中央空调系统之空调水循环系统.ppt

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1、 空调水系统及设计空调水系统及设计学习目标了解空调水系统的工艺流程掌握空调水系统的类型、设计与管路计算方法重点掌握空调水系统的体系结构 空调工程除采用空气作为热传递的介质外，还常采用空调工程除采用空气作为热传递的介质外，还常采用水作为热传递的介质，通过水管路系统将冷、热源产生的水作为热传递的介质，通过水管路系统将冷、热源产生的冷、热量输送给各种空调设备，并最终将这些冷、热量提冷、热量输送给各种空调设备，并最终将这些冷、热量提供给空调房间。供给空调房间。全水系统全水系统 水水-空气系统空气系统 空调水系统一、全水系统一、全水系统 全水系统的定义全水系统的定义房间的冷（热）负荷，全部由集中设备处理

2、过的房间的冷（热）负荷，全部由集中设备处理过的冷（热）冷（热）水负担水负担的系统。的系统。特点特点 优点优点:与空气与空气水系统和全空气系统相比，占建筑空间小。水系统和全空气系统相比，占建筑空间小。缺点：缺点：无加湿功能无加湿功能，不能，不能引入新风引入新风。组成：冷（热）源、输配管网、末端装置。组成：冷（热）源、输配管网、末端装置。空调水系统 房间的冷（热）负荷由冷（热）水和集中处理的空气共同承房间的冷（热）负荷由冷（热）水和集中处理的空气共同承担的空调系统。担的空调系统。二、空气二、空气-水系统水系统(风机盘管风机盘管+新风系统新风系统)空调水系统1-1-水冷冷水机组水冷冷水机组 2-2-

3、锅炉锅炉 3-3-冷冻水泵冷冻水泵 4-4-热水泵热水泵 5-5-冷却水泵冷却水泵 6-6-冷却塔冷却塔 7-7-分水器分水器 8-8-集水器集水器 9-9-压差控制阀压差控制阀 10-10-空调设备空调设备 11-11-自动排气阀自动排气阀 12-12-膨胀水箱膨胀水箱 13-13-阀门阀门冷却水系统冷却水系统空调水系统空调水系统 空调水系统包括：空调水系统包括：1 1、冷媒水系统（空调水系统）冷媒水系统（空调水系统）2 2、冷却水系统、冷却水系统3 3、冷凝水系统、冷凝水系统空调水系统的工艺流程夏季供冷时夏季供冷时 冷水机组冷水机组1 1制出的制出的77冷冻水，冷冻水，在在冷冻水泵冷冻水泵

4、3 3的作用下送至的作用下送至分水分水器器7 7，然后由分水器通过各，然后由分水器通过各供水供水支管支管分别送至各空调房间或区分别送至各空调房间或区域的域的空调设备空调设备1010。在在空调设备空调设备中，冷冻水与空气中，冷冻水与空气经热湿交换后，经热湿交换后，水温升至水温升至1212又分别由各又分别由各回水支管流回水支管流回至回至集集水器水器8 8，最后，返回至，最后，返回至冷水机组冷水机组1 1再被降温处理至再被降温处理至77，如此反，如此反复循环。复循环。空调水系统的工艺流程冬季供暖时冬季供暖时 锅炉锅炉2 2制出的制出的6060热热水，在热水泵水，在热水泵4 4的作的作用下送至分水器用

5、下送至分水器7 7，然后按夏季供水路线然后按夏季供水路线循环，最后，返回至循环，最后，返回至锅炉锅炉2 2再重新被加热再重新被加热处理。处理。空调水系统的工艺流程夏季供冷和冬季供夏季供冷和冬季供暖的转换暖的转换，通过冷，通过冷水机组和锅炉水机组和锅炉进出进出水管上的阀门水管上的阀门启、启、闭实现闭实现。空调水系统的工艺流程当系统中部分空调设备不使当系统中部分空调设备不使用时，水流量减少，水系统用时，水流量减少，水系统阻力将增大。阻力将增大。为了保持系统内压力稳定，为了保持系统内压力稳定，当分水器和集水器间压差超当分水器和集水器间压差超过过压差控制阀压差控制阀9 9的设定值时，的设定值时，阀门开

6、启，部分水量由分水阀门开启，部分水量由分水器器7 7经经旁通管旁通管直接流入集水直接流入集水器器8 8，然后返回至冷水机组，然后返回至冷水机组或锅炉或锅炉,以保证冷水机组或以保证冷水机组或锅炉的定流量运行。锅炉的定流量运行。空调水系统的工艺流程膨胀水箱膨胀水箱1212的的主要作用是收主要作用是收集因水被加热集因水被加热时体积膨胀而时体积膨胀而多出的水量，多出的水量，防止系统损坏防止系统损坏造成漏水。造成漏水。膨胀水箱还可膨胀水箱还可起到起到补水和定补水和定压作用压作用。空调水系统的工艺流程水系统中管道的高处水系统中管道的高处容易积聚空气。当管容易积聚空气。当管道内存有空气时，会道内存有空气时，

7、会形成所谓形成所谓“气堵气堵”，影响水的流动。影响水的流动。自动排气阀自动排气阀1111是为随是为随时排除系统内的空气时排除系统内的空气而设置的。而设置的。空调水系统的工艺流程水系统中设置阀门的作用水系统中设置阀门的作用 调节作用调节作用调节管道中的水流量；调节管道中的水流量；关断作用关断作用中止水的流动。中止水的流动。水系统中还要设置以下必要仪表和装置水系统中还要设置以下必要仪表和装置 1)1)在冷热源设备和空调设备的进、出水口设置在冷热源设备和空调设备的进、出水口设置测温装置测温装置，检测设备与水的换热效果。检测设备与水的换热效果。2)2)在主要设备进、出水口设置在主要设备进、出水口设置测

8、压装置测压装置，以便了解设备，以便了解设备的水流阻力情况。的水流阻力情况。3)3)在冷水机组、锅炉等重要设备水流入口处，通常要设在冷水机组、锅炉等重要设备水流入口处，通常要设置置水过滤装置水过滤装置，防止脏、杂、污物堵塞冷热源设备和空，防止脏、杂、污物堵塞冷热源设备和空调设备的传热管调设备的传热管 。空调水系统的工艺流程空调水系统的形式空调水系统的功能是输送冷热量，以满足空调设备处理空空调水系统的功能是输送冷热量，以满足空调设备处理空气的需要。气的需要。空调水系统的形式由于分类方式不一样，有很多类型，常空调水系统的形式由于分类方式不一样，有很多类型，常见的有：见的有：闭式系统和开式系统闭式系统

9、和开式系统 两管制系统、三管制系统和四管制系统两管制系统、三管制系统和四管制系统 同程式系统和异程式系统同程式系统和异程式系统 定流量系统和变流量系统定流量系统和变流量系统 一次泵系统、二次泵系统和混合式系统一次泵系统、二次泵系统和混合式系统一、闭式和开式系统一、闭式和开式系统 1 1、开式系统开式系统u开放式管路水循环系统开放式管路水循环系统的简称。的简称。u通常为用喷水室处理空气的空调通常为用喷水室处理空气的空调系统或设置蓄冷水池的空调系统。系统或设置蓄冷水池的空调系统。u该系统不是封闭的，该系统不是封闭的，有喷水室或有喷水室或蓄冷水池与空蓄冷水池与空(大大)气相通气相通，水在，水在系统中

10、循环流动时，要与被处理系统中循环流动时，要与被处理的空气或大气接触，并会引起水的空气或大气接触，并会引起水量变化量变化。开式系统空调水系统的形式 2 2、闭式系统、闭式系统u密闭式管路水循环系统密闭式管路水循环系统的简称。的简称。u系统中的水是封闭在管路中循系统中的水是封闭在管路中循环流动的，不与大气接触。环流动的，不与大气接触。u通常在系统的最高点以上设有通常在系统的最高点以上设有开式膨胀水箱。开式膨胀水箱。闭式系统空调水系统的形式二、二、两管制、三管制和四管制系统两管制、三管制和四管制系统 按按连接空调设备的冷热水供回水管道由几根组成连接空调设备的冷热水供回水管道由几根组成划分。划分。空调

11、水系统的形式二、二、两管制、三管制和四管制系统两管制、三管制和四管制系统 按按连接空调设备的冷热水供回水管道由几根组成连接空调设备的冷热水供回水管道由几根组成划分。划分。空调水系统的形式 u四管制供水方式有两种。四管制供水方式有两种。1 1）空调设备）空调设备只有一个热只有一个热交换器交换器(俗称单盘管俗称单盘管)时，时，在热交换器的进出水管处在热交换器的进出水管处均设置由室内温控器控制均设置由室内温控器控制的三通阀，根据室温控制的三通阀，根据室温控制需要使冷水或热水进出空需要使冷水或热水进出空调设备调设备(不同时进出不同时进出)。四管制系统 空调水系统的形式 2 2）空调设备）空调设备有两个

12、热交换器有两个热交换器(俗称双盘管俗称双盘管)，分别接冷水管，分别接冷水管路系统和热水管路系统，使冷、路系统和热水管路系统，使冷、热两个水系统完全独立。热两个水系统完全独立。u优点优点 C既可以同时满足各个房间不同既可以同时满足各个房间不同的供冷和供暖要求，还可以满的供冷和供暖要求，还可以满足同一房间供冷和供暖能随时足同一房间供冷和供暖能随时转换的要求。转换的要求。C解决了三管制系统存在的回水解决了三管制系统存在的回水管混合热损失等问题。管混合热损失等问题。四管制系统 空调水系统的形式u四管制系统的主要缺点四管制系统的主要缺点 D管道多；管道多；D占用空间大；占用空间大；D水管线路复杂；水管线

13、路复杂；D初投资较高。初投资较高。u使用场合使用场合 通常只是在一些通常只是在一些同一时间有的房间要供冷，有的房同一时间有的房间要供冷，有的房间却要供暖间却要供暖这种要求很高，且投资允许的高级宾馆或这种要求很高，且投资允许的高级宾馆或酒店有少量使用。酒店有少量使用。空调水系统的形式三、同程式和异程式系统三、同程式和异程式系统n按同一并联环按同一并联环 路中，各空调路中，各空调 设备的供回水设备的供回水 管路的管道总管路的管道总 长是否大致相长是否大致相 等划分。等划分。1 1、同程式系统、同程式系统u各并联环路的各并联环路的 管道总长度基管道总长度基 本相等本相等的水系的水系 统。统。同程式系

14、统a)垂直同程系统 b)水平同程系统空调水系统的形式u同程式系统特点同程式系统特点 系统中系统中有一根同程有一根同程管管，使得并联的各，使得并联的各支路支路水阻力相等或水阻力相等或大致相等大致相等。并联管路间不需要并联管路间不需要怎么调节怎么调节很容易实很容易实现阻力平衡现阻力平衡。系统的系统的水力稳定性水力稳定性好，流量分配均匀好，流量分配均匀。同程管同程式系统a)垂直同程系统 b)水平同程系统空调水系统的形式2、异程式系统异程式系统u各并联环路管道总长度不相各并联环路管道总长度不相等的水系统。等的水系统。u优点优点 管路简单、节省管材，管路简单、节省管材，管道占用空间少、初投资管道占用空间

15、少、初投资费用较省。费用较省。u缺点缺点 各并联环路间阻力很各并联环路间阻力很难自已平衡，导致流量分难自已平衡，导致流量分配不均匀，调节难度较大。配不均匀，调节难度较大。公共管路空调水系统的形式四、四、定流量和变流量系统定流量和变流量系统n按系统运行时，按系统运行时，循环水流量是否可随负荷的变化进行调节循环水流量是否可随负荷的变化进行调节来划分。来划分。1 1、定流量系统、定流量系统 或称定水量系统，即系统中循环的或称定水量系统，即系统中循环的 水量为定值。水量为定值。当系统负荷发生变化时，通过改变当系统负荷发生变化时，通过改变 供回水温度来适应。供回水温度来适应。系统简单，操作方便。系统简单

16、，操作方便。一般适用于只有一台冷热源设备和一般适用于只有一台冷热源设备和 一台水泵的系统。一台水泵的系统。空调水系统的形式 1 1、定流量系统的电动三通阀、定流量系统的电动三通阀空调水系统的形式2 2、变流量系统、变流量系统u或称或称变水量系统变水量系统。u保持供回水温度为定值，通过保持供回水温度为定值，通过改变系统中的循环水流量来适改变系统中的循环水流量来适应系统负荷变化的水系统。应系统负荷变化的水系统。u适用于有适用于有2 2台或台或2 2台以上冷热源台以上冷热源设备和水泵分别并联的场合。设备和水泵分别并联的场合。u系统中的系统中的空调设备通常采用电空调设备通常采用电动二通阀来控制是否供水

17、。动二通阀来控制是否供水。u由负荷的大小确定水泵的开启由负荷的大小确定水泵的开启台数。台数。空调水系统的形式五、一次泵和二次泵系统五、一次泵和二次泵系统n按按有否两组有否两组(台台)泵串联工作泵串联工作来划分。来划分。1 1、一次泵系统、一次泵系统u又称为又称为一级泵系一级泵系 统、单级泵系统、统、单级泵系统、单式泵系统单式泵系统。u这种系统的这种系统的冷、热冷、热 源侧和负荷侧共源侧和负荷侧共 用一组用一组(台台)水泵。水泵。空调水系统的形式2 2、二次泵系统、二次泵系统u又称为又称为二级泵系统、双二级泵系统、双级泵系统、复式泵系统级泵系统、复式泵系统。u该系统该系统在冷热源侧和负在冷热源侧

18、和负荷侧各设置了一组荷侧各设置了一组(台台)水泵水泵，整个系统可看成整个系统可看成由两个环路组成由两个环路组成 一个是一个是由集水器、由集水器、一次泵一次泵、冷、冷热源、分水器、旁通管热源、分水器、旁通管形成的形成的一次环路一次环路，该环，该环路路负责冷热水的制备负责冷热水的制备。空调水系统的形式 另一个由另一个由分水器、二次泵、分水器、二次泵、空调设备、集水器空调设备、集水器组成的组成的二次环路二次环路，该环路，该环路负责冷负责冷热水的输配热水的输配。二次泵系统的特点二次泵系统的特点 用两组用两组(台台)水泵来分别保水泵来分别保持冷热源侧一次环路中的持冷热源侧一次环路中的定流量和负荷侧二次环

19、路定流量和负荷侧二次环路中的变流量要求。中的变流量要求。使用不同的二次泵来适应使用不同的二次泵来适应各用户环路不同的流量和各用户环路不同的流量和扬程要求。扬程要求。空调水系统的形式一、水系统的分区方式一、水系统的分区方式 按压力分区按压力分区按使用时间分区按使用时间分区按空调负荷性质分区按空调负荷性质分区1 1、按压力分区、按压力分区u由于机械制造和使用材料的原因，由于机械制造和使用材料的原因，空调水系统采用的各种空调水系统采用的各种设备、附件、管件及管道的工作压力是有一定限制的。设备、附件、管件及管道的工作压力是有一定限制的。空调水系统的分区u设备的压力设备的压力等级一般有等级一般有0.8M

20、Pa0.8MPa、1.2MPa1.2MPa、1.6MPa1.6MPa、2.0MPa2.0MPa、2.5MPa2.5MPa五个等级。五个等级。u国产附件如阀门等的压力国产附件如阀门等的压力等级一般有等级一般有0.6MPa0.6MPa、1.0MPa1.0MPa、2.5MPa2.5MPa、4.0MPa4.0MPa四个等级。四个等级。u从附件的制造来看，当工作压力达到从附件的制造来看，当工作压力达到2.5MPa2.5MPa以上时，其造以上时，其造价将成倍上升。设备的工作压力达到价将成倍上升。设备的工作压力达到2.0MPa2.0MPa以上时，也会以上时，也会出现类似情况。出现类似情况。u普通焊接钢管的压

21、力普通焊接钢管的压力等级一般是等级一般是2.0MPa2.0MPa。空调水系统的分区u为了减少投资，为了减少投资，空调水系统通常以空调水系统通常以1.6MPa1.6MPa作为工作压力划作为工作压力划分的界限分的界限，即在设计时，使水系统内所有设备、附件、管，即在设计时，使水系统内所有设备、附件、管件及管道的压力都处于件及管道的压力都处于1.6MPa1.6MPa以下。以下。u考虑到水泵扬程大约考虑到水泵扬程大约40m(40m(相当于相当于0.4MPa)0.4MPa)左右，因此左右，因此水系水系统的静压应在统的静压应在120m(120m(相当于相当于1.2MPa)1.2MPa)以下以下，这相当于室外

22、高，这相当于室外高度度100m100m左右的建筑左右的建筑(地下室地下室-10m-10m左右左右)。u当建筑高度较高，使得水静压大于当建筑高度较高，使得水静压大于1.2MPa1.2MPa时，水系统宜按时，水系统宜按竖向竖向进行分区以减少系统内的设备、附件、管件及管道承进行分区以减少系统内的设备、附件、管件及管道承压。压。空调水系统的分区u在在100m100m以上超高层以上超高层建筑中，通常采建筑中，通常采用以下二种竖向用以下二种竖向分区的方法分区的方法 1)1)不同分区水系不同分区水系统合用同一冷热统合用同一冷热源，用换热器作源，用换热器作为分界设备。为分界设备。空调水系统的分区p优点优点 高

23、低两区共用一个集中的冷高低两区共用一个集中的冷热源机房，形式简单，仍保持热源机房，形式简单，仍保持闭式循环，运行费用较低。闭式循环，运行费用较低。p 缺点缺点 D与低区相比，与低区相比，高区在供冷时冷高区在供冷时冷冻水温度要高几度；在供暖时冻水温度要高几度；在供暖时热水温度要低几度热水温度要低几度。D同样条件下，同样条件下，高区选用的空调高区选用的空调设备规格要比低区的稍大设备规格要比低区的稍大。空调水系统的分区 2)不同分区各自设冷热源，自成独立水系统。空调水系统的分区2 2、按使用时间分区、按使用时间分区u在综合性建筑中，在综合性建筑中，不同房间的空调使用时间通常有较大的不同房间的空调使用

24、时间通常有较大的差别差别。u建筑中的建筑中的公共部分本身公共部分本身如餐饮、商场、银行等如餐饮、商场、银行等在使用时间在使用时间上也存在一定的差别上也存在一定的差别。u优点优点 各区可以独立管理，使用方便，调节灵活，不用时可关停，各区可以独立管理，使用方便，调节灵活，不用时可关停，从而最大限度地节省能源和运行费用。从而最大限度地节省能源和运行费用。u一般来说，上部为客房或办公室，下部为公共区域的高层一般来说，上部为客房或办公室，下部为公共区域的高层酒店或写字楼，至少要分为上下两个区。公共区域是否再酒店或写字楼，至少要分为上下两个区。公共区域是否再分若干个区则要视其使用者的具体情况确定。分若干个

25、区则要视其使用者的具体情况确定。空调水系统的分区3、按空调负荷性质分区按空调负荷性质分区u空调负荷的性质与房间使用性质以及房间所处的位置有一空调负荷的性质与房间使用性质以及房间所处的位置有一定关系。定关系。u从从朝向朝向上来说，南北朝向的房间由于日照不同，在过渡季上来说，南北朝向的房间由于日照不同，在过渡季节时的要求有可能不一致；东西朝向的房间由于出现负荷节时的要求有可能不一致；东西朝向的房间由于出现负荷最大值的时间不一致，在同一时刻也会有不同的要求。最大值的时间不一致，在同一时刻也会有不同的要求。u从从内、外区内、外区看，建筑外区负荷随室外气候的变化而变化，看，建筑外区负荷随室外气候的变化而

26、变化，有时需要供冷，有时需要供暖；建筑内区的负荷则相对比有时需要供冷，有时需要供暖；建筑内区的负荷则相对比较稳定，全年以供冷的时间较多。较稳定，全年以供冷的时间较多。空调水系统的分区又称为又称为水力计算、阻力计算水力计算、阻力计算。目的目的 确定水系统的水管管径、水泵扬程，选择水泵。确定水系统的水管管径、水泵扬程，选择水泵。一一 、管径的确定、管径的确定 1)1)、连接各空调设备的供回水、连接各空调设备的供回水支管管径支管管径，宜与空调设备，宜与空调设备的进出水接管管径一致，可由相关设备样本查得。的进出水接管管径一致，可由相关设备样本查得。空调水系统的管路计算2)2)、供回水、供回水干管干管的

27、管径的管径(内径内径)d:)d:空调水系统的管路计算二、二、水流阻力的确定（水泵扬程的确定）：水流阻力的确定（水泵扬程的确定）：n空调水系统的水流阻力一般由空调水系统的水流阻力一般由设备阻力、管道阻设备阻力、管道阻力力以及以及管道附件管道附件阻力三部分组成。阻力三部分组成。n设备阻力设备阻力通常可以在设备生产厂家提供的产品样通常可以在设备生产厂家提供的产品样本上查到本上查到。n进行空调水系统水流阻力计算的主要内容是进行进行空调水系统水流阻力计算的主要内容是进行直管段的阻力直管段的阻力(摩擦阻力摩擦阻力)计算及计算及管道附件管道附件(如阀门、如阀门、水过滤器、弯头、三通等水过滤器、弯头、三通等)

28、的的(局部阻力局部阻力)计算。计算。空调水系统的管路计算1 1、空调水系统的水流阻力、空调水系统的水流阻力p p的基本计算式为的基本计算式为式中 Pm 摩擦阻力(或称沿程阻力)，单位为Pa；Z局部阻力，单位为Pa；l管路长度，单位为m；R比摩阻(单位长度管道的摩擦阻力，又 称压力降)，单位为Pa/m；局部阻力系数；v水流速度，单位为m/s；水的密度，一般取1000kg/m3。空调水系统的管路计算空调水系统的管路计算空调水系统的管路计算钢管的分类低压流体输送用焊接钢管（简称焊接钢管）低压流体输送用焊接钢管（简称焊接钢管）分为镀锌钢管、非镀锌钢管（黑铁管）；其中的镀锌钢管又有热镀锌和冷镀锌之分。按

29、照壁厚的不同又分为普通钢管和加厚钢管，普通钢管适用于PN1.0MPa；加厚钢管适用于PN1.6MPa。焊接钢管的材料通常使用Q195、Q215和Q235牌号的钢。其规格应符合GB/T3091-2008的要求。无缝钢管无缝钢管 按照制造工艺的不同分为热扎和冷拔。热扎有公称直径32630mm，壁厚0.2514mm；冷拔有公称直径5200mm，壁厚0.2575mm。无缝钢管用外径壁厚来表示。无缝钢管的材料通常使用10、20、Q235和Q345牌号的钢。卷板钢管卷板钢管 分为螺旋缝焊接钢管和直缝电焊钢管。螺旋缝焊接钢管的管径为219720mm，；直缝电焊钢管的管径为5500mm。它们通常适用于压力1.

30、6MPa、温度 200的系统.钢管的连接螺纹连接(丝扣连接)通常用于管径较小（DN100mm）、工作压力较低的系统（PN 1.0MPa）。可灵活拆装、造价较低、需用专用的接头、应用范围非常广泛。焊接连接 适用的工作压力和温度范围广，接口严密、强度高；不需配件和接头；不易渗漏；接口固定、不易拆装。应用范围非常广泛。法兰连接 适用的工作压力和温度范围广，接口严密、强度高；需专用配件和接头；造价较高；接口灵活、易拆装。主要用于设备及阀件与管道的连接。沟槽连接 主要针对镀锌钢管及钢塑复合管的连接，为保证不破坏镀锌钢管的镀锌层和钢塑复合管的防腐层；这种连接方式接口严密、强度较高；需专用配件和接头；造价较

31、高；接口灵活、易拆装。管道加工、安装常用机具手动液压弯管机手动液压弯管机电锤电锤电锤电锤电电焊焊机机管道加工、安装常用机具套丝机套丝机管钳管钳砂轮切割机砂轮切割机割刀割刀管道加工、安装常用机具 台钻台钻 打磨机打磨机管道加工、安装常用机具 手动打压泵手动打压泵 电动打压泵电动打压泵管道加工、安装常用机具 滚槽机滚槽机 滚槽机胎轮滚槽机胎轮螺纹管件 丝扣弯丝扣弯头头 变径管箍变径管箍螺纹管件 三通三通 堵头堵头螺纹连接工程应用实例螺纹连接工程应用举例沟槽连接管道的加工过程沟槽连接用管件 卡套卡套 沟槽弯头沟槽弯头沟槽连接用管件 沟槽法兰沟槽法兰沟槽三通沟槽三通用滚槽机加工好的管道滚槽后的管道滚槽后的管道沟槽连接工程应用实例用于法兰连接的管道平焊法兰镀锌钢管焊接法兰后焊接部位二次镀锌法兰连接工程应用实例工程应用实例工程应用实例工程应用实例