建筑设备工程教案(57页).docx
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1、-建筑设备工程教案-第 57 页井冈山大学建筑工程学院教师备课教案专 业:建筑环境与能源应用工程课 程 名 称:建筑设备工程授 课 时 间:201X/201X学年,第一学期授 课 班 级:建环14本1班任 课 教 师:庞丽东 本 册 教 案 目 录课次课题(章节)页码1绪论12第一章 流体力学基本知识第一节 流体的主要物理性质第二节 流体静压强及其分布规律第三节 流体运动的基本知识第四节 流动阻力和水头损失第五节 孔口、管嘴出流及两相流体简介336813203第二章 室外给水排水工程概述第一节 室外给水工程概述第二节 室外排水工程概述第三节 城镇给水排水工程规划概要222226294第三章 管
2、道材料、器材及卫生器具第一节 管道材料和水表第二节 卫生器具及冲洗设备3333365第四章 建筑给水第一节 给水系统和给水方式第二节 水泵和贮水设备第三节 室内给水管网的布置和敷设第四节 用水定额、设计秒流量和居住小区室外设计流量第五节 管网水力计算简介第六节 高层建筑给水系统特点第七节 绿化供水系统和建筑冷饮水供应和冷却水系统简介43434952545960666第五章 建筑排水、中水及特殊建筑给水排水第一节 建筑排水系统的分类和污水排放条件第二节 建筑排水系统的组成第三节 建筑排水管网的布置和敷设第四节 建筑小区排水系统第五节 建筑排水管道的计算第六节 屋面雨水排放第七节 建筑中水工程简介
3、第八节 高层建筑排水系统特点第九节 特殊建筑给水排水676768717373798587897第六章 传热及气体射流基本知识第一节 传热学基本知识第二节 传热过程第三节 气体射流简介1051051101118第七章 热水及燃气供应第一节 建筑热水供应系统及图式第二节 建筑热水管网布置及敷设第三节 建筑热水管网计算简述第四节 饮水供应第五节 高层建筑热水供应系统的特点第六节 燃气供应1141141201211211231249第八章 采暖第一节 采暖方式、热媒及系统分类第二节 采暖系统的设计热负荷第三节 对流采暖系统第四节 辐射采暖系统第五节 采暖系统的散热设备第六节 室内采暖系统的管路布置与主
4、要设备及附件第七节 分户采暖热源第八节 集中采暖热源13013013113314314815115615810第九章 通风第一节 建筑通风概述第二节 全面通风量的确定第三节 自然通风第四节 通风系统的主要设备和构件16516517217518111第十章 空气调节第一节 空气调节系统分类第二节 空调负荷计算与送风量第三节 集中式空调系统第四节 半集中式空调系统第五节 分散式空调系统第六节 几种新型的空调方式第七节 空调水系统第八节 空调系统的冷热源第九节 空调系统的布置第十节 建筑防排烟及通风空调系统的防火第十一节 空调系统的消声与减振第十二节 建筑设计与采暖空调系统运行节能的关系189189
5、19219420420721121221521922723423612第十一章 建筑电气系统概述第一节 建筑电气系统的作用和分类第二节 建筑电气系统的组成和设计原则23923924013第十二章 电力供配电系统第一节 供电系统第二节 用电负荷计算第三节 设备选择第四节 室内外电气配线第五节 配电盘(柜)和变配电室第六节 自备应急电源设备24224224424624925525714第十三章 建筑电气照明第一节 照明基本知识第二节 光源和灯具第三节 照明设计第四节 照明设计图纸26026026427427715第十四章 几种建筑弱电系统简介第一节 火灾自动报警系统第二节 电话通信系统第三节 有线
6、电视系统第四节 有线广播、扩声及同声传译第五节 公共建筑计算机经营管理与楼宇自动化系统(BAS)28428428729229729916第十五章 建筑电气安全第一节 安全电压第二节 建筑防雷第三节 接地303303303310第一章 流体力学基本知识第一节 流体的主要物理性质一、密度和容重对于均质流体,单位体积的质量称为流体的密度,即 (kgm3)式中 M流体的质量,kg; V流体的体积,m3。 对于均质流体,单位体积的重量称为流体的重力密度,即 (Nm。)式中 G流体的重量,N; V流体的体积,m3。 由牛顿第二定律知道:GMg。因此式中 g重力加速度,g9.807ms2;流体的质量密度和重
7、力密度随外界压力和温度而变化,例如水在标准大气压和4时,其1000kgm3、9807kNm3。水银在标准大气压和0时,质量密度和重力密度是水的136倍。干空气在温度为20、压强为760mmHg时的质量密度和重力密度分别为12kgm3;1180Nm3。二、流体的黏滞性流体的黏滞性可以由下列实验和分析了解到。用流速仪测出管道中某一断面的流速分布,如图l1所示。牛顿在总结实验的基础上,首先提出了流体内摩擦力的假说牛顿内摩擦定律。如用切应力表示,可写为:三、流体的压缩性和热胀性流体压强增大体积缩小的性质,称为流体的压缩性。流体温度升高体积膨胀的性质,称为流体的热胀性。气体具有显著的压缩性和热胀性。在温
8、度不过低、压强不过高时,密度、压强和温度三者之间的关系服从理想气体状态方程:第二节 流体静压强及其分布规律一、流体静压强及其特性设想在一容器的静止水中,隔离出部分水体I来研究,如图l2所示,这种情况必须把周围水体对水体I的作用力加以考虑,以保持其静止状态不变。设作用于隔离体表面某一微小面积上的总压力是,则面上的平均压强为: (Nm2) 当所取的面积无限缩小为一点a,即,则平均压强的极限值为: (Nm2)这个极限值p称为a点的静压强。图l2 流体的静压强流体静压强有两个特征: (1)流体静压强的方向必定沿着作用面的内法线方向。因为静止流体不能承受拉应力且不存在切应力,所以,只存在垂直于表面内法线
9、方向的压应力压强。(2)任意点的流体静压只有一个值,它不因作用面方位的改变而改变。二、流体静压强的分布规律工程计算中,压强有不同的量度基准: (1)绝对压强:是以完全真空为零点计算的压强,用表示。 (2)相对压强:是以大气压强为零点计算的压强,用表示。 由上所述,相对压强与绝对压强的关系为:真空度,是指某点的绝对压强不足一个大气压强的部分,用pk表示,即第三节 流体运动的基本知识一、流体运动的基本概念(一)压力流与无压流(1)压力流:流体在压差作用下流动时,整个流体周围都和固体壁相接触,没有自由表面。如供热工程中管道输送汽、水等,风道中气体输送,给水中液体输送等都是压力流。(2)无压流:液体在
10、重力作用下流动时,液体的部分周界与固体壁相接触,部分周界与气体接触,形成自由表面。如天然河流、明渠流等一般都是无压流。(二)恒定流与非恒定流(1)恒定流:流体运动时,流体中任一位置的压强、流速等运动要素不随时间变化的流动称为恒定流动,如图15(。)所示。(2)非恒定流:流体运动时,流体中任一位置的运动要素如压强、流速等随时间变化而变动的流动称为非恒定流,如图15(6)所示。自然界中大都是非恒定流,工程中一般可以取为恒定流(三)流线与迹线(1)流线:流体运动时,在流速场中画出某时刻的这样的一条空间曲线,它上面所有流体质点在该时刻的流速矢量都与这条曲线相切,这条曲线就称为该时刻的一条流线,见图l6
11、(2)迹线:流体运动时,流体中某一个质点在连续时间内的运动轨迹称为迹线。流线与迹线是两个完全不同的概念。非恒定流时流线与迹线不重合,在恒定流时流线与迹线相重合。(四)均匀流与非均匀流(1)均匀流:流体运动时,流线是平行直线的流动称为均匀流。如等截面长直管中的流动。 (2)非均匀流:流体运动时,流线不是平行直线的流动称为非均匀流。如流体在收缩管、扩大管或弯管中流动等。它又可分为: 渐变流:流体运动中流线接近于平行线的流动称为渐变流,如图l7中的A区。 急变流:流体运动中流线不能视为平行直线的流动称为急变流,如图17中的B、C,D区。图17 均匀流与非均匀流(五)元流、总流、过流断面、流量与断面平
12、均流速 (1)元流:流体运动时,在流体中取一微小面积,,并在面积上各点绘出并形成一股流束,称为元流。在元流内的流体不会流到元流外面,在元流外面的流体亦不会流进元流中去。由于很小,可以认为上各点的运动要素(压强与流速)相等。 (2)总流;流体运动时,无数元流的总和称为总流。 (3)过流断面:流体运动时,与元流或总流全部流线正交的横断面称为过流断面,用或表示,单位为m2或cm2。均匀流的过流断面为平面,非均匀流的过流断面为曲面,渐变流的过流断面可视为平面,见图18。 (4)流量:流体运动时,单位时间内通过过流断面的流体体积称为体积流量,用符号Q表示,单位是m3s或Ls。一般流量指的是体积流量,有时
13、用质量流量,质量流量表示单位时间内通过过流断面的流体质量,单位为kgs。 (5)断面平均流速:流体流动时,断面各点流速一般不易确定,当工程中又无必要确定时,可采用断面平均流速(),断面平均流速为断面上各点流速的平均值。二、恒定流的连续性方程1、质量流量的连续性方程或 当流体不可压缩时,流体的容重y不变,上式得:或 三、恒定总流能量方程(一)恒定总流实际液体的能量方程伯努里方程(二)实际气体恒定总流的能量方程实际气体总流的能量方程为:或 (三)能量方程应用举例(见P12)第四节 流动阻力和水头损失一,流动阻力和水头损失的两种形式 (一)沿程阻力和沿程水头损失 流体在长直管(或明渠)中流动,所受的
14、摩擦阻力称为沿程阻力。为了克服沿程阻力而消耗的单位重量流体的机械能量,称为沿程水头损失hf。 (二)局部阻力和局部水头损失流体的边界在局部地区发生急剧变化时,迫使主流脱离边壁而形成漩涡,流体质点间产生剧烈地碰撞,所形成的阻力称局部阻力。为了克服局部阻力而消耗的重力密度流体的机械能量称为局部水头损失hj。二、流动的两种形态层流和紊流雷诺数Re:对于圆管的有压管流:若Re2000时,流体为层流形态;若Re2000时,流体为紊流形态。对于明渠流,通常以水力半径只代替公式(117)中的d,明渠中的翠诺数为:三、沿程水头损失1、对于紊流:2、对于气体管道:3、在实际工程中:四、沿程阻力系数入和流速系数C
15、的确定1层流区 当Re2300时,与相对粗糙度(或)无关,并且和Re的关系符合;方程,试验结果证实了圆管层流理论公式的正确性。同时,此试验亦证明绝对粗糙度厶不影响临界雷诺数Reo2300的数值。 2层流转变为紊流的过渡区 当2300Re4000时,值与相对粗糙度(或)及Re有关。 3紊流区 Re4000后形成,根据的变化规律,此区流动又可分为如下三个流区: (1)水力光滑区。当Re4000时,沿程阻力系数又与Re有关,而与相对粗糙度无关。反映此区的代表性方程为 (2)水力过渡区。接于水力光滑区之后,此区沿程阻力系数与雷诺数Re和相对粗糙度()都有关。 (3)阻力平方区。当Re增加到相当大时,又
16、值仅与相对粗糙度有关,而与Re无关。此区的代表方程为。此区的流动阻力与流速平方成正比,故称阻力平方区。其他经验公式课本(P16-17)五、局部水头损失列题略第五节 孔口、管嘴出流及两相流体简介一、孔口出流(一)薄壁圆形小孔口的液体自由出流收缩系数为:孔口流量与作用水头H以及其他因素的关系式为:(二)淹没出流 如果孔口出流淹没于同类流体中,则称为淹没出流,如图l17所示。孔口淹没出流的流量可用式(136)计算,但Ho=H1一H2。流速系数和流量系数与自由出流之值相同。 对于气体的孔口流量公式也可用式(136)计算,其中只需把Ho变为 (为气体的重力密度,为孔口前后的压强差)即可。二、管嘴出流在直
17、径为d的圆形小孔口外部接一个长度L=(34)d的圆柱形短管,称为圆柱形外管嘴,如图118所示。水流经过水箱侧壁转弯进入管嘴内部,同样也发生流线收缩现象,在收缩断面周围有一个环形面积的漩涡区,水股经过C-C断面以后又逐渐扩大,至管嘴出口时已经充满全管。过管嘴轴线作基准面0-0,写出ll与22断面的能量方程式,同样可得: 三、牛顿型、非牛顿型流体和气液、气固两相流动液体或气体流动过程所具有的切应力与其流速梯度均为线性关系,是符合牛顿定律的,被称为牛顿流体;诸如油脂、油漆、淀粉悬浮液、纸浆等液体,在其流动过程,根据实验得到的其各自切应力与其流速梯度并非呈线性关系,不符合牛顿定律而被称为非牛顿流体;对
18、处在一定热力环境中气体与液体或气体与固体混杂形成的运动连续介质而分别被称为气一液、气一固两相流动。流体多种工况计算式可在流体力学或有关工程手册中查到。第二章 室外给水排水m程概述第一节 室外给水工程概述一、水源及取水工程地表水,如江水、河水、湖水、水库水及海水等;地下水,如井水、泉室、喀斯特溶洞水等。二、水处理水源水中往往含有各种杂质,如地下水常含有各种矿物盐类,地表水含有泥砂、水草腐植质、溶解性气体、各种盐类、细菌及病原菌等。由于用户对水质都有一定的要求,故未经处理的水不能直接送往用户。水处理的任务就是解决水的净化问题。 水处理方法和净化程度应根据水源的水质和用户对水质的要求而定。生活用水净
19、化须符合我国现行的生活饮用水卫生标准。工业用水的水质标准和生活饮用水不完全相同,如锅炉用水要求水质具有较低的硬度;纺织工业对水中的含铁量限制较严;制药工业、电子工业则需要含盐量极低的脱盐水。因此,工业用水应按照生产工艺对水质的具体要求来确定相应的水质标准及净化工艺。城市自来水厂只满足生活饮用水的水质标准。对水质有特殊要求的工业企业应单独建造生产给水系统。当用水量不大且允许自城市给水管网取水时,亦可用自来水为水源再行进一步的处理。地表水的水处理工艺流程应根据水质和用户对水质的要求确定。一般以供给饮用水为目的工艺流程,主要包括沉淀、过滤及消毒三个部分。沉淀的目的在于除去水中的悬浮物质及胶体物质。沉
20、淀池的形式很多,常用的有平流式、竖流式、辐流式,以及斜板和斜管式的上向流、同向流沉淀池等,各类澄清池的使用也很普遍三、输配水工程输配水工程是解决如何把净化后的水输送到用水地区并分配到各用水点。输配水工程通常包括输水管道、配水管网、加压泵站、调节构筑物等。配水管网的任务是将输水管送来的水分配到用户。它是根据用水地区的地形及最大用户分布情况并结合城市规划来进行布置水塔、高地水池和清水池是给水系统的调节设施,其作用是调节供水量与用水量之间的不平衡状况。清水池与二级泵站可以直接对给水系统起调节作用:清水池也可以同时对一、二级泵站的供水与送水起调节作用。四、泵站泵站是把整个给水系统连为一体的枢纽,是保证
21、给水系统正常运行的关键。在给水系统中,通常把水源地取水泵站称为一级泵站,而把连接清水池和输配水系统的送水泵站称为二级泵站。是保证给水系统正常运行的关键。在给水系而把连接清水池和输配水系统的送水泵站称 一级泵站的任务是把水源的水抽升上来,送至净化构筑物。 二级泵站的任务是把净化后的水,由清水池抽吸并送人配水管网供给用户。泵站的主要设备有水泵及其引水装置,配套电机及配电设备和起重设备等。泵房建筑设计原则按照室外给水设计规范(GBJ 1386)中的规定执行,图2-6为一个设有平台的半地下室二级泵房平面及剖面图。第二节 室外排水工程概述合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水排泄到同一个管渠内排除的
22、系统。分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。见图2-8排水系统的布置形式与地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水的种类和污染程度等因素有关。在地势向水体方向略有倾斜的地区,排水系统可布置为正交截流式,即干管与等高线垂直相交,而主干管(截流管)敷设于排水区域的最低处,且走向与等高线平行。这样既便于干管污水的自流接人,又可以减小截流管的埋设坡度(图2-9a)。在地势向水体方向有较大倾斜的地区,可采用平行式布置,即主干管与等高线垂直,而干管与等高线平行。这种布置虽然主干管的坡度较大,但可设置为数不多的跌水井来改善干管的水力条件(图
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