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第1篇建筑设备技术基础知识1

第1章流体运动的基本规律

1.1流体的主要物理性质1

流体的种类:

液体气体

流体的特征:

1.具有流动性2.不能承受拉力3.不能承受剪切力4.能承受压力

注：

在建筑设备中，给水、排水、采暖、燃气、通风与空调工程的介质都是流体。

1.1.1质量密度和重力密度2

【特别提示】

流体的质量密度和重力密度随温度和所受压力的变化而变化，即同一流体的质量密度和重力密度不是一个固定值；

实际工程中，液体的质量密度和重力密度随温度和压力的变化而变化的数值不大，可视为固定值；

气体的质量密度和重力密度随着温度和压力的变化而变化的数值较大，不能视为固定值。

1.1.2流体的压缩性和热胀性2

液体分子之间的间隙很小，在很大的外力作用下，其体积只有极微小的变形，一般计算时可看成是不可压缩流体。

气体分子之间的间隙大，分子之间的引力很小，气体的体积随压强和温度的变化是非常明显的，故称为可压缩流体。

【特别提示】

实际工程中，气体在速度较低时，流动过程中压强和温度变化较小时，可看作是不可压缩流体，不考虑空气的压缩性和热膨胀性。

1.1.3流体的黏滞性4

黏滞性：

流体运动时，由于内摩擦力的作用，使流体具有抵抗相对变形的性质。

1流体黏性的大小，不仅与流体种类有关，还与流体的温度和所受压力有关。

2实验证明，水的黏滞性随温度的增高而减小，而空气的黏性却随温度的增高而增大。

1.2流体运动的参数、分类和模型6

1.2.1描述流体运动的几个主要物理参数6

压力（p）：

理想流体之间相互的作用力称为压力。

压强：

单位面积上的压力称为压强。

（流体运动时的压强称为动压强；静止时，流体之间相互作用的压强称为静压强。

）

流量：

单位时间内流体通过过流断面的流体量。

（流量可以用体积流量和质量流量表示，一般用的的是体积流量Q，单位为m3/s或L/s。

）

1.2.2流体运动的分类与模型

（1）流线与迹线

流线：

同一时刻通过连续质点绘制的曲线；

迹线：

同一质点在连续时间内的运动轨迹。

√某点的流速方向即为该点的切线方向；

√流线不能相交或转折，只能是一条光滑的曲线或直线；

√流线越疏，流速越小；流线越密，流速越大。

（2）压力流与无压流

压力流：

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。

（如：

室内给水系统的水流动，空调工程中风管道中的空气流动，供热工程中热水或蒸汽在流动等都是压力流。

）

无压流：

也称重力流，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。

（如：

污水排水在管道中的流动，天然河流的流动等都是无压流。

）

压力流和无压流的图解如下图所示。

压力流无压流无压流

（3）恒定流与非恒定流

恒定流：

各点的流速方向和流线图不随时间变化，流线与迹线相重合；

非恒定流：

各点的流速方向和流线图可随时间变化，流线与迹线不一定重合。

【特别提示】

在实际工程中所接触的流体流动，都可以视作恒定流动，给分析和计算带来很大方便。

（4）均匀流与非均匀流

均匀流：

流线是平行直线的流动状态；（如：

长直管中的流动）

非均匀流：

流线是非平行直线的流动状态。

（如：

收缩管、扩大管或弯管的流动）

（5）流管与总流及流动模型

流管：

在流场中取一垂直于流速方向的微小面积dA，并在dA面积上各点引出流线形成一股由由流线组成的流束称为流管；

总流：

微元流管的总和。

（如：

水管中的水流、风管中的气流）

在研究流体运动的基本规律中，其流动模型通常要考虑以下几点：

总流代表实际流体；

忽略黏滞性

通常不考虑流体的压缩性和热胀性

1.3一维流体恒定流的连续性方程8

恒定流：

流体是连续的介质。

连续性方程的依据：

质量守恒定律。

√由质量守恒定律可以得出，通过断面Ⅰ-Ⅰ的质量流量与断面Ⅱ-Ⅱ的质量流量相等：

即ρ1Q1＝ρ2Q2

√当流体不可压缩时，ρ为常数：

Q1＝Q2

√又由于Q＝vA：

v1A1＝v2A2

1.4一维流体恒定总流能量方程9

能量方程的依据：

能量守恒和能量转换定律。

流体有三种能量即位能、压能和动能。

当流体在管道中流动时，这三种能量的总和保持不变。

在理想流动的某管段上取两个断面1-1和2-2，该两个断面上的三种能量之和是相等的。

1.5流体阻力和流动状态12

●1.5.1流体流动的两种状态

●√层流：

水流是成层成束的流动，各流层间并无质点参混。

●紊流：

各流层间质点相互参混。

流体的流动状态可以用雷诺数Re来判别

1.5.2流动阻力和水头损失的两种形式13

（1）沿程阻力和沿程水头损失

√沿程阻力：

由于流体的黏滞形成阻碍流体运动的摩擦阻力。

√沿程水头损失（hf）：

克服沿程阻力所造成的能量损失。

（2）局部阻力和局部损失

√局部阻力：

当流经如三通、弯头、阀门等管道中管件和附件时，对流体形成局部阻力。

√局部水头损失（hj）：

克服局部阻力而造成的能量损失。

（3）总水头损失：

第2章传热原理22

●传热学的性质和地位：

●√传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。

●√是学习采暖和空调工程的基础。

●例：

在供暖工程中，供暖热负荷的确定需要计算围护结构的传热量，建筑物的围护结构传热主要是通过外墙、外窗、外门、顶棚和地面。

通过围护结构的热传递需要经历三个阶段：

1）热量由室内空气以对流换热和物体间的辐射换热的方式传给墙壁的内表面。

2）墙壁的内表面以固体导热的方式传递到墙壁外表面。

3）墙壁外表面以对流换热和物体间辐射换热的方式把热量传递给室外环境。

●传热的三种基本形式：

热传导热对流热辐射

2.1导热

●2.1.1导热22

√凡是有温差的地方，就会有热传导。

√热量总是自发地由高温物体传递到地温物体。

√必须有物体的直接接触，才有导热的发生。

●2.1.2导热量22

●√导热量:

通过壁体的导热量与壁两侧的温差和面积成正比，与壁的厚度成反比，并与材料的导热系数有关。

2.2热对流和对流换热25

●2.1.1热对流

●热对流只发生在流体中。

热对流时，流体与壁面相接触，同时伴有导热的存在。

●2.1.2对流换热

●对流换热：

在工程实际中所遇到的传热问题，往往是流体与固体壁面接触时的换热，既有热对流又有导热的存在，这种情况称为对流换热过程。

●对流换热可分为：

受迫对流自然对流

2.3热辐射及辐射换热26

●2.3.1热辐射

●热辐射：

依靠物体表面向外发射射线来传递能量量。

●物体表面每平方米每秒对外辐射的热量称为辐射力E，其大小与物体表面性质和温度有关。

●辐射能投射到物体上的能量，部分被吸收，部分被反射，部分被穿透。

三者的百分比以α、ρ、τ表示，且α+ρ+τ=1。

●√辐射换热不需要物体直接接触；

●√在热辐射过程中伴随着能量形式的转换（物体内能-电磁波能-物体内能）；

●√无论温度高低，物体都在不停的发射电磁波能。

2.4传热过程及传热系数28

●2.4.1稳定传热过程

●√传热过程的热阻等于热流体、冷流体的换热热阻及壁的导热热阻之和。

●√传热热阻的大小与壁两侧流体的性质、流动情况、壁的材料、面积、形状等许多因素有关。

●√从传热过程来看，建筑设备工程中的传热可分为两种类型：

一是增强传热，二是减弱传热。

（如：

增强采暖工程中暖气片的换热能力，可以减小设备的尺寸；减少建筑物围护结构的传热，可以起到建筑室内保温的效果。

）

第3章电工基础知识

3.1电流、电压、电阻与电功率31

●3.1.4电路32

●电路:

通常由电源、负载以及连接电源和负载的中间环节三部分组成。

【特别提示】

√除电源以外的电路称为外电路（其电流方向是从正极指向负极），电源内部的电路称为内电路（其电流方向是从负极指向正极）；

√电路有三种状态：

通路、断路、短路（短路是一种严重的故障）。

●电路的作用：

●√1）电能的输送和转换

●解决这方面的问题，就是通常所说的电力工程，它包括发电、变电、输电、配电、电力的照明用电，以及交直流电之间的整流和逆变等。

●√2）信息的传递和处理

●这一类电路中，虽然也有能量的输送和变换问题，但其量值很小，人们关心的是如何准确地传递和处理信息，保证信息。

●3.1.1电源与电流31

√负载：

是电路中消耗电能的器件或设备，是将电能转化为其他形式能量的装置（如：

电灯、电动机、电镀槽、扬声器等。

）

√中间环节：

是传送、分配和控制电能的部分，主要包括导线、熔断器、开关等。

●3.1.2电位、电压（U）与电动势（E）

●√电位：

某点的电位是指电场力将单位正电荷从该点移到参考点（零点位）所做的功。

（表示电场中某一点所具有的电位能。

）

●√电压（U）：

两点的电位差，即电场力从A点移到B点所做的功，单位为伏特（V）。

●√电动势（E）:

在电源内部，分离电荷使电源两个极上堆积大量的正、负电荷形成的电位差，而维持电位差的能力称为电动势（E），单位为伏特（V）。

（电动势的方向由负极指向正极。

）

●

●3.1.3电阻（R）

●√电阻（R）：

导体阻碍电流通过的能力，称为电阻，用R表示，单位为欧姆（Ω）。

●电阻与物体的导电性能、截面积、导线长度和温度有关。

●R=ρ·l/A

●3.1.5欧姆定律33

●电动势和电压的正方向如果和电流方向一致，取正号，否则取负号。

I=（±E±U）/R

√（3）单一闭合回路的欧姆定律

●3.1.6电功与电功率（P）

●√电功：

电流在一段时间内通过电路中负载所消耗的功，相当于在时间（t）内，该电路中电压、电流形成的电场力所做的功，单位为焦耳（J）。

●计算式：

W=UIt=I²Rt

√电功率（P）：

单位时间内电流在电路中所做的功，单位为J/s，或瓦特（W）。

●计算式：

P=W/t=UIt/t=UI=I²R

●3.1.7克希荷夫定律

●克希荷夫定律：

任一瞬时，流入电路中任一节点的电流之和等于流出该节点的电流之和，

●即：

∑I入=∑I出

●如果规定流入节点的电流为“+”，流出节点的电流为“-”，则上式可改写为：

∑I=0

I1+I2-I3=0

3.3直流电路与交流电路39

3.3.1直流电路

●

（1）电路的串联

●3.3.2直流电路

●

（2）电路的并联

3.3.3交流电源与交流电路

●√交流电：

大小和方向均随时间作周期性变化且平均值为零的电动势、电压和电流统称为交流电。

●√正弦交流电：

随时间作正弦规律变化的电动势、电压和电流，称为正弦交流电。

3.3直流电路与交流电路

●3.3.3交流电源与交流电路

√1）周期：

正弦交流电完成往复变化一周所需的时间叫周期，用字母T表示，单位为秒（s）。

周期大，波形变化慢；周期小，波形变化快。

√2）频率：

每秒时间内正弦交流电往复变化的次数叫频率，用字母f表示，单位是赫兹（Hz）。

●√频率与周期是互为倒数关系。

√6）交流电的大小

●√瞬时值：

交流电在任一时刻的实际值叫瞬时值，瞬时值是不停地随时间变化的，是时间的函数。

（如：

u、i、p分别表示交流电压、电流及功率的瞬时值。

）

●√最大值：

交流电在变化过程中所出现的最大瞬时值叫最大值，也就是正弦量的振幅，用大写字母并加注角标m表示。

（如：

Um、Im分别表示正弦交流电压和电流的最大值。

）

√有效值：

在电工技术中常用有效值来表示交流电大小，如交流电路中的电压220V、380V都是指有效值。

（如：

U、I分别表示交流电压和电流的有效值。

）

（3）三相交流电源、电压和负载接法

●目前，电力系统都采用三相三线制输电、三相四线制配电。

●三相交流与单相交流相比具有以下优点：

●①在输送的功率、电压相同和距离、线路损失相等的情况下，采用三相制输电可大大节省输电线的用铜（或铝）量。

●②工农业生产上广泛使用的三相异步电动机是以三相交流作为电源的，它与单相电动机相比，具有体积小、价格低、效率高、性能好等优点。

●③三相交流发电机与单相的相比，在体积相同时，三相交流发电机具有输出功率大、效率高等优点。

由于建筑施工现场既有动力负荷，又有照明负荷，因此一般都采用三相四线制供电。

所谓三相四线制就是三根相线（火线）一根零线的供电体制。

三根相线与零线之间的电压是一组频率相同、幅值相等、相位互差120°的三相对称电压。

三相电源有两种连接方式：

常采用星形（Y）连接；

三个末端的连接点N称为电源中点，从中点N引出的导线称为中线，用黑色或白色导线来表示。

中点与大地连在一起，此时中点又称为零点，用0表示，中线又称为零线。

3.3直流电路与交流电路

●3.3.3交流电源与交流电路

●（3）三相交流电源、电压和负载接法

●从三个首端分别引出的三根导线统称为相线，俗称火线，分别用黄、绿、红三色表示。

●从发电机或变压器引出一根中线和三根相线的供电方式称为三相四线制；

●不引出中线只引出三根相线的供电方式称为三相三线制。

●三相电源电压

负载的星形连接

●将每相负载的一端连接在一起，称为负载中点，而将另一端分别接到三根相线上。

负载不对称时，负载中点必须接在电源中线上。

3.3直流电路与交流电路

●3.3.3交流电源与交流电路

●（3）三相交流电源、电压和负载接法

●负载的星形连接

●

（1）不对称负载的星形连接

●在图1.25中，ZA、ZB、ZC为非对称三相负载，采用星形连接。

负载的星形连接

●

（1）不对称负载的星形连接

●ZA、ZB、ZC为非对称三相负载，采用星形连接。

（2）对称负载的星形连接

●ZA、ZB、ZC为对称三相负载，可不设置中线。

第4章管材及附件

4.1常用管材及管件

●4.1.1管材

4.1常用管材及管件

●4.1.1管材

●

（1）钢管

●√分类：

无缝钢管、焊接钢管，镀锌钢管可分为镀锌钢管和非镀锌钢管。

●√适用：

内压力较大的管道、温度较高的热力管道、温度较低的冷凝水管道、煤气管道等。

●√优点：

强度高、承压大、接口方便、抗震性好，加工安装方便。

●√缺点：

抗腐蚀性差、造价高。

●

（2）铸铁管

●√分类：

低压（≤0.45MPa）、普压（≤0.75MPa）、高压管（≤1MPa）。

●√适用：

适宜做埋地管，城市给水主干管，污水、雨水排水管。

●√优点：

耐腐蚀、使用期限长、价格低。

●√缺点：

性脆、重量大、长度小、水流条件差。

（3）塑料管

●√分类：

聚硬氯乙烯（UPVC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）管。

●√适用：

室内外给排水管道。

●√优点：

化学性稳定、耐腐蚀、重量轻、水流条件好、安装简便。

●√缺点：

性脆、机械强度较低、耐久性及耐热性较差。

●（4）石棉水泥管

●√适用：

工业废水管道、生活污水通气管。

●√优点：

重量较轻、耐腐蚀、表面光滑、容易切割。

●√缺点：

性脆、机械强度低、抗冲击力差，容易破损。

●（5）陶土管

●√分类：

涂釉和不涂釉陶土管。

●√适用：

生活污水排水管，酸、碱等污废水排水管。

●√优点：

表面光滑、耐腐蚀、价格便宜。

●√缺点：

性脆、机械强度低。

（6）混凝土及钢筋混凝土管

●√适用：

室外排水管。

●√优点：

耐腐蚀、价格便宜、使用寿命长。

（7）铝塑复合管：

内外壁为聚硬氯乙烯，中间为铝合金。

●√适用：

管径较小的生活给水管，热水管，煤气管。

●√优点：

重量轻、耐压高，输送阻力小，耐化学腐蚀性强，可曲挠，接口少，安装方便。

●√缺点：

所使用的铜接头太贵。

●（8）孔网钢带复合塑料管：

以冷轧带钢和热塑性塑料为原料，以多孔薄壁钢管为增强体。

●√适用：

市政给排水主干管，热水管，燃气输送管。

●√优点：

高强度、抗冲击、耐腐蚀、保温节能、卫生无毒、美观、安装方便、使用寿命长。

●4.1.2管材的选用

●考虑因素：

√1）技术性：

由管材强度、重量、工作压力、温度、耐久性、耐腐蚀性、水力条件、抗振性能、管材规格等来考虑。

√2）施工工艺：

施工方法、连接方式等。

●√3）经济性：

市场成品规格及价格等。

●4.1.2管材的选用

●4.1.3管件（管道连接件）

●√

（1）给水管件√

（2）排水管件

4.2附件

●4.2.1给水附件

●分类：

●配水附件:

调节和分配水流

●控制附件：

调节水量、水压、水流

●

（1）配水附件

●主要是各种水龙头，有一般洗脸盆的配水龙头，沐浴用的莲蓬头，化验盆使用的鹅颈三联龙头，医院使用的脚踩龙头，以及延时自闭式龙头和红外线电子自控龙头等。

4.2附件

●4.2.1给水附件

●

（2）控制附件

●4.2.2水表

水表：

计量用水量的仪表。

●水表选型：

●以通过水表的设计流量，不超过水表额定流量确定水表的口径，并以平均小时流量的6%—8%校核水表灵敏度，还需校核水表水头损失。

（生活—消防共用系统，还应有流量复核。

）

●4.2.3供热系统附件

●

（1）散热器

●在供暖系统中，把一定温度的热媒的热量通过散热器不断传给室内空气。

●设计要求：

传热能量强、单位体积内散热面积大，成本低、具有一定承压能力、不漏水漏汽、容易清扫、美观、耐腐蚀、寿命长。

●种类：

铸铁、钢制

●√1）铸铁散热器√2）钢制散热器√3）钢制散热器

4.2.3供热系统附件

（2）减压阀

减压阀是利用开启阀孔对蒸汽进行节流达到减压目的,能自动地将阀门压力维持在一定范围。

当锅炉或热力系统的蒸汽压力高于供暖系统所需的压力时，需设减压阀。

（3）疏水器

疏水器的作用是在蒸汽供暖系统中自动阻止蒸汽逸漏并迅速地排出用热设备及管道中的凝水，同时排除系统中积留的空气和其他不凝性气体。

系统中水平干管向上的抬管处。

室内每组散热器的凝水出口处，上供下回式系统的每根立管下部必须装设疏水器。

（4）集气罐和自动排气阀

热水供暖系统中集气罐是积集空气的一个直径较大的直管，其上有一个放气管。

自动排气阀是一种靠水对浮体的浮力，通过杠杆机构的传动，使排气孔自动启闭，达到自动阻水排气的目的。

4.3水泵及风机

●4.3.1水泵

●

（1）水泵的定义及分类

●√水泵：

是输送和提升液体的机器。

●√水泵的分类:

①叶片式水泵②容积式水泵③其他类型水泵

（2）离心式水泵的工作原理

（3）离心泵的主要参数

（4）离心泵的选择

√水泵的型号可根据给水系统的流量和扬程来选定。

1）流量

在生活（生产）给水系统中，有高位水箱时，因水箱能起调节水量作用，水泵流量可按最大时流量或平均时流量确定。

无水箱时，水泵以满足系统高峰用水要求的最大瞬时流量为按设计秒流量确定。

2）扬程

（5）泵房及机组布置

水泵机组的布置原则为：

管线短而直，管路便于连接，布置力求紧凑，尽量减少泵房平面尺寸以降低建筑造价，并考虑到扩建和发展，同时注意起吊设备时的方便。

4.3水泵及风机

●4.3.2风机

●

（1）风机的分类及选用

●1）离心风机2）轴流风机

（2）风机的安装

●轴流风机通常安装在风管中间或者墙洞内。

第二篇建筑给水排水工程

第1章建筑给水工程

5.1.1城镇给水69

给水水源的选择依据69

取水工程69

包括：

水源和取水构筑物。

任务：

保证取得足够的水量，并符合我国饮用水水源的水质标准。

给水水源分类：

地面水（如：

江水、河水、湖水、水库及海水等；）

地下水（如：

井水、泉水、喀斯特溶洞水等。

）

给水水源的选择依据

地面水源，水体流量大，易于估算，供水较可靠，但水质差，水质水温随季节变化，需净化处理后才能使用。

地下水源，一般水质较好，无色透明，取水简便不易受污染，安全经济，但水量较小，不易大规模开采，开采过渡会使地下水源遭受破坏，甚至引起地面沉降。

选择水源时要进行技术经济论证。

Ppt：

1）取水工程

取水工程要解决的是从天然水源中取（集）水的方法以及取水构筑物的构造形式等问题。

水源的种类决定着取水构筑物的构造形式及净水工程的组成。

地下水取水构筑物的形式，与地下水埋深、含水层厚度等水文地质条件有关。

地面水取水构筑物的形式很多，常见的有河床式、岸边式以及缆车式、浮船式等。

在仅有山溪小河的地方取水，常用低坝、低栏栅等取水构筑物。

净水工程69

Ppt1：

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；而地面水则常含有泥砂、水草腐殖质、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。

净水工程的任务就是要对从取水构筑物送来的原水进行净化、消毒等处理，使其符合供水水质标准。

2.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用水的水质标准。

以供给饮用水为目的的工艺流程，主要包括：

混凝、沉淀、过滤及消毒四个部分

混凝：

由于细小的悬浮杂质沉淀甚慢，胶体物质根本不能自然沉淀，所以在原水进入沉淀池之前需投加混凝剂，经过混合、反应（属混凝过程）使水中悬浮物及胶体物质形成易于沉淀的大颗粒絮凝体而后通过沉淀池进行重力分离，达到除去胶体物质的目的。

沉淀：

利用重力作用，让颗粒物沉淀下来。

过滤：

经沉淀后的水，浑浊度应不超过20mg/L。

为达到饮用水水质标准所规定的浊度要求（5mg/L）尚需进行过滤。

消毒：

以地下水为水源时，则因其水质较好而无需进行沉淀过滤处理，一般只需消毒即可。

地面水的细菌含量较高，并可能有病原菌传播疾病，故必须进行消毒处理。

消毒的目的：

一是消灭水中的细菌和病原菌，以满足“饮用水水质标准”的有关要求；

二是保证净化后的水在输送到用户之前不致被再次污染。

输配水工程

输配水工程的任务：

将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、配水管网以及泵站、水塔与水池等调节构筑物等。

输水管：

是把净水厂和配水管网联系起来的管道。

其特点是只输水而不配水。

考虑供水安全、施工方便、节约劳动力，输水管最好能全部或部分重力输水，尽量沿现有道路或规划道路敷设，并避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁道及洪水泛滥淹没的地区。

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水户分布情况并结合城市规划来进行布置。

配水干管的路线应通过用水量较大的地区，并以最短的距离向最大用户供水。

配水管网应均匀地布置在整个用水地区，其形式有环状与枝状两种。

为了减少初期的建设投资，新建居民区或工业区一开始可做成枝状管网，待将来扩建时再发展成环状管网。

调节构筑物

1）泵站：

可以直接对给水系统起调节作用；

2）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。

一级泵站的设计流量是按最高日的平均流量来考虑，而二级泵站的设计