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1、 建建 筑筑 设设 备备 主讲：主讲：魏鸿榕魏鸿榕电话：电话：13906919331绪论绪论l建筑设备的概念建筑设备的概念l国内外建筑设备发展趋势国内外建筑设备发展趋势l课程要求及学习目的课程要求及学习目的一、建筑设备的概念l指为满足生产和生活需要而在建筑内部指为满足生产和生活需要而在建筑内部设置的设置的给水、排水、热水、供暖、通风、给水、排水、热水、供暖、通风、空气调节、煤气、供电空气调节、煤气、供电等设备系统的总等设备系统的总称称l与建筑、结构及生产工艺设备等相互协与建筑、结构及生产工艺设备等相互协调，是建筑不可缺少的组成部分调，是建筑不可缺少的组成部分二、国内外建筑设备发展趋势l新材料的
2、发展带动技术改革新材料的发展带动技术改革l新型高效节能环保设备不断出现新型高效节能环保设备不断出现l新能源及电子技术的广泛应用新能源及电子技术的广泛应用l建筑工业化施工技术的发展建筑工业化施工技术的发展三、课程要求及学习目的三、课程要求及学习目的l掌握建筑设备工程技术的基本知识，培掌握建筑设备工程技术的基本知识，培养综合考虑和合理处理各种建筑设备与养综合考虑和合理处理各种建筑设备与建筑主体之间关系的能力，从而作出适建筑主体之间关系的能力，从而作出适用、经济的建筑或结构设计用、经济的建筑或结构设计l掌握各种建筑设备设计的原则、组成、掌握各种建筑设备设计的原则、组成、工作原理及选用的基本方法工作原
3、理及选用的基本方法l基本要求：课前预习和阅读教材，基本要求：课前预习和阅读教材，l课堂上认真学习、积极参与讨论课堂上认真学习、积极参与讨论l有时间课外阅读参考文献与书籍有时间课外阅读参考文献与书籍l认真做好练习认真做好练习l勤于分析思考与归纳总结勤于分析思考与归纳总结参考书籍参考书籍l建筑设备工程建筑设备工程 万建武主编万建武主编 建工出版社建工出版社l建筑设备工程建筑设备工程 韦节迋主编韦节迋主编 中国电力出版社中国电力出版社l建筑设备建筑设备 刘源全主编刘源全主编 北京大学出版社北京大学出版社第一章第一章 流体力学基本知识流体力学基本知识 主要内容主要内容l流体的主要物理性质流体的主要物理
4、性质l流体静压强及其分布规律流体静压强及其分布规律l流体运动的基本知识流体运动的基本知识l流动阻力和水头损失流动阻力和水头损失111 1 流体的主要物理性质流体的主要物理性质一、密度和容重一、密度和容重 密度（密度（）：指单位体积的指单位体积的均质流体均质流体所具有的质量。所具有的质量。M/VM/V （kg/mkg/m3)容重（容重（）：指单位体积的指单位体积的均质流体均质流体所具有的重量。所具有的重量。G/VG/V (N/m (N/m3)=g=g 流体的密度和容重随外界压力和温度流体的密度和容重随外界压力和温度而变化。而变化。水：水：1atm,41atm,4时时 水水水水 9807 N/m9
5、807 N/m3 水水水水 1000 kg/m1000 kg/m3 二、流体的压缩性和膨胀性 1 1 1 1、流体的压缩性、流体的压缩性、流体的压缩性、流体的压缩性:流体在外界压力增加时体积缩小的性质流体在外界压力增加时体积缩小的性质流体在外界压力增加时体积缩小的性质流体在外界压力增加时体积缩小的性质 2 2 2 2、流体的膨胀性、流体的膨胀性、流体的膨胀性、流体的膨胀性:流体在外界温度升高时体积增大的性质流体在外界温度升高时体积增大的性质流体在外界温度升高时体积增大的性质流体在外界温度升高时体积增大的性质 液体的压缩性和膨胀性很小液体的压缩性和膨胀性很小液体的压缩性和膨胀性很小液体的压缩性和
6、膨胀性很小 气体有显著的压缩性和膨胀性气体有显著的压缩性和膨胀性气体有显著的压缩性和膨胀性气体有显著的压缩性和膨胀性三、流体的粘滞性三、流体的粘滞性 1 1 1 1、概念、概念、概念、概念 (1)(1)(1)(1)由存在于流体内部相邻流层间的抵抗其相由存在于流体内部相邻流层间的抵抗其相由存在于流体内部相邻流层间的抵抗其相由存在于流体内部相邻流层间的抵抗其相对运动的内摩擦力所产生对运动的内摩擦力所产生对运动的内摩擦力所产生对运动的内摩擦力所产生 (2)(2)(2)(2)是流体在运动时呈现出的特性是流体在运动时呈现出的特性是流体在运动时呈现出的特性是流体在运动时呈现出的特性 (3)(3)(3)(3
7、)流体的粘滞性是流体运动时产生机械能量流体的粘滞性是流体运动时产生机械能量流体的粘滞性是流体运动时产生机械能量流体的粘滞性是流体运动时产生机械能量损失的根源。损失的根源。损失的根源。损失的根源。粘滞力的产生粘滞力的产生T,v=(du/dy)uhydyu+du粘滞性对管道内水流速度的影响粘滞性对管道内水流速度的影响=(du/dy)uu+duD112 2 流体静压强及其分布规律流体静压强及其分布规律一、流体静压强及其特性一、流体静压强及其特性1 1、概念、概念（图（图1 12 2）p=p=limlim（p/p/）(0)0)2 2、特性特性 （1 1）沿作用面的内法线方向）沿作用面的内法线方向 （2
8、 2）大小与方位无关）大小与方位无关二、流体静压强的分布规律 1 1 1 1、自由表面和表面压强、自由表面和表面压强、自由表面和表面压强、自由表面和表面压强 自由表面：指液体和它上面的气体的交界面。自由表面：指液体和它上面的气体的交界面。自由表面：指液体和它上面的气体的交界面。自由表面：指液体和它上面的气体的交界面。表面压强表面压强表面压强表面压强（P P P P0 0 0 0）：作用在自由表面上的气体对作用在自由表面上的气体对作用在自由表面上的气体对作用在自由表面上的气体对 液体的压强。（如果表面上的气体是大气，用液体的压强。（如果表面上的气体是大气，用液体的压强。（如果表面上的气体是大气，
9、用液体的压强。（如果表面上的气体是大气，用PaPaPaPa表示）表示）表示）表示）标准大气压：标准大气压：标准大气压：标准大气压：PaPaPaPa1.013101.013101.013101.013105 5 （PaPaPaPa）工程大气压：工程大气压：工程大气压：工程大气压：PaPaPaPa9.8109.8109.8109.8104 4（PaPaPaPa）2 2、基本方程式的第一种形式、基本方程式的第一种形式 P=PP=PP=PP=P0 0 0 0+h +h +h +h （pa)pa)pa)pa)P:P:P:P:静止流体中某一深度处的压强静止流体中某一深度处的压强静止流体中某一深度处的压强静
10、止流体中某一深度处的压强(pa)(pa)(pa)(pa)；P P P P0 0 0 0：静止流体的表面压强静止流体的表面压强静止流体的表面压强静止流体的表面压强(pa)(pa)(pa)(pa)；：流体的容重流体的容重流体的容重流体的容重(N/m(N/m(N/m(N/m3 3 )；h h h h：指定点的深度指定点的深度指定点的深度指定点的深度(m)(m)(m)(m)。3 3、基本方程式的第二种形式、基本方程式的第二种形式 z z1 1 1 1 p p1 1 1 1/=z=z2 2 2 2 p p2 2 2 2/=z=z0 0 0 0 p p0 0 0 0/(常数）常数）（1 1 1 1）当）当
11、）当）当p p p p1 1 1 1=p=p=p=p2 2 2 2时，时，时，时，z z z z1 1 1 1=z=z=z=z2 2 2 2.即压强相等的任意两点在即压强相等的任意两点在即压强相等的任意两点在即压强相等的任意两点在同一水平面上；同一水平面上；同一水平面上；同一水平面上；（2 2 2 2）当）当）当）当z z z z2 2 2 2z z z z1 1 1 1时，时，时，时，p p p p1 1 1 1p p p p2 2 2 2.即即即即位置较低点的压强恒位置较低点的压强恒位置较低点的压强恒位置较低点的压强恒大于位置较高点的压强。大于位置较高点的压强。大于位置较高点的压强。大于位
12、置较高点的压强。p01200h1h2z1z2z0三、压强的度量 1 1 1 1、绝对压强（、绝对压强（、绝对压强（、绝对压强（PjPjPjPj)：以完全真空为计量零点以完全真空为计量零点以完全真空为计量零点以完全真空为计量零点 2 2 2 2、相对压强（、相对压强（、相对压强（、相对压强（PxPxPxPx)：以大气压强为计量零点以大气压强为计量零点以大气压强为计量零点以大气压强为计量零点 3 3 3 3、真空值（、真空值（、真空值（、真空值（PvPvPvPv)：当当当当流体中某点的流体中某点的流体中某点的流体中某点的PjPjPjPj小于小于小于小于PaPaPaPa时，时，时，时，称称称称PaP
13、aPaPa PjPjPjPj为为为为真空值真空值真空值真空值113 3 流体运动的基本知识流体运动的基本知识一、描述流体运动状态的物理量一、描述流体运动状态的物理量1 1 1 1、流线：、流线：、流线：、流线：在运动的流体中绘出一条线，使得线在运动的流体中绘出一条线，使得线在运动的流体中绘出一条线，使得线在运动的流体中绘出一条线，使得线 上的流体质点在此时刻的运动方向与上的流体质点在此时刻的运动方向与上的流体质点在此时刻的运动方向与上的流体质点在此时刻的运动方向与 该线相切。该线相切。该线相切。该线相切。2 2 2 2、流场：、流场：、流场：、流场：充满在流体运动空间的流线簇。充满在流体运动空
14、间的流线簇。充满在流体运动空间的流线簇。充满在流体运动空间的流线簇。(1)(1)(1)(1)流线流线流线流线 (2)(2)(2)(2)流场流场流场流场u1u2u33 3 3 3、过流断面（、过流断面（、过流断面（、过流断面（）：）：）：）：与流体运动方向垂直的流与流体运动方向垂直的流与流体运动方向垂直的流与流体运动方向垂直的流 体断面。体断面。体断面。体断面。单位：单位：单位：单位：m m m m2 24 4 4 4、流量（流量（流量（流量（Q Q Q Q）：）：）：）：单位时间内通过过流断面的流体单位时间内通过过流断面的流体单位时间内通过过流断面的流体单位时间内通过过流断面的流体 体积。体积
15、。体积。体积。单位：单位：单位：单位：m m m m3 3/s,L/s/s,L/s/s,L/s/s,L/s5 5 5 5、流速（流速（流速（流速（v)v)v)v)：流体在单位时间内所迁移的距离。流体在单位时间内所迁移的距离。流体在单位时间内所迁移的距离。流体在单位时间内所迁移的距离。单位：单位：单位：单位：m/s,cm/sm/s,cm/sm/s,cm/sm/s,cm/s Q=vQ=v 二、流体运动的分类1 1 1 1、按运动要素是否随时间变化、按运动要素是否随时间变化、按运动要素是否随时间变化、按运动要素是否随时间变化 恒定流与非恒定流恒定流与非恒定流恒定流与非恒定流恒定流与非恒定流2 2 2
16、 2、按流速沿程是否变化、按流速沿程是否变化、按流速沿程是否变化、按流速沿程是否变化 均匀流与非均匀流均匀流与非均匀流均匀流与非均匀流均匀流与非均匀流3 3 3 3、按水流与周边的接触情况、按水流与周边的接触情况、按水流与周边的接触情况、按水流与周边的接触情况 有压流与无压流（重力流）有压流与无压流（重力流）有压流与无压流（重力流）有压流与无压流（重力流）三、恒定流的连续性方程 Q Q Q Q1 1 1 1=Q=Q=Q=Q2 2 2 2 v v v v1 1 1 11 1 1 1=v v v v2 2 2 22 2 2 2 或或或或 1/1/1/1/2 2 2 2=v=v=v=v2/2/2/2
17、/v v v v1 1 1 1 对于有压管流：对于有压管流：对于有压管流：对于有压管流：v v v v2/2/2/2/v v v v1 1 1 1（d d d d1 1 1 1/d/d/d/d2 2 2 2)21122V1,1V2,2四、恒定流能量方程1 1 1 1、方程的形式、方程的形式、方程的形式、方程的形式z z z z1 1 1 1+p+p+p+p1 1 1 1/+(v/+(v/+(v/+(v1 1 1 12/2g)=z/2g)=z/2g)=z/2g)=z2 2 2 2+p+p+p+p2 2 2 2/+(v/+(v/+(v/+(v2 2 2 22/2g)+hw/2g)+hw/2g)+h
18、w/2g)+hw122100v1,p1v2,p2z1z22 2、方程中各项的物理意义、方程中各项的物理意义z:z:z:z:单位重量的流体所具有的重力势能；单位重量的流体所具有的重力势能；单位重量的流体所具有的重力势能；单位重量的流体所具有的重力势能；（位置水头）（位置水头）（位置水头）（位置水头）p/p/p/p/:单位重量的流体所具有的压力势能；单位重量的流体所具有的压力势能；单位重量的流体所具有的压力势能；单位重量的流体所具有的压力势能；（压强水头）（压强水头）（压强水头）（压强水头）(v(v(v(v2 2/2g):/2g):/2g):/2g):单位重量的流体所具有的动能；单位重量的流体所具
19、有的动能；单位重量的流体所具有的动能；单位重量的流体所具有的动能；（流速水头）（流速水头）（流速水头）（流速水头）:动能修正系数；动能修正系数；动能修正系数；动能修正系数；hwhwhwhw:单位重量的流体在断面单位重量的流体在断面单位重量的流体在断面单位重量的流体在断面1 1 1 11 1 1 1和和和和2 2 2 22 2 2 2间的机械能损失；间的机械能损失；间的机械能损失；间的机械能损失；（水头损失）（水头损失）（水头损失）（水头损失）五、水头损失1 1 1 1、沿程水头损失、沿程水头损失、沿程水头损失、沿程水头损失：流体在长直管（或明渠）中流动，所受的摩擦阻力称为沿程流体在长直管（或明
20、渠）中流动，所受的摩擦阻力称为沿程流体在长直管（或明渠）中流动，所受的摩擦阻力称为沿程流体在长直管（或明渠）中流动，所受的摩擦阻力称为沿程阻力。为克服沿程阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为沿阻力。为克服沿程阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为沿阻力。为克服沿程阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为沿阻力。为克服沿程阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为沿程水头损失。程水头损失。程水头损失。程水头损失。h h h hf f f f=（L/dL/dL/dL/d）(v(v(v(v2 2/2g)/2g)/2g)/2g)2 2 2 2、局部水头损失：局部水头损失：局部水头损失：局部水头损失：流体在经过边界形状发生变化的管渠部位时所受的阻力称为流体在经过边界形状发生变化的管渠部位时所受的阻力称为流体在经过边界形状发生变化的管渠部位时所受的阻力称为流体在经过边界形状发生变化的管渠部位时所受的阻力称为局部阻力。为克服局部阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称局部阻力。为克服局部阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称局部阻力。为克服局部阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称局部阻力。为克服局部阻力而消耗的单位重量流体的机械能，称为局部水头损失。为局部水头损失。为局部水头损失。为局部水头损失。h h h hj j j j=(v(v(v(v2 2/2g)/2g)/2g)/2g)