自考02446建筑設備小抄自考建筑設備筆記自考建筑設備講義

1、自考02446建筑設備資料【目 錄】第一章 流體力學基本知識；第二章 室外給水排水工程概述；第三章 管道材料、器材及衛(wèi)生器具；第四章 建筑給水；第五章 建筑排水、中水及特殊建筑給水排水；第六章 傳熱及氣體射流基本知識；第七章 熱水及燃氣供應；第八章 采暖；第九章 通風；第十章 空氣調(diào)節(jié)；第十一章 建筑電氣系統(tǒng)概述；第十二章 電力供配電系統(tǒng)；第十三章 建筑電氣照明；第十四章 幾種建筑弱電系統(tǒng)簡介；第十五章 建筑電氣安全。第一章 流體力學基本知識第一節(jié) 流體的主要物理性質一、密度和容重密度：對于均質流體，單位體積的質量稱為流體的密度。容重：對于均質流體，單位體積的 重量稱為流體的容重。二、流體的黏

2、滯性 粘滯性：相鄰流層An、An+1之間u不同，必然存在有相對運動，導致摩擦力的產(chǎn)生，流體內(nèi)部之間的摩擦力稱內(nèi)摩擦力，稱粘滯力。流體在粘滯力作用下，具有抵抗流體的相對運動的能力，稱粘滯性。影響流體黏滯性的因素壓力的變化對流體的動力粘度的影響很小，溫度對的影響很顯著：1溫度升高，液體的粘度減?。ㄒ驗門上升，液體的內(nèi)聚力變小，分子間吸引力減?。唬?溫度升高，氣體的粘度增大(氣體的內(nèi)聚力很小，它的粘滯性主要是分子間動量交換的結果。當T上升，作相對運動的相鄰流層間的分子的動量交換加劇，使得氣體的粘度增大。)三、流體的壓縮性和熱脹性壓縮性：流體壓強增大體積縮小的性質。不可壓縮流體：壓縮性可以忽略不計的流

3、體?？蓧嚎s流體：壓縮性不可以不計的流體。熱脹性：流體溫度升高體積膨脹的性質。液體的熱脹性很小，在計算中可不考慮（熱水循環(huán)系統(tǒng)除外）；氣體的熱脹性不能忽略。建筑設備工程中的水、氣流體，可以認為是易于流動、具有粘滯性、不可壓縮的流體。第二節(jié) 流體靜壓強及其分布規(guī)律流體靜止是運動中的一種特殊狀態(tài)。由于流體靜止時不顯示其黏滯性，不存在切向應力，同時認為流體也不能承受拉力，不存在由于粘滯性所產(chǎn)生運動的力學性質。因此，流體靜力學的中心問題是研究流體靜壓強的分布規(guī)律。一、流體靜壓強及其特性表面壓強為： p=p/ (1-6) 點壓強為：lim p=dp/d ( Pa) 點壓強就是靜壓強 流體靜壓強的兩個特征：

4、（1）流體靜壓強的方向必定沿著作用面的內(nèi)法線方向（2）任意點的流體靜壓強只有一個值，它不因作用面方位的改變而改變。二、流體靜壓強的分布規(guī)律在靜止液體中任取一點A點在自由表面下的水深h，自由表面壓強為p0。設A點的靜水壓強為p,通過A點取底面積為，高為h，上表面與自由面相重合的鉛直小圓柱體，研究其軸向力的平衡：上表面壓力，方向鉛直向下（圖中未繪出）；柱體側面積的靜水壓力，方向與軸向垂直（圖中未繪出），在軸向投影為零。此鉛直圓柱體處于靜止狀態(tài)，故其軸向力平衡為： 化簡后得： p=p0 +h (1-8) 式中 p靜止液體中任意點的壓強，kN/m2或kPa； p0表面壓強，kN/m2或kPa； 液體的

5、容重，kN/m3； h所研究點在自由表面下的深度，m。上式是靜水壓強基本方程式，又稱為靜水力學基本方程式。式中和p0都是常數(shù)。方程表示靜水壓強與水深成正比的直線分布規(guī)律。方程式還表明，作用于液面上的表面壓強p0是等值地傳遞到靜止液體中每一點上。方程也適用于靜止氣體壓強的計算，只是式中的氣體容重很小，因此，在高差h不大的情況下，可忽略項，則p=p0。例如研究氣體作用在鍋爐壁上的靜壓強時，可以認為氣體空間各點的靜壓強相等。等壓面：流體中壓強相等的各點所組成的面為等壓面。壓強的度量基準：（1）絕對壓強：是以完全真空為零點計算的壓強，用PA表示。（2）相對壓強：是以大氣壓強為零點計算的壓強，用P表示。

6、相對壓強與絕對壓強的關系為：P=PA-Pa (1-9)第三節(jié) 流體運動的基本知識一、流體運動的基本概念（一）壓力流與無壓流1.壓力流：流體在壓差作用下流動時，流體整個周圍都和固體壁相接觸，沒有自由表面。2.無壓流：液體在重力作用下流動時，液體的部分周界與固體壁相接觸，部分周界與氣體接觸，形成自由表面。（三）流線與跡線1.流線：流體運動時，在流速場中畫出某時刻的這樣的一條空間曲線，它上面所有流體質點在該時刻的流速矢量都與這條曲線相切，這條曲線就稱為該時刻的一條流線。2.跡線：流體運動時，流體中某一個質點在連續(xù)時間內(nèi)的運動軌跡稱為跡線。流線與跡線是兩個完全不同的概念。非恒定流時流線與跡線不相重合，

7、在恒定流時流線與跡線相重合。（二）恒定流與非恒定流1.恒定流：流體運動時，流體中任一位置的壓強，流速等運動要素不隨時間變化的流動稱為恒定流動。2.非恒定流：流體運動時，流體中任一位置的運動要素如壓強、流速等隨時間變化而變動的流動稱為非恒定流。自然界中都是非恒定流，工程中可以取為恒定流。 （四）均勻流與非均勻流1.均勻流：流體運動時，流線是平行直線的流動稱為均勻流。如等截面長直管中的流動。2.非均勻流：流體運動時，流線不是平行直線的流動稱為非均勻流。如流體在收縮管、擴大管或彎管中流動等。它又可分為：（1）漸變流：流體運動中流線接近于平行線的流動稱為漸變流。（2）急變流：流體運動中流線不能視為平行

8、直線的流動稱為急變流。（五）元流、總流、過流斷面、流量與斷面平均流速；1.元流：流體運動時，在流體中取一微小面積d，并在d面積上各點引出流線并形成了一股流束稱為元流。在元流內(nèi)的流體不會流到元流外面；在元流外面的流體亦不會流進元流中去。由于d很小，可以認為d上各點的運動要素（壓強與流速）相等。2.總流：流體運動時，無數(shù)元流的總和稱為總流。3.過流斷面：流體運動時，與元流或總流全部流線正交的橫斷面稱為過流斷面。用d或表示，單位為m2或cm2。均勻流的過流斷面為平面，漸變流的過流斷面可視為平面；非均勻流的過流斷面為曲面。4.流量：流體運動時，單位時間內(nèi)通過過流斷面流體體積稱為體積流量，用符號Q表示，

9、單位是m3/s或L/s。5.斷面平均流速：流體流動時，斷面各點流速一般不易確定，當工程中又無必要確定時，可采用斷面平均流速（v）簡化流動。斷面平均流速為斷面上各點流速的平均值。二、恒定流的連續(xù)性方程壓縮流體容重不變，即體積流量相等。流進A1斷面的流量等于流出A2斷面的流量；三、恒定總流能量方程（一）恒定總流實際液體的能量方程 (1-13)Z1、Z2 斷面中心對基準面的位置高程，位置水頭；即：單位重量液體具有的位能；p1/r、 p2/r測壓管高度，壓強水頭；即：單位重量液體具有的壓能；、流速水頭；即：單位重量液體具有的動能；hw1-2是流體流動過程中從斷面1-1到2-2之間阻力所作的負功；單位重

10、量液體產(chǎn)生的能量損失，稱為水頭損失；三者之和為斷面的單位重量液體具有的機械能。（二）實際氣體恒定總流的能量方程對于不可壓縮氣體，液體能量方程同樣適用，由于氣體密度很小，式中重力做功可忽略不計。對一般通風管道中，過流斷面上的流速分布比較均勻，動能修正系數(shù)可采用a=1，這樣，實際氣體總流的能量方程式為或者寫為實際氣體總流的能量方程與液體總流的能量方程比較，除各項單位以壓強來表達氣體單位體積平均能量外，對應項意義基本相近第四節(jié) 流動阻力和水頭損失一、流動阻力和水頭損失的兩種形式（一）沿程阻力和沿程水頭損失流體在長直管（或明渠）中流動，所受的摩擦阻力稱為沿程阻力。為了克服沿程阻力而消耗的單位重量流體的

11、機械能量，稱為沿程水頭損失hf。（二）局部阻力和局部水頭損失流體的邊界在局部地區(qū)發(fā)生急劇變化時，迫使主流脫離邊壁而形成漩渦，流體質點間產(chǎn)生劇烈地碰撞，所形成的阻力稱局部阻力。為了克服局部阻力而消耗的重力密度流體的機械能量稱為局部水頭損失hj。二、流動的兩種形態(tài)層流和紊流 流體在流動過程中，呈現(xiàn)出兩種不同的流動形態(tài)。當液體流速較低時，呈現(xiàn)為成層成束的流動，各流層見并無質點的摻混現(xiàn)象，這種流態(tài)就是層流。加大流速到一定程度，質點或液團相互混摻，流速愈大，混摻程度愈烈，這種流態(tài)就成為紊流。 判斷流動形態(tài)，雷諾氏用無因次量綱雷諾數(shù)Re來判別。(1-17)式中 Re雷諾數(shù)；v圓管中流體的平均流速，m/s，

12、cm/s；d圓管的管徑，m，cm；v流體的運動粘滯系數(shù)，其值可由表查得，m2/s。對于圓管的有壓管流：若Re2000時，流體為紊流型態(tài)。對于明渠流，通常以水力半徑R代替公式中的d，于是明渠中的雷諾數(shù)為：(1-18) 因為水力半徑，其中是過流斷面積，x是濕周，為流動的流體同固體邊壁在過流斷面上接觸的周邊長度。若Re500時，明渠流為紊流型態(tài)。在建筑設備工程中，絕大多數(shù)的流體運動都處于紊流型態(tài)。只有在流速很小，管徑很小或粘滯性很大的流體運動時（如地下水滲流，油管等）才可能發(fā)生層流運動。三、沿程水頭損失對于紊流，目前采用理論和實驗相結合的方法，建立半經(jīng)驗公式來計算沿程水頭損失，公式普遍為：（式中：沿

13、程水頭損失，m；：沿程阻力系數(shù)；：管徑，m；：管長，m；：管中平均流速，m/s）對于氣體管道，可將上式寫成壓頭損失的形式，即：（式中：壓頭損失，）對于非圓斷面渠道，d=4R，所以在實際工作中，有時是已知沿程水頭損失和水力梯度，求解流速的大小，為此，將上式整理得： 稱為均勻流流速公式或謝才公式。式中稱為流速系數(shù)或謝才系數(shù)。該公式在明渠中應用很廣。四、沿程阻力系數(shù)和流速系數(shù)C的確定沿程阻力系數(shù) 是反映邊界粗糙情況和流態(tài)對水頭損失影響的一個系數(shù)。1933年尼古拉茲表發(fā)表了其反映圓管流運情況的實驗結果，得出了一些結論：1.層流區(qū)2.層流轉變?yōu)槲闪鞯倪^渡區(qū)3.紊流區(qū)（一）沿程阻力系數(shù)的經(jīng)驗公式 1.水力

14、光滑區(qū)2.水力過渡區(qū)3.粗糙管區(qū)當Re很大時，給排水工程的鋼管與鑄鐵管的經(jīng)驗公式：當時， 當v1.2時，（二）流速系數(shù)C經(jīng)驗公式（1）曼寧公式（2）海澄-威廉公式五、局部水頭損失在實際水力計算中，局部水頭損失可以采用流速水頭乘以局部阻力系數(shù)后得到，即 （1-35）式中局部阻力系數(shù)。值多是根據(jù)管配件、附件不同，由實驗測出。 v過流斷面的平均流速；它應與值相對應。除注明外，一般用阻力后的流速； g重力加速度。第五節(jié) 孔口、管嘴出流及兩相流體簡介一、孔口出流（一）薄壁圓形小孔口的液體自由出流（二）淹沒出流二、管嘴出流三、牛頓型、非牛頓型流體和氣-液、氣-固兩相流動第二章 室外給水排水工程概述第一節(jié)

15、室外給水工程概述以地面水為水源的給水系統(tǒng)一般包括：取水工程、凈水工程、輸配水工程以及泵站等；以地下水為水源的給水系統(tǒng)一般包括：取水構筑物（如井群、滲渠等）、凈水工程（主要設施有清水池及消毒設備）、輸配水工程。一、水源及取水工程給水水源可分為兩大類：（1）地表水：江水、河水、湖水、水庫水及海水等；（2）地下水：井水、泉水、喀斯特溶洞水等地下水的物理、化學及細菌性質等均比地表水好，地下水作水源具有經(jīng)濟、安全及便利維護管理等優(yōu)點。因此，應首先考慮符合衛(wèi)生要求的地下水作為飲用水水源。取水工程要解決的是從天然水源中?。┧姆椒ㄒ约叭∷畼嬛锏臉嬙煨问降葐栴}。水源的種類決定著取水構筑物的構造形式及凈水

16、工程的組成。地下水取水構筑物的形式與地下水埋深、含水層厚度等水文地質條件有關。管井用于取水量大，含水層厚大于5m而底板埋藏深度大于15m的情況；大口井用于含水層厚度在5m左右，其底板埋深小于15m的情況；滲渠用于含水層厚度小于5m底板的情況。泉室適用于有泉水露就其露層厚度小于5m的情況。地表水取水構筑的形式很多，常見的有河床固定式、岸邊纜車、浮船活動式取水構筑物以及在山區(qū)僅有溪小河的地方取水，常用低壩、底欄柵等取水構筑物。二、水處理水處理的任務是解決水的凈化問題。水處理方法和凈化程度根據(jù)水源的水質和用戶對水質的要求而定。工業(yè)用水的水質標準和生活飲用水不完全相同。工業(yè)用水應按照生產(chǎn)工藝對水質的具

17、體要求來確定相應的水質標準及凈化工藝。城市自來水廠只滿足生活飲用水的水質標準。對水質有特殊要求的工業(yè)企業(yè)，應單獨建造生產(chǎn)給水系統(tǒng)。地表水的水處理工藝流程應根據(jù)水質和用戶對水質的要求確定。一般以供給飲用水為目的的工藝流程，主要包括沉淀、過濾、消毒三個部分。三、輸配水工程輸配水工程是解決如何把凈化后的水輸送到用水地區(qū)并分配到各用水點。輸配水工程通常包括輸水管道、配水管網(wǎng)、加壓泵站、調(diào)節(jié)構筑物等。四、泵站泵站是把整個給水系統(tǒng)連為一體的樞紐，是保證給水系統(tǒng)正常運行的關鍵。主要設備有水泵及其引水裝置，配套電機及配電設備和起重設備等。在給水系統(tǒng)中，通常把水源地取水泵站稱為一級泵站，而把連接清水池和輸配水系

18、統(tǒng)的送水泵站稱為二級泵站。一級泵站的任務：把水源的水抽升上來，送至凈化構筑物。二級泵站的任務：由清水池抽吸并送入配水管網(wǎng)供給用戶第二節(jié) 室外排水工程概述生活污水：日常生活使用過的水；工業(yè)廢水：工業(yè)生產(chǎn)使用過的水，其中，污染較輕的叫生產(chǎn)廢水，污染較重的角生產(chǎn)污水。室外排水工程的內(nèi)容：收集各種污水并及時輸送到適當?shù)攸c；設置處理廠（站）進行必要的處理。排水系統(tǒng)：為系統(tǒng)地排除污水而建設的一整套工程設施成為排水系統(tǒng)。由排水管網(wǎng)和污水處理系統(tǒng)組成。排水系統(tǒng)的制度，分為合流制和分流制兩種類型。合流制：將生活污水、工業(yè)廢水、雨水排泄到同一個管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)；分流制：將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個或兩個以

19、上各自獨立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。第三節(jié) 城鎮(zhèn)給水排水工程規(guī)劃概要一、城鎮(zhèn)給水工程規(guī)劃概要目的：保證所規(guī)劃的城鎮(zhèn)有良好的供水條件。主要任務：確定用水量定額；估算城市總用水量；確定給水水源；確定供水方案；選定水廠位置及凈水工藝；確定官網(wǎng)布置形式；確定水源衛(wèi)生防護的技術措施等。其中，水源的選擇是首要任務。城鎮(zhèn)總用水量包括:生活用水、工業(yè)用水和消防用水三大部分。選擇水源時，應根據(jù)城鎮(zhèn)的規(guī)劃要求，水文地質資料和取水點及其附近地區(qū)的衛(wèi)生狀況和地方病等因素來選定在水質、水量及衛(wèi)生防護方面較理想的水源取水點一般一個設于城鎮(zhèn)水系的上游。各水源的選擇次序一般按經(jīng)濟技術條件決定。如果水源地水量均能保持相同水平時，則先后次序可以是：地下水，流量未經(jīng)調(diào)節(jié)的河水、湖水，流量經(jīng)過調(diào)節(jié)的河水。二、排水工程規(guī)劃概要排水工程規(guī)劃的目的：要保證所規(guī)劃城鎮(zhèn)具有良好的排水條件，務必使所規(guī)劃的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)方案切實可行并能同時滿足社會效益、經(jīng)濟