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第六章第六章 高高 层层 建建 筑筑 排排 水水6.1 概述概述系统分类：污水、废水、雨水、特殊排水。排水体制：污、废分流；单独排；合流制；雨水单排。排水类型：单立管、双立管、三立管。水封破坏：自虹吸、诱导虹吸、正压喷溅、惯性晃动、毛细管现象、蒸发。建筑内部排水系统中是建筑内部排水系统中是水、气、固水、气、固三种介质三种介质的复杂运动。其中固体物较少，可以简化为的复杂运动。其中固体物较少，可以简化为水水气气两相流两相流。其特点为：。其特点为：第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 建筑内部排水流动特点总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录事故危害大水量气压变化幅度大流速变化剧烈1.1.水封的作用水封的作用水封利用一定高度的静水压力来抵抗排水水封利用一定高度的静水压力来抵抗排水管内气压变化，防止管内气体进入室内的措施。管内气压变化，防止管内气体进入室内的措施。水封的设置：水封的设置：水封设在卫水封设在卫生器具排水口下，通常用存水生器具排水口下，通常用存水弯来实施。弯来实施。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 水封的作用及其破坏原因总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录.水封破坏水封破坏 因静态和动态原因造成存水弯内水封高度减少，因静态和动态原因造成存水弯内水封高度减少，不足以抵抗管道内允许的压力变化值不足以抵抗管道内允许的压力变化值(25mmH(25mmH2 2O)O)时，时，管道内气体进入室内管道内气体进入室内的现象叫的现象叫水封破坏水封破坏。水封的破坏与水封的强度有关。水封的破坏与水封的强度有关。水封的强度：水封的强度：是指存水弯内水封抵抗管道系统内压力是指存水弯内水封抵抗管道系统内压力 变化的能力，其值与存水弯内水量损失有关。变化的能力，其值与存水弯内水量损失有关。水封水量水封水量水封水量水封水量损损 失越多，水封强度越小，抵抗管内压力波动的能力越弱。失越多，水封强度越小，抵抗管内压力波动的能力越弱。FlashFlash格式演示动画格式演示动画 在这里单击鼠标左键播放在这里单击鼠标左键播放第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 水封的作用及其破坏原因总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录1.能量竖直下落的污水具有较大的动能，进入横管后，由于改变流动方向，流速减小，转化为具有一定水深的横向流动。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 横管内水流状态总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录 2.2.水流状态水流状态 污水由竖直下落进入横管后，横管中的污水由竖直下落进入横管后，横管中的水流状水流状 态态可分为：可分为：急流段、水跃及跃后段、逐渐衰减段急流段、水跃及跃后段、逐渐衰减段。a.a.急流段水流急流段水流速度大，水深较浅，冲刷能力强速度大，水深较浅，冲刷能力强。b.b.急流段末端由于管壁阻力使急流段末端由于管壁阻力使流速减小，水深增流速减小，水深增 加形成水跃加形成水跃。c.c.在水流继续向前运动中，由于管壁阻力，在水流继续向前运动中，由于管壁阻力，能量能量 逐渐减小，水深逐渐减小，趋于均匀流逐渐减小，水深逐渐减小，趋于均匀流。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 横管内水流状态总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录3.3.管内压力管内压力竖直下落的大量污水进入横管竖直下落的大量污水进入横管形成水跃形成水跃，管管内内水位骤然上升水位骤然上升，以至于充满，以至于充满整个管道断面整个管道断面，使使水流中挟带的气体水流中挟带的气体不能自由流动不能自由流动，短时间内横，短时间内横管管中中压力突然增加压力突然增加。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 横管内水流状态总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录立管内水流状态特点：立管内水流状态特点：立管内水流呈立管内水流呈竖直下落流动状态，水流能量竖直下落流动状态，水流能量转换和管内压力变化很剧烈。转换和管内压力变化很剧烈。1.1.排水立管排水立管水流特点：水流特点：a.a.断续的非均匀流断续的非均匀流b.b.水气两相流水气两相流c.c.管内压力变化管内压力变化第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内水流状态总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录2.2.水流流动状态水流流动状态相关因素：相关因素：在在部分充满水部分充满水的排水立管中，水的排水立管中，水流运动状态与流运动状态与排水量、水质、管壁粗糙度、横支排水量、水质、管壁粗糙度、横支管与立管连接处的几何形状、立管高度及同时向管与立管连接处的几何形状、立管高度及同时向立管排水的横支管数目立管排水的横支管数目等因素有关。等因素有关。通过实验发现，随着流量的不断增加，立管中通过实验发现，随着流量的不断增加，立管中水流状态主要经过水流状态主要经过个阶段个阶段：1.1.附壁螺旋流附壁螺旋流 2.2.水膜流水膜流 3.3.水塞流水塞流第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内水流状态总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录在水膜流状态，当到达终限流速时在水膜流状态，当到达终限流速时,水膜下降流速水膜下降流速和厚度保持不变，立管内通水能力也不变，和厚度保持不变，立管内通水能力也不变，表达式为表达式为：V Vt t t t第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 排水立管在水膜流时的通水能力总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录排水流量，排水流量，L/s；终限流速，终限流速，m/s；终限流速时过水断面积，终限流速时过水断面积，cm2；第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内压力波动的因素及防止措施总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录建筑内部排水系统中两个最重要的问题：a.确保立管内通水能力；b.防止水封破坏。这两个问题都与立管内压力有关。1.1.影响排水立管内部压力的因素影响排水立管内部压力的因素 在普通单立管系统中，水流由横支管在普通单立管系统中，水流由横支管进入立管，在立管中呈水膜流状态挟气向进入立管，在立管中呈水膜流状态挟气向下流动，空气从伸顶通气管顶端补入。下流动，空气从伸顶通气管顶端补入。水舌：水舌：水流在水流在冲击流冲击流状态下，由横支状态下，由横支管进入立管下落，在横支管与立管连接部管进入立管下落，在横支管与立管连接部短时间内短时间内形成的水力学现象。形成的水力学现象。水舌阻力系数水舌阻力系数与排水量大小与排水量大小，横支管，横支管与立管连接处的与立管连接处的几何形状有关几何形状有关。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内压力波动的因素及防止措施总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录 立管内最大负压值，立管内最大负压值，PaPa；空气密度，空气密度，kg/mkg/m3 3；管壁粗糙高度，管壁粗糙高度，mm；排水流量，排水流量，L/sL/s；管道内径，管道内径，cmcm；空气阻力系数。空气阻力系数。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内压力波动的因素及防止措施总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录P1 KpQdj由上式可以得出：由上式可以得出：立管内最大负压值的大小与排水立管内立管内最大负压值的大小与排水立管内壁粗糙高度和管径成壁粗糙高度和管径成反比反比；立管内最大负压值的大小与排水流量、立管内最大负压值的大小与排水流量、终限流速以及空气总阻力系数终限流速以及空气总阻力系数 成成正比正比。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内压力波动的因素及防止措施总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录2.2.稳定立管压力增大通水能力的措施稳定立管压力增大通水能力的措施当管径一定时，在影响立管压力波动的因素中，可当管径一定时，在影响立管压力波动的因素中，可以调整改变的以调整改变的主要因素：主要因素：终限流速终限流速v vt t和和水舌阻力系数水舌阻力系数K K。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内压力波动的因素及防止措施总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录终限流速终限流速其他因素，或其他因素，或影响较小影响较小或或不能随意调整改变不能随意调整改变。水舌阻力系数水舌阻力系数vtK当排水立管内采取一些增阻消能当排水立管内采取一些增阻消能措施，减小水流下降速度，一方面可措施，减小水流下降速度，一方面可以以减小立管内的负压减小立管内的负压，防止水封破坏，防止水封破坏，另一方面可以另一方面可以增加水膜厚度增加水膜厚度，增大了，增大了通水能力，常见的措施有：通水能力，常见的措施有：终限流速终限流速vta.a.增增加管内壁粗糙高度加管内壁粗糙高度K Kp p，使水膜与管壁间的，使水膜与管壁间的界面界面力增加力增加，减小水流下降速度。，减小水流下降速度。b.b.立管上隔一定距离设立管上隔一定距离设乙字弯乙字弯(5(56 6层层)消能，有实消能，有实验表明可以减小流速验表明可以减小流速50%50%左右。左右。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内压力波动的因素及防止措施总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录c.c.利用横支管与立管连接处的特殊利用横支管与立管连接处的特殊构造，发生构造，发生溅水现象溅水现象，使下落水流，使下落水流与空气混合，形成密度小的与空气混合，形成密度小的水沫状水沫状水气混合物水气混合物，减小下降速度。，减小下降速度。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内压力波动的因素及防止措施总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录终限流速终限流速vtd.使由横支管排出的水流沿切线方向进入立管，使由横支管排出的水流沿切线方向进入立管，在在重力与离心力共同作用和管壁的限定下重力与离心力共同作用和管壁的限定下，水流旋转，水流旋转而下，其而下，其垂直方向的下落速度大幅度降低垂直方向的下落速度大幅度降低。e.对立管内壁作特殊处理，增加对立管内壁作特殊处理，增加水与管壁间的附着水与管壁间的附着力力。设置通气立管，常有的有设置通气立管，常有的有专用通专用通气立管，主通气立管气立管，主通气立管和和副通气立管副通气立管三三种。其中专用通气立管在通气系统中种。其中专用通气立管在通气系统中属中级标准。属中级标准。第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.2 排水管系中水气流动的物理现象排水管系中水气流动的物理现象 立管内压力波动的因素及防止措施总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录水舌阻力系数水舌阻力系数K设通气立管后，向负压区补充的空气设通气立管后，向负压区补充的空气不经过水舌不经过水舌，水舌阻力系数水舌阻力系数K 0，立管内负压减小。，立管内负压减小。排出管与室外排水管连接处应设检查井，检查井排出管与室外排水管连接处应设检查井，检查井中心到建筑物外墙的距离中心到建筑物外墙的距离不宜小于不宜小于3m3m。检查井至污。检查井至污水立管或排出管上清扫口的距离水立管或排出管上清扫口的距离不大于下表不大于下表中的数值。中的数值。室外检查井中心至污水立管或排出管上清扫口的最大长室外检查井中心至污水立管或排出管上清扫口的最大长室外检查井中心至污水立管或排出管上清扫口的最大长室外检查井中心至污水立管或排出管上清扫口的最大长度度度度第第5章章 建筑内部的排水系统建筑内部的排水系统第6章 建筑内部排水系统6.3 排水管道的布置与敷设排水管道的布置与敷设 横干管及排出管的布置与敷设总目录总目录总目录总目录本章总目录本章总目录本章总目录本章总目录管径（管径（mmmm）5075100100最大长度（最大长度（mm）101215206.4 通气系统通气系统作用：稳定压力、保持水封、排除有害气体、增大通水能力、减少噪音。通气方式：普通伸顶通气、专用通气立管、互补湿通气、环形通气、器具通气、共用通气、自循环通气。