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1、建筑设备,建筑环境与设备工程教研室,近代房屋建筑给水,近代房屋建筑采暖,近代房屋建筑灶,近代房屋建筑照明,现代房屋建筑给水,现代房屋建筑采暖,现代房屋建筑采暖,现代房屋建筑通风,现代房屋建筑空气调节,典型集中式 （全空气）空调系统,现代房屋建筑燃气供应,现代房屋建筑供电,建筑设备的概念,为建筑物使用者提供生活和工作服务的各种设施和设备系统的总称。 包括：给水、排水、热水供应、煤气、采暖、通风、空调、供电、照明、消防、电梯、通讯、音响、电视等设备系统。 现代智能大厦系统中的OA(Office Automation)、 CA(Communication A.)、 BA(Building A.)、S
2、A(Security A.)、FA(Fire A.)也属于建筑设备的广义范畴。,新材料 塑料制品代替各种金属材料 钢和铝的新品种和新规格轧材的应用 新型设备 节水型的卫生洁具 快捷卫生的供水设备 节能的冷热源设备 新能源和电子技术 太阳能利用 电子控制技术,建筑设备工程技术的发展,建筑设备工程研究对象,给排水工程解决生活、生产、安全用水或美化环境用水； 暖通空调统称HVAC 采暖(Heating)：寒冷地区供热 通风(Ventilation) 保持卫生要求的换气或排出污染物、烟气的通风换气 空气调节(Air-Conditioning)：简称空调 狭义指炎热地区的降温 广义指改变空气参数的所有方
3、法和过程,1、了解建筑给排水系统、通风系统、空调系统的构成等基本知识； 2、掌握系统类型常用管材、设备； 3、掌握各设备工程对建筑设计、装饰、土建施工协调方面的要求，具有综合考虑和合理处理各种建筑设备与建筑主体之间的关系的能力。 4、通过了解给排水、暖通空调设备，可自觉在建筑结构设计过程中采用节能技术，减少建筑运行费用。,学习目的,主要设备、系统组成、工作原理； 设计计算的简单估算法； 阅读施工图纸； 领会施工要求。,课程主要任务,学习及考核方法,大作业、实物教学、现场教学 开卷考试 期末占70%；作业占20%；考勤占10%。,流体力学：流体是液体和气体的统称，流体力学是研究流体平衡（静止）和
4、运动的力学规律及应用的科学。（水和空气动力学） 流体力学在工程技术中的应用： 交通工具设计、流体机械设计、文体运动等应用 给排水、暖通空调都是以流体作为工作介质，通过流体的各物理作用，对流体的流动有效加以组织来实现的。 学好流体力学，才能对流体力学现象做出合乎实际的定向判断和定量计算、估算。,第1章 流体力学基本知识,1.1 流体的主要物理性质 1.2 流体静压强及其分布规律 1.3 流体运动的基本知识 1.4 流动阻力和水头损失,第1章 主要内容,流动性：抗拉能力、抗切能力极弱 惯性：物体维持原有运动状态能力的性质 重力特性：受地球引力作用的特性 粘滞性：抵抗流体相对运动（变形）能力 压缩性
5、：压强增大体积缩小 热胀性：温度升高体积膨胀,1.1 流体的主要物理性质,分析： 1）流体的密度和容重随外界压力和温度而变化； 2）常用流体的密度： 水： 干空气（20，760mmHg）：,1 流体的惯性、重力特性,粘滞力 由于流体各流层的流速不同，相邻流层间有相对运动，便在接触面上产生一种相互作用的剪切力。 流体的粘滞性 流体在粘滞力的作用下，具有抵抗流体的相对运动（或变形）的能力 。,图1.1 管道中断面流速分布,2 流体的粘滞性,与流体种类有关的系数，称为动力粘滞性系数，kgms，或（pas）； 运动粘滞性系数 。 的方向与运动的方向相反，做负功。,牛顿内摩擦定律,流体压强增大体积缩小的
6、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。 液体压缩性和热胀性很小，只在水击和热水循环系统考虑。 气体：可压缩气体、不可压缩气体,3 流体的压缩性和热胀性,易于流动的 具有粘滞性的 不可压缩流体 视为：连续介质,流体的力学模型,1 流体静压强及其特性,图1.2 流体的静压强,1.2 流体静压强及其分布规律,特征： 流体静压强的方向必定沿着作用面的内法线方向 ； 任意点的流体静压只有一个值，它不因作用面的方位改变而改变。,图1.3 静止液体中压强分布,静水力学基本方程式,2 流体静压强的分布规律,静水压强基本方程分析,表示静水压强与水深成正比的直线分布规律； 表明作
7、用于液面的表面压强p0是等值传递到静止液体中每一点上； 也适用于静止气体压强计算，在高差h不大时，则p=p0； 等压面概念,压强计算基准,压强的计算基准 相对压强以大气压为基准，亦称为表压强p。,真空度表压强为负时，其绝对值。,绝对压强以绝对真空为零点。,可用下列图表直观地表示它们的关系：,pa,p,pA,pk,pA,绝对压力与相对压力,1个工程大气压10mH2o 735.6mmHg 98kN/m2 98000Pa,1个标准大气压101325Pa 760mmHg,流体静压力的测量,液柱式利用液柱高度来确定压强大小的仪器或装置。它的量程小，但精度高；直观、方便和经济。 弹簧金属式利用金属的弹性变
8、形测压强的大小。其量程大，携带方便，装置简便，但精度稍差。 电测式将弹性元件的机械变形转化为电阻、电容、电感等电量。便于远距离及动态测量。,液柱测压计,图1.6 水银测压计,图1.7 文丘里流量计,比压计,倾斜微压计,金属压力表,电测式压力计,基本概念 压力流与无压流 （有无自由表面） 恒定流与非恒定流 （有无随时间变化） 流线与迹线 （时间和空间参数各固定一个） 均匀流与非均匀流 （流线是否平行） 元流、总流、过流断面、流量与断面平均流速,1.3 流体运动的基本知识,2 恒定流的连续性方程式,质量守恒定律 连续方程,图1.14 恒定总流段,当流体不可压缩时,3 恒定总流能量方程式,功能原理：
9、作用于该元流流体上的各力所作的功，等于该元流段动能的增量。,伯努利方程式,z1、z2过流断面1-1、2-2上单位重量液体位能，也称位置水头； 过流断面1-1、2-2上小位重量液体压能，也称压强水头； 过流断面1-1、2-2上小位重量液体动能，也称速度水头； 单位重量液体通过流段12的平均能量损失，也称水头损失。,图1.15 圆管中有压流动的总水头线与测压管水头线,实际气体恒定总流的能量方程式,由于气体容重很小，式中重力做功可以忽略不计。 对一般通风管道中，过流断面上的流速分布比较均匀，动能修正系数可采用 =1，,1.4 流动阻力和水头损失,流体的流动阻力 实际流动中，由于流体质点间存在内摩擦力
10、，使得过流断面上各点的流动速度有所不同，流速低者与流速高者之间存在着相互的牵制作用，即流体的流动阻力。 流动中的水头损失 为了克服流动阻力，流体在流动中必然消耗部分机械能量，即流体流动中的能量损失。单位重量流体的能量损失称为水头损失。,1.流动阻力和水头损失的两种形式,沿程损失与局部损失 均匀流中，流体所受阻力称为沿程阻力。克服这种阻力所耗损的能量，称为沿程损失。对于单位重量流体，称为沿程水头损失(Frictional head loss)，记作hf。 非均匀流中，流体所受阻力称为局部阻力。克服这种阻力所耗损的能量，称局部损失。对于单位重量流体，称为局部水头损失(Local head loss
11、)，记作hj。,2 流动的两种型态层流和紊流,图1.17管中液流的流动型态,流态的判断雷诺数 Re,对于圆管的有压管流：若2000时，流体为层流型态；若 2000时，流体为紊流型态。,明渠流中的雷诺数,若500时，明渠流为紊流型态。 在建筑设备工程中，绝大多数的流体运动都处于紊流型态。只有在流速很小，管径很小或粘滞性很大的流体运动时（如地下水渗流，油管等）才可能发生层流运动。,3 沿程水头损失(紊流),对液体流体：,对气体流体：,压头损失,实际工程中,4沿程阻力系数和流速系数的确定,尼古拉兹实验曲线 1933年德国力学家与工程师尼古拉兹进行了管流沿程阻力系数和流速分布的实验测定。 沿程阻力系数的影响因素为 f(Re，K/d) 沿程阻力系数的测定,尼古拉兹实验曲线分析,层流区：Re4000 水力光滑区=f(Re) 水力过渡区=f(Re,/d) 阻力平方区=f(/d),5 局部水头损失,局部阻力系数。 v过流断面的平均流速， g重力加速度。,计算流体力学CFD技术,数值求解各种边界条件下的流体（包括气体、液体、多相流体）动力学、热力学方程，得到所关心问题的流体的流动、物质的输运、迁移与扩散、热量和辐射的传递、多相流体的变化、材料的相变、化学反应等基本规律和特征。 Fluent软件（ANSYS）,CFD实例,CFD实例,奥运射击馆,空气龄分布,PMV分布,
