s)g——重力加速度(m/s)；λ——沿程阻力系数；ζ——局部阻力系数。流体流动过程中的总的水头损失，等于各计算管段的沿程损失与局部损失之和，即h＝∑hl＋∑hj1．4流动阻力与能量损失的基本概念3.流态与判定：(1)层流与紊流由于实际流体都具有粘性，当实际流体在管道内流动时，一般有两种流动状态，一为层流流动，一为紊流流动。层流流动时，管内流体分层流动，各流层之间互不混杂而平行于管道轴线流动，流层间没有流体质点的相互交换。流体通过一段管道的压力降与流量成正比。紊流流动时，管内流体不再分层流动，流体质点除沿管道轴线方向运动外，还有剧烈的径向运动，流体通过一段管道的压力降与流量的平方成正比。1．4流动阻力与能量损失的基本概念(1)流太判定判断管内流动是层流流动还是紊流流动的依据是一个无量纲数——雷诺数Re。对于圆形管道有压管流：Re=γd/v式中：v——流体的平均流速，m/s；d——圆管直径，m；γ——流体的运动粘滞系统（m2/s)；Re2000时，为层流形态；Re2000时，为紊流形态。对于明渠流：Re=γR/vR——水力半径，m；R=ω/X（ω过流断面面积，X湿周）Re500时，为层流形态；Re500时，为紊流形态。1．4流动阻力与能量损失的基本概念第2章建筑内部给水系统2．1给水水质和用水定额2．2给水系统和给水方式2．3给水管道的布置和敷设2．4常用管材、附件和设备2．5给水管道水力计算简介2．6高层建筑给水系统特点2．7施工图中常用图例、符号1、为保证供应符合标准的生活饮用水，需要对供水系统进行全面监测、控制和管理。《生活饮用水卫生标准》国家标准委员会和卫生部联合发布（2007年7月1日起实施）2、用水量标准：是指在某一度量单位内（单位时间、单位产品等）被居民或其他用水者所消费的水量。2．1给水水质和用水定额2．2给水系统和给水方式1、给水系统的组成2．2给水系统和给水方式(1)引入管（进户管）：建筑物的总进水管，它是城市给水管网（配水管网）与建筑给水系统的连接管道。(2)水表节点：引入管上装设的水标记前后设置的阀门、进水装置的总称.注:总水表前后应装有阀门及跨越管，以便给维修。2．2给水系统和给水方式水表（家用或建筑物使用）a.水表是一种流速式计量仪，其原理是：当管道直径一定时，通过水表的水流速度与流量成正比，水流通过水表时推动翼轮转动，通过一系列联运齿轮，记录出用水量。b.根据翼轮的不同结构，又分为螺翼式和旋翼式两种螺翼式：翼轮转轴与水流方向方向平行，阻力小，适于大流量（大口径）的计量。旋翼式：翼轮转轴与水流方向垂直，水流阻力大，用于小口径的液量计量。复式水表：是螺翼式和旋翼式的组合，用于水流变化很大的流量的计量。2．2给水系统和给水方式2．2给水系统和给水方式(3)给水管网干管：是水平管道，连接引入管和各个立管①．应尽量靠近立管，供水要求严格的系统，布置成环形供水。②．置于管沟，地下室，形成下行上给式供水系统。③．建筑顶层，形成上行下给式供水系统。立管：向各楼层供水的垂直管道，根据干管有下行上供（干管在下）,上行下供两种供水方式（干管在上）,靠近用水设备，并沿墙柱（墙角）向上延伸，避免弯来弯去，支管：立管后续的，各楼层的水平水管及家庭立管，直接供各用水点的用水。注:支管不得穿越橱柜，风道及卧室等处，要避免支管过长而引起的管道与门窗，梁柱，其它管道的矛盾。2．2给水系统和给水方式(4)配水水嘴(水龙头)和用水设备2．2给水系统和给水方式截水阀闸阀(5)给水附件：管道系统中调节水量、水压，控制水流方向，以及关断水流，便于管道、仪表和设备检修的各种阀门、过滤器、减压装置等。如截水阀、止回阀、闸阀等。止回阀浮球阀安全阀2．2给水系统和给水方式(6)增压和储水设备：水泵、水箱、水池、气压给水设备、升压或储水设备。(7)室内消防设备:按防火要求及规定,需要设置消防给水系统时,一般应设消火栓灭火设备。(8)给水局部处理设备:建筑物所在地点的水质已不符合要求或高级宾馆、涉外建筑的给水水质要求超出我国现在行标准的情况下，需要设给水深度处理构筑物和设备进行局部给水深度处理。作业:1、什么是流体的黏滞性？2、什么是流体的沿程水头损失和局部水头损失？3、给水系统主要由哪几部分组成？各自有哪些作用？