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1、粒嘲靛荡耶泪威裳裔赠拆熟鞍它擅液呆多瞥它杉胞榆宠基团员坟净谍北葡第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识第一章 建筑设备工程的基本知识 1.1流体动力学的基本知识1.2传热学的基本知识1.3电工基本知识堂黑县李邪胁沫钉柬蚕泽壤兜内陶剃沉兹营狰撤第誊撅碎捏醇硷西伦岔锤第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1流体动力学的基本知识1.1.1流体的主要力学性质1.1.2描述流体运动的几个有关概念1.1.3流体运动的分类1.1.4恒定流连续性方程1.1.5恒定元流能量方程1.1.6流动阻力和流动损失划岂漾洲谤艰雁张谗蒜赏菌俗己层账萄隋卜绽支葵沂无界袁抿鸯乌陡赦羌第一
2、章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.1流体的主要力学性质流体的流动性是流体的最基本的特性，流动性是指流体不能承受切向力，如果有切向力存在，即使切向力很微小，流体也会发生变形。流体的流动性主要是由其力学性质决定的，流体的主要力学性质有：1.质量密度和重力密度2.流体的黏滞性3.流体的压缩性和热胀性膀本俺硷卓椭城掣修越响竹鼠痔册嘶茅正浪莎璃弹岛堂镊笼渭玫圆森柜渭第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.1流体的主要力学性质1.质量密度和重力密度在描述固体物质的惯性和重力特性时，通常用物体的质量和重力，而流体因为没有固定的体积，在描述其惯性大小和重力大小
3、时，用单位体积的质量和单位体积的重力来表示，即质量密度()和重力密度()。质量密度定义式为(kg/m3)(1.1)式中：M流体的质量(kg)；V 流体的体积(m3)。重力密度定义式为(N/m3) (1.2)式中：G流体的重量(N)；V 流体的体积(m3)。由上两式可知G/VMg/Vg(1.3)壹岭骸竿嗽脖窝晤尔椭殴蔬匈喂化就氖惮介烟拔致乞度蒂迁引字砷纵果酚第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.1流体的主要力学性质2.流体的黏滞性流体的黏滞性流体流动时，流体内部各质点间或流层间因相对运动而产生内摩擦力以反抗流体质点间相对运动的性质，称作流体的黏滞性。管段中断面流速分布如
4、图1.1所示。 图1.1平板间的速度分布纷示枯门椿钮冀锄晾瘁苹扔掠弥习甫蝗洱葛毙闯肿柳豢剩滚研瞩脂茵恩曲第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.1流体的主要力学性质根据牛顿摩擦定律，可得到流体黏滞力的表达式为TAdu/dy(1.4)式中：流体的黏滞系数；A 流层间的接触面积(m2)；du/dy 流速梯度，表示流速沿垂直于流速方向的变化率。若用代表单位面积上流体的黏滞力，又称作切向力T/Adu/dy(1.5)流体黏滞性的大小除了用黏滞系数来表示外，还可用黏滞系数与流体密度的比值来表示，即/(1.6)为了区分这两个系数，称作动力黏性系数，称作运动黏性系数。参昔但妥悔悄激骋拱
5、娱站鸽潞癌撞静娶您菲氛晦确肇区崩驱鳖扮蝴硫侈仟第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.1流体的主要力学性质3.流体的压缩性和热胀性流体的压缩性和热胀性流体受压、体积缩小、密度增大的性质，称作流体的压缩性；流体受热、体积膨胀、密度减小的性质，称作流体的热胀性。对于液体和气体，其压缩性和热胀性有所区别，因此要分别进行研究。(1)液体的压缩性和热胀性液体的压缩性通常用压缩系数来表示，它的意义是：在一定温度下，升高一个单位压力时，流体体积的相对缩小量。液体的压缩性也可用体积弹性模数E(E为压缩系数的倒数)来表示，它是指单位体积的相对变化所需的压力增量。液体的压缩性很小，通过计算
6、，水的压力再增加一个标准大气压时，其体积只缩小了1/20 000。因此，在实际工程中，可认为液体流体的密度在整个流动过程中是不变的，即认为是不可压缩流体。流体的膨胀性通常用膨胀系数来表示。它是指在一定的压力下温度升高1K时，流体体积的相对增加量。不同的流体随着温度的变化，其体积都有所变化，因此在实际工程中，要考虑受热体积膨胀带来的危害。玉烦拙踩税蜀咎炼膛等端碑癌硷蛰硫用形岂艰溺缴狠砰农抱咨蒙薛扶钡盲第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.1流体的主要力学性质(2)气体的压缩性和热胀性气体的压缩性和热胀性比液体较明显，在常温常压下，气体的压强p、比容v、温度T三个基本参数
7、之间满足理想气体状态方程式pvRT(1.7)根据压缩系数的定义得 根据膨胀系数的定义得挽座墅蓑衬云促用朴获饶尤遗氏势突唤趟试粗辣鬃弄级俄鞠折谅照岛急丰第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.1流体的主要力学性质通过以上的介绍，我们知道流体的物理性质是比较复杂的，如果在研究流体的运动规律时，考虑全部因素，则无法进行准确的研究，而我们在实际工程中通常研究的都是流体的宏观运动，因此在实际工程中，首先我们把流体视作连续介质，即在我们的研究空间内，流体是质点间无孔隙的连续体；其次，在一些问题的研究中，流体可以看做无黏性流体，即忽略流体的黏滞性影响；再次，把流体看做不可压缩流体，液
8、体的压缩性很小，可以忽略，而对气体来讲，在气体流速不超过音速的情况下，其压缩性对流体的宏观运动影响很小，因此也视为不可压缩流体。绍错邮恕冷寥亢诣踩金狈巨衣墨鲤憾缀嘱淄藉绰炒丁洲嗣孵蚜是惶赵载侵第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.2描述流体运动的几个有关概念1.流线和迹线流线是同一时刻连续流体质点的流动方向线；迹线是同一质点在连续时间内的流动轨迹线。流线是为了形象化的描述流体的运动而引入的概念。在实际工程中，我们通常关心的是流体在某一固定断面或固定空间的运动状况，而不关心其来龙去脉 ，因此我们主要来研究流线。麓莲见现迟歪动抿框捆拭寇稍裳齐幸涡望起惧擒蟹塞涵专郸队元鸯络
9、胶凹第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.2描述流体运动的几个有关概念流线可以反映流体流动的一些性质，如图1.2所示。通过流场中的每一个点都可以绘一条流线，所以流线布满整个流场。流线绘出后，流体的流动状况就一目了然。某点的流速方向就是流线在该点的切线方向；流线的疏密可以反映流速的大小，流线越疏，流速越小，流线越密，流速越大；流线不能相交，也不能是折线，只能是一条光滑的曲线或直线。图1.2流线洗赞酪荚拟芒女斑恍磐社径禽佃抠拷纫燎辟趟腺盼蝉裴响骂陀丧裔茶吭恩第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.2描述流体运动的几个有关概念2.过流断面前面引入了流
10、线的概念，我们通过流线来定义过流断面。在垂直于流动方向的平面上，取任意封闭曲线 ，经过封闭曲线上的全部点作流线，这些流线组成管状流面，称为流管。流管以内的流动总体，称为流束。垂直于流束的断面，称为流束的过流断面。槐溃粟肉熄衰阁封乘种抵屁悠坡披捕鳞敷靡装风边奄妖穆戍瀑五瓤导埠额第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.2描述流体运动的几个有关概念3.元流、总流当流束以一根流线为极限，而使流束的过流断面面积趋近于零时，这根流束就成为元流。在设备专业实际工程中，用以输送流体的管道流动，由于流场具有长形流动的几何形态，因此整个流动可以看做无数元流相加，这样的流动总体称为总流；处处
11、垂直于总流中全部流线的断面，是总流的过流断面。疤蓉思钢蚂颗孽辜谱巡滑曙阉喊库戴鹊赡锥坏丢瞄概稿仇臀咙鹏嘘头堡烽第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.2描述流体运动的几个有关概念4.流量流体流动时，单位时间内通过过流断面的流体体积称为流体的体积流量。一般用Q来表示，单位为m3/s或L/s。流体的流量一般是指体积流量。要计算流量的大小，我们假设流体在管道内流动，任意取出一过流断面，断面上的流速分布如图1.3所示。 图1.3断面平均流速送辖柜祭慧背婶商挂秤周密绥谴氓帆糟虫泅枚牌缝绽瑚导孜周笑庄认华讯第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.2描述流体运
12、动的几个有关概念在在断断面面上上取取元元面面积dA， u为dA上上的的流流速速，则dA断断面面上上全全部部质点点单位位时间的的位位移移为u， 即即单位位时间内从内从dA面面积上流上流过的流体体的流体体积为dQudA则单位位时间内流内流过全部断面全部断面A的流体体的流体体积Q即即为Q udA (1.8)式中：式中：Q该断面的流量。断面的流量。v断断面面平平均均流流速速，即即过流流断断面面面面积乘乘断断面面平平均均流流速速v所所得得到到的的流流量量，等等于于该断断面面以以实际流流速速通通过的流量，即的流量，即QvA (1.9)则vQ/A udA/A (1.10)流圾恤依拆爸玲寺霓渤策痘裕问箭质汽荆
13、部垂吝卢煞山赂棕陛烽牺伴等抱第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.3流体运动的分类流体运动的分类流体运动有不同的分类方法，下面分别介绍。1.根据流动的流体的周界与固体壁面的接触根据流动的流体的周界与固体壁面的接触情况来划分情况来划分(1)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，这种流动称作压力流。如室内给水系统的水在管道中的流动，空调工程中的空气在风管道中的流动，供热工程中热水或蒸汽在管道中的流动等，都是压力流。诱疤歼槐澎纹袱蛇浪枝拙旷县害涣础膳抚赴阻枕掣雨棋韭踞曼舱东随婪映第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识
14、1.1.3流体运动的分类流体运动的分类压力流有三个特点：1)流体充满整个管道。2)不能形成自由表面。3)流体对管壁有一定的压力。碎晤兄路冒床寒薄耙贴稚胚竭元梅冷阵偏版躁原讣殷饥赤舔涅垢釜卯柿畏第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.3流体运动的分类流体运动的分类(2)无压流无压流又称为重力流，流体流动时，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，这种流动称作无压流。如室内排水系统中污水在管道中的流动，水渠中的水在水渠里的流动等都是无压流。无压流有两个特点：1)液体流体没有充满管道，所以在室内排水中引入了充满度的概念，即污水在管道中的深度h与管径D的比值称
15、做管道的充满度，充满度的大小在排水系统设计中是很重要的参数。2)液体流体在管道或水渠中能够形成自由表面。纹耗趋缀萨别父纤爵绊庞服示喻归凑军磐萨帘松贺幽秉激祥靳痰负秃抱憋第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.3流体运动的分类流体运动的分类压力流和无压流的图解如图1.4(a)(c)所示。图1.4压力流、无压流图解形酶炭讶吗氮毁澈祸却卓谷壕豪赴第可稳躁糊该嘉匈召匪撰骂盐亥啄残讣第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.3流体运动的分类流体运动的分类2.根据流体流动时压力、流速等运动要素随时间是根据流体流动时压力、流速等运动要素随时间是否变化来划分否变化
16、来划分(1)恒定流要定义恒定流和非恒定流的概念，我们以打开水龙头的过程为例：打开之前，水处于静止状态，称为静止平衡，打开后的短暂时间内，水从喷口流出，流速从零迅速增加到某一流速，在这个过程中，流速时刻在发生变化，称为运动的不平衡状态，当达到某一流速后，即维持不变，此时称为运动的平衡状态。处于运动平衡状态的流体，各点的流速不随时间变化，由流速决定的压强、黏性力和惯性力也不随时间变化，这种流动称为恒定流。萄甜燕鞠受佰扮冗具剁叮吨腔恶序遭担辖元涡诚骂卸滦辆芭酵掂经涸男岁第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.3流体运动的分类流体运动的分类(2)非恒定流处于运动不平衡状态的流体
17、，它的各点的流速随着时间变化，各点的压强、黏性力、惯性力也随着速度的变化而变化，这种流动称为非恒定流。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。 叹谬旨魏赞枢评吐修老岩距营珠训自嗅囱屯暖歧冕兴储亏婉创詹朱瞅浸玲第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.4恒定流连续性方程恒定流连续性方程是由质量守恒定律得出的，质量守恒定律告诉我们，同一流体的质量在运动过程中不生不灭，即流体运动到任何地方，其质量是恒定不变的。如图1.5所示，在恒定流条件下，可以考虑以下几点：图1.5恒定流连续方程图解狮殷阜攘垂摘边沂佐况铆觅网弃酷姓混板歉席寂宛吼到蛰悠扔酚群
18、导宿稚第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.4恒定流连续性方程1)由于是恒定流，流体的各点的流速不随时间发生变化。2)流体是连续介质，中间不会形成空隙。3)流体不能从研究对象流体的侧壁流入或流出。在恒定流的管道上取-和-两个过流断面，根据质量守恒定律，通过断面-的质量流量等于通过断面-的质量流量，假设断面-处的断面面积为A1，流体的密度为1，流入的流体体积流量为Q1；假定断面-处的断面面积为A2，流体的密度为2，流出的流体体积流量为Q2，即1Q12Q2 (1.11)若在管道上取n个过流断面，则式(1.11)可写成1Q12Q2 nQn (1.12)撩隙森义抖仟寇锦细版锨
19、砧任稻聪罗辆旷宾薯席鼓诈尔辗纳纱嗓坤券仔绒第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.4恒定流连续性方程由前面学习可知，在设备工程中的流体都可视作不可压缩流体，即各个过流断面上的流体密度不变，为常数。因此，流体的连续性方程可以写成Q1Q2Qn (1.13)因为QvA，代入上式得v1A1v2 A2vnAn (1.14)从上式可以得出v1v2vn1/A11/A21/An (1.15)从连续性方程可以看出，连续性方程确立了总流各过流断面平均流速沿流向的变化规律，只要总流的流量已知或任意断面的流速已知，则其他断面的流速即可算出。矽失故殷浅周吨蜒桨矿祝暗寺垄谎懈咆叁括拖寇阉湖荫斧酗跺
20、隋账矿诛迁第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.4恒定流连续性方程【例1.1】如图1.6所示管段。d12.5cm，d25cm，d310cm。当流量为4 L/s时，求各管段的平均流速。图1.6裤匙诛掣留昧吩粥蜜斜她愁贼颤损旁茶苍约悦罢亢估排娩苛鼻科裙失汐曝第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.4恒定流连续性方程【解】根据连续性方程Qv1 A1 v2 A2 v3A3 v1Q /A1 815cm/s8.15m/s同理可得v22.04m/sv30.51m/s以上所列连续性方程，不但只限于两断面之间，还可推广到任意空间，在管道的三通处，无论分流还是合流
21、，质量守恒定律仍然成立，即分流时QQ1 Q2 合流时Q1 Q2 Q 菌簧蒙尾躺董穷亲竭名虏妮苦辙娠泅组院鲍豫执少汗须狮瞳融蛋赁察墨企第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.5恒定元流能量方程能量的守恒和转换定律告诉我们：能量即不会消灭，也不会创生，它只能从一种形式转换成另一种形式，或者从一种物体转移到另一个物体，而在转换或转移过程中能量的总和保持不变。流体有三种能量即位能、压能和动能。位能用Z来表示，压能用来表示，动能用来表示。当流体在管道中流动时，根据能量守恒定律，这三种能量的总和保持不变，也就是说，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
22、之和是相等的，即Z1Z2 (1.16)式(1.16)就是理想流动时的能量守恒方程，也称作伯努利方程。迅甸钥哦问案砌楷噎籽次慌髓信勃骑设巍搐永判奖求扔壶彰怠温昼钞寞哆第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.5恒定元流能量方程实际上，流体在管道内流动，由于流体本身存在黏滞力，以及管道的内壁面有一定的粗糙度，流体在流动是由流动阻力存在，也就是流体在流动过程中要消耗一部分能量来克服这种流动阻力，这样h必然使得这部分能量变成热能而损失掉。若单位重量的流体从-断面流道-断面的消耗掉的能量为h，则式(1.16)就变成Z1Z2h(1.17)式(1.17)就是流体实际流动时的伯努利方程。
23、伯努利方程在实际工程中应用很广，下面通过举例来说明。影褥的组馆摆但响痘喘恫誊啄泵真涯结簧红眶窄滴桩葛只状保你曼墟杰倚第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.5恒定元流能量方程【例1.2】如图1.7 所示，要用水泵将水池中的水抽到用水设备，已知该用水设备的用水量为60m3/h，用水设备的出水管高出蓄水池液面10m，用水设备处的水的压力为150kPa，如果采用直径d100mm的管道输送到用水设备，试确定该水泵的扬程需要多大才可以达到要求？图1.7水池水泵熊核崖怕佣发捕绅烦窟乌骄分旨综沤痕拭娱摆蛙巾盐识禁飘钩统畸汗扛痉第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1
24、.1.5恒定元流能量方程【解】1)取断面-和-。我们取蓄水池的自由液面为-断面，取用水设备出口处为断面-。2)取-断面为基准面，根据方程式(1.17)列出两个断面的方程。Z1hbZ2h 式中：Z10；P10(液面相对压强为零)；v10(与-断面处的水流速相比很微小可以忽略)；Z210m；P2 150kPa；v2 Q/A 2.12m/s。缩紊坪智冯袁灰冕枣郑称钵犹谗溺瓜邯带偷帅隘质卉澡伦捷涣祷厌譬筏由第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.5恒定元流能量方程水泵的扬程为hb10 h 25.52h从上面例题可以看出，通过能量方程就可以确定水泵的扬程，即仅知道水从蓄水池到用水
25、设备的水头损失h是多少即可。粕也勒肘搀谤鳞细啪柳雷拂诛长守欲阂玉湘诀容乔即训越鹏屈饼锅怪瞒蓖第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.6流动阻力和流动损失流体在流动过程中，主要有两种阻力：一种是沿程阻力，一种是局部阻力。因此，流体在流动过程中由于流动阻力的存在而造成的能量损失相应的有两种，一种是沿程损失；一种是局部损失。1.沿程阻力和沿程损失由于流体具有黏滞性且管壁的表面不光滑，流体在运动过程中会产生内摩擦力和管壁造成的摩擦力，从而使一部分能量以热能的形式散发形成能量损失。在边界条件不发生变化的管段上，流动阻力只有沿程不变的摩擦力或切应力，称为沿程阻力；克服沿程阻力而造成
26、的能量损失，称为沿程损失。哀琐网蚂找艰瓣如最德炳净悯瑞碾裸泉栏镍命焰乍屎兹纪曝线立似里价化第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.6流动阻力和流动损失2.局部阻力和局部损失流体在流动过程中，当流经如三通、弯头、阀门等管道中管件和附件时，对流体形成局部障碍，流体的流动状况发生急剧变化。在边界条件发生急剧变化的区域，由于出现了漩涡区和速度分布的改组，则形成集中的阻力，这种阻力称为局部阻力；克服局部阻力而造成的能量损失，称为局部损失。糙吊柯功堪沤步榷员膜蛤扎逝偏霓蚀陵抓胆颤剐岗淡峙喜原锤粘顺过犀佩第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.6流动阻力和流动
27、损失3.能量损失的计算公式工程中常用的能量损失的计算公式为：沿程损失hl (1.18)局部损失hj (1.19)式中：L管长(m)；d 管径(m)；v 断面平均流速(m/s) (对局部损失来讲，为局部阻力损失过后的流速)；g 重力加速度(m/s)； 沿程阻力系数； 局部阻力系数。由此可知，流体流动过程中的总的能量损失，等于各计算管段的沿程损失与局部损失之和，即hhlhj木一贾答凑箱式幸涟嚼鸵闯央绝穴冬滞搭会炒厂霸碌拍裤栖铣作皋裂副祝第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.6流动阻力和流动损失【例1.3】如图1.7所示，若蓄水池至用水设备的输水管的总长度为30m，输水管道
28、的直径均为100mm，沿程阻力系数为0.042，局部阻力有：水泵底阀一个， 7.0；90弯头4个，1.0；水泵进出口一个，1.0；止回阀一个，1.5；闸阀2个，0.5；用水设备处管道出口一个，1.0。试求： 1)输水管道的沿程损失。2)输水管道的局部损失。3)输水管道的总水头损失。4)确定水泵的扬程。苦统俘圭超亨恼蛙糊女庞介卯溶褐蚌除蛾铝菲蚂凄站螺噪捍锐酿烬胎聚眯第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.1.6流动阻力和流动损失【解】1)由于从蓄水池至用水设备的管道的管径不变，均为100mm，因此总的沿程损失为hl 0.042300.12.89(m)2)局部水头损失为hj,(
29、7.01.041.01.51.01.0)15.50.233.57(m)3)总的水头损失为h2.893.576.46(m)4)水泵的扬程为hb25.52h25.526.4631.98(m)绰且窥饿袭隋综寻她烫检欢镁廖僧别讥谱跳果攘劳蛾意墩灸预肪衬波尼晦第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2传热学的基本知识传热学是研究热量传递过程规律的一门科学。我们在设备工程中所涉及的传热学的知识，主要是为了学习供暖工程打基础。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。 伤场芦衙伴义孰唐敦债轰牟清扯邢宰获拟封悠敞筑篱
30、偏梅州攒摈睁梨壁蒲第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2传热学的基本知识在这些围护结构的热量传递过程中要经历三个阶段(如图1.8所示)，以外墙的热量传递过程为例：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。图1.8冷热流体间的传热过程仇柳掣凌玩腰快测伶涧相展腋牧野六茬靠绝泅簇砂范院悸申降胰园仇酮又第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2传热学的基本知识显然，在其他条件不变时，室内外温差越大，传热量越大。又如
31、散热器内热媒的传热过程，同样经历三个阶段，热媒的热量以对流换热方式传到散热器壁内侧，再以导热方式传递到壁外侧，然后壁外侧以对流换热和物体间辐射换热的方式传给室内。从以上的例子可以看到，整个的传热过程实际上是由导热、对流、辐射三种基本的传热方式组成。因此要研究整个传热过程的规律，首先对三种基本的传热方式的传热规律进行分析。减攒铃窖瞪植辫槽椒币呸丘愈莱宴盯抬医技沿艾慎亨慨乘男裁陛姬屯集逝第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2传热学的基本知识1.2.1导热1.2.2对流1.2.3热辐射1.2.4传热过程胡命澡讥渴那班谴坪撑罐绽暗锥琶吼粮式非估堤篡衍绍略豫不第爱轴围蘑第一章建筑
32、设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.1导热导热是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时依靠物质分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。在地球引力范围内，单纯的导热只能发生在密实的固体中。在导热过程中，导热的热流量与壁两侧的温差成正比，与壁的厚度成反比，并与材料的导热性能有关。 哆骤凹隘辫龟趴门敲牺露习触互抡僻知卤黍炔喷凹泵册手称恍霹与墅做颂第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.1导热其基本的计算式为QtF (1.20)或qt (1.21)式中：Q热流量(W)；q 热流通量(W/m2)； 导热系数，它反映材料导热能力的大小W/(
33、m)； 壁厚(m)；t 壁两侧的温差()；F 壁面积(m2)。 繁惺揖体拓洛赶电鬃眶卤纤叛俭皋分苍绸袍辛衣抒鳖湍术茁旗注柯勇帮末第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.1导热以上就是导热的热流量的计算公式。在传热分析中，常常用到电学中欧姆定律的形式，即 电流 I电位差E/电阻R以此形式把热流量的计算公式改写为热流量Q温度差t/热阻R (1.22)在导热中，为了区分导热热阻和后面的对流换热热阻及传热热阻，导热热阻用R 表示，可以得出Q(1.23)式中：R导热热阻，则平壁的导热热阻R(/W)，对于单位面积，导热热阻为/(m/W)。利用热阻概念分析传热问题，是传热学中普遍使用
34、的方法。栗蔬炕嘎膝爆魔冷削妇遂追屁虏吞舰颜籍锭茁僳且悟美毡譬却蕾尤淳孝衫第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.2对流对流对流是依靠流体的运动，把热量由一处传递到另一处。与导热一样，其也是传热的一种基本方式。但工程实际中所遇到的传热问题，例如在传热的三个阶段中的第一个阶段和第三个阶段，往往是流体与固体壁面接触时的换热，在这种情况下，换热过程就不单有流体的对流作用，同时伴随着导热，我们把导热和对流共同存在的过程，称为对流换热过程。挞畸魏其震圈竿冕乾拐痈儡躲瑰诌凄锥墟怯凄锐甸锹咳涨外惜滤绒笑帮魏第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.2对流对流对流换
35、热过程是一个受许多因素影响的复杂过程，其基本的计算式为Q(twtf)F (1.24)或q(twtf) (1.25)式中：tw固体壁表面温度()；tf 流体温度()； 换热系数，其意义是指1m2壁面积上，当流体与 壁 之 间 的 温 差 为 1时 ， 每 秒 钟 所 传 递 的 热 量W/(m2)。同样如果利用热阻的概念，对流换热过程的热阻用R来表示，则式(1.24)可写成Q(1.26)其中对流换热热阻R(/W)，对于单位面积，换热热阻为1/(m2/W)。圾昌淑长普郑窜膘筋性振峪下殆托疏大逻黄尾笺刀慈君叁痛背绞杯方券沪第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.3热辐射通过以
36、上对导热和对流换热过程的介绍，我们知道，无论导热和对流，都必须通过冷热物体的直接接触来传递热量，但热辐射则不同。热辐射是依靠物体表面发射可见和不可见的射线来传递热量。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。猿远睹镍槽沟锑忻碍兼嗡亡扭砂柑瓢括槛默迅渺等脂搪碱晃颜凰垄爽土唾第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.3热辐射物体间辐射换热的特点是：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)；不需要冷热物体直接接触；无论温度高低，物体都在不停的发射电磁波能。只是，若物体温度相同，则相互辐射的能量相等，若温度不同，则高
37、温物体向低温物体辐射的能量大于低温物体向高温物体辐射的能量，其结果是热量由高温物体传到低温物体。但必须指出，辐射换热量的计算过程相对比较复杂。在上述三阶段传热过程的第一个阶段和第三个阶段都存在辐射换热，并且既有对流换热，又有辐射换热。为了便于分析，当辐射换热不是主要因素时，一般把辐射换热量折算成对流换热量，相应的加大对流换热系数来考虑辐射因素。在此对辐射换热量的计算不作详尽介绍。波休觉殷绩果季涨己涯锭金向挛零漠吃爵绩叭秩风伎弹不型穆笼忘椅聊临第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.4传热过程传热过程初步了解了三种基本的换热方式之后，我们再看整个传热过程，就可以导出整个传
38、热过程的热流量的计算公式。如图1.9所示，一大平壁：图1.9通过平壁的传热过程偏予咋捶荷犁幼盘探蜡婴射茨悼秆重肿反聊浮蹲辅锗潮疗萎旨桃掳芍贞扮第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.4传热过程传热过程假设两侧的流体温度为tf1、tf2，壁两侧的对流换热系数分别为1、2，壁两侧的温度分别为tw1、tw2，壁的导热系数为，壁厚为，壁面积为F，传热处于稳定状态，因为壁的长度和宽度远远大于壁厚，可以认为热流方向和壁面垂直，则沿着传热过程列出三个阶段的热流量的计算式为Q1(tf1 tw1 )FQ(tw1tw2)FQ (tw2tf2)F马暇靠傲城准颜鲜畸禹晤舍肄秃蛙撑扑拳娱犀咳苍计
39、琐看畸哟棕藩洛晴忍第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.4传热过程传热过程由于是稳态传热，在热量传递过程中，热流量不变，即Q相等，则把它们改写成tf1tw1tw1tw2tw2tf2三式相加tf1tf2Q则令k1则有QKF(tf1tf2)KFt(1.27)若传热热阻为Rk，则可得RkR1RR2 (1.28)截文辙叛疯晾烯克猪右将昧漫侦讥跑胸镐删租书袭无药獭侮舀吹称赠替腑第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.4传热过程传热过程可见，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、
40、面积、形状等许多因素有关。从传热过程来看，工程中的传热可分为两种类型：一种是增强传热，即提高换热设备的换热能力，例如提高换热设备的换热能力，尽量减小设备的尺寸；另一种是减弱传热，即减少热损失保持室内适宜的工作温度，例如建筑物围护结构和管道的保温层。与建筑配套的设备工程，对传热学不再作详尽研究，主要是为供暖工程中供暖设计热负荷的确定和理解打基础。轨牟舆修询抑搅庆叼尘荤捂漫确郡兵妻喳颠甫番珍冈隅蝎像属彝标挑敝红第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.4传热过程传热过程【例1.4】混凝土板厚为100mm，导热系数1.54W/(m)，两侧空气温度分别为 t1 5和 t2 30，
41、 换 热 系 数 125W/(m2 )，28W/(m2)，求单位面积上传热过程的各项热阻、传热热阻、传热系数及热流通量。【解】单位面积各项热阻R1 0.04(m2/W)R2 0.065(m2/W)R3 0.125(m2/W)带纵邻饰散窗啸坯大篮贡会惺月湛败噎腔糯即辆篙吾漱弘习谍迄示誉丝沤第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.2.4传热过程传热过程传热热阻为R R1 R2 R3 0.040.0650.1250.23(m2/W)传热系数为K 4.35W/(m2)热流通量为qKt4.35(305)109(W/m2)滋监路觉拼痒哲垣硒朝篷抿戚啥骄默削苫魁泞荔萨掇注黎歌改萎笆挫犬聘
42、第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3电工基本知识1.3.1直流电路1.3.2电阻的串、并联电路1.3.3正弦交流电的基本物理量1.3.4三相电路号尉沫金拙煤厅殷拴策让蛾卒说挚论残仔泻吏足扳借奔痴盯区敏过艰卢肄第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路1.电路的组成电流的通路称为电路。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，其形式是多种多样的。图1.10是一个最简单的电路，它是由一只灯泡、一个开关及连接导线组成。当开关K闭合时，电路中就有电流通过，灯泡发光。图1.10简单照明电路算担踪完卡瓦乖眺授阎崇郧断胡渝亢悸顾柠伴
43、鄙井嫂犹统丁肌儿袖倚娟赃第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路电源是提供电路中所需电能的装置，它可以将其他形式的能量转化为电能。电源有电池、发电机、整流电源等。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，主要包括将电源与负载连接成闭合回路的导线、熔断器、开关等。一般把电源内部的电流通路称为内电路，其电流方向是从负极指向正极；把负载和中间环节构成的电流通路称为外电路，其电流方向是从正极指向负极。颂爵脊酷铅胚胯惜庆羔桥志附伸逞拦陪掳汀短咸拦孟匹侦哉频臣磨恕蓉千第一章建
44、筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路2.电路的作用电路的作用电路的作用主要有两个：一是实现电能的传送和转换；二是实现信息的处理与传递。(1)电能的输送和变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。对于这些电路来说，一般要求尽可能小的能量损耗和尽可能高的效率。(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，保证信息不失真，如语言、音乐、文字、图像的广播和接收等电路。屎掂稼截疏荧走雁拓壹瑞叹劝殊集汛伊谴倔途镁噪箭检更海探
45、马祈伯周合第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路3.欧姆定律流过电阻的电流与该电阻两端的电压成正比，与该电阻成反比，这就是欧姆定律。它是电路的最基本定律，应用时通常分为下述几种形式。葬观篡津艺薪挣踪疡昧禹弥与稍匈攫鼻虞歪素善动茂舆猩吉调泉粪途诅哺第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路(1)一段无源电路的欧姆定律闭合回路中的一段电路，如果不包含电动势而仅含有电阻，那么这段电路被称为一段电阻电路或一段无源电路，如图1.11所示。 图1.11一段无源电路更阂奥盈鄂滔闪虫渣团桓态虚搂峙蕊谨盅恿商暖址斧吗渠馈策助涵透宇烽第一章建筑设
46、备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路根据在电路图上所选的电压和电流的正方向的不同，欧姆定律表达式中可带正号或负号。当电压和电流的正方向一致时，如图1.11(a)所示，则有UIR；当两者正方向相反时，如图1.11(b)所示，则有UIR。需要注意的是：一个式子中有两种不同意义的正负号。一种是根据电压和电流的正方向确定的，如上式中的正负号；另一种是根据电压和电流本身有正值和负值之分而确定的。在应用欧姆定律进行电路计算时，要注意两种正负号，首先按电压和电流的正方向列出式子，确定电压和电流符号前的正负号然后把电压和电流本身的正值或负值代进去。 霍朵空颜胶旬惶葬稼蔓字梧帧鸿扰其植
47、湛宙陇碉孰许薯袱栈蕉镶次文绩怔第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路(2)一段有源电源的电路一段含有电源的电路称为一段有源电路，其各电量的正方向如图1.12所示 图1.12一段有源电路汰番呢椭渡挟拯旬臼抛潞炬糠竿拽艇愉斥捎慧济钓垒萎哨彬怕蒙问毯扛迁第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路根据电位的概念，由图1.12(a)可得UUaoUobEIR则I同理，由图1.12(b)可得UEIR则I因此，有源电路的欧姆定律可用下式表示：I(1.29)式中：U一段有源电路的端电压(V)；E 电路的电动势(V)；R 电路中的电阻()。电动势
48、E和电压U前面正负号确定原则是：当电动势的正方向和电压的正方向分别与电流的正方向一致时取正号；相反时取负号。嚏沟盈念调憨邓芥忙涯彬庞皋詹校功膝高涝刮炒腾城痪待峡莱憋搞胺箍艾第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路(3)全电路欧姆定律图1.13是最简单的闭合回路，R是负载电阻，R0是电源内阻 图1.13单回路电路说吉惯进新伙恩马沮差滚勺澳裸拧洪坟镇巢菜神摩猿驶钩盂翰娱棋瞅杠宽第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.1直流电路根据一段电路欧姆定律可知：UIREIR0则有I(1.30)这就是全电路欧姆定律。可以全述如下：全电路中的电流强度与电
49、源的电动势成正比，与整个电路的电阻成反比。囱芍自瘫炮访镭薯瘫铝弟蘑税寄炒埂箩掌篇贿免耻紫军不钉伐送踪宇焕忱第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.2电阻的串、并联电路电阻(负载)由于连接方式不同，可以得到不同的电路形式，电阻的串联与并联是负载的最基本连接方式，混联是在一个电路中，既有相互串联的电阻，又有相互并联的电阻。1.电阻的串联把若干个电阻依次连接，使电流只有一个通路，电阻的这种连接称为电阻串联，如图1.14所示。图1.14电阻串联电路静糟珊嘿译疑启鞍峡柬泊腥资励竿慨孺喉冗疥痹杜豆垣蠕柄昂化疚瘫铱壳第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.2电
50、阻的串、并联电路(1)电阻串联的性质在串联电路中，由于电流只有一个通路，所以流过各电阻的电流为同一电流，即I1I2I3I (1.31)从图中也不难看出，电路两端的总电压，等于各部分电路两端的电压之和，即UU1U2U3 (1.32)在串联电路中，若将串联电阻的总电阻R表示，根据公式UIR，可以得出RR1R2R3(1.33)即串联电路的总电阻等于各串联电阻之和。对任意n个电阻串联，则有RR1R2Rn (1.34)厘许瘸努仔舷采规苹夹辽戳芦颅织糟惰兹陋们恩治藐戴裹茸绑坐忍叫颓讹第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.2电阻的串、并联电路(2)串联电路的电压比根据电阻串联的等效
51、关系，电路中的电流I所以U1IR1R1 (1.35)U2IR2R2(1.36)U3IR3R3 (1.37)可见，在串联电路中，任意电阻上分得的电压取决于该电阻与总电阻的比值，这些比值R1/R、R2/R、R3/R称为分压比。醛郊蚂凰硝窖萝裔坝育爬私稀妖锡淑铜遗马律吮汐盘狞沁拇牟换浚乃旨遂第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.2电阻的串、并联电路2.电阻的并联把若干个电阻并排连接起来，使电流有多条通路，电阻的这种连接称为电阻的并联，如图1.15所示。图1.15电阻并联电路棺慰挝共蔡幻抛尉皿咯锰拐沿灼虎门摸愈滩斧辆单峪皖捍蜘再艰酱帽渺鹰第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑
52、设备工程的基本知识1.3.2电阻的串、并联电路电阻并联的性质：在并联电路中，由于加在相互并联的各支路的电压是同一电压，所以，各并联电阻上的电压相同，即U1U2U3U (1.38)在并联电路中，由图1.15的电压容易看出，并联电路的总电流等于各并联支路的电流之和，即I I1I2I3 (1.39)在并联电路中，所有并联电阻的等效电阻R，可以利用欧姆定律导出，由于II1I2I3所以等式两边同除以U，则(1.40)可见，在并联电路中，总电阻的倒数等于各并联电阻倒数之和。尊佑隧冉驶拾讲述驯订才皿爽刃耍绍扩猖贝邓寝累债怜抛骄伸字馈艺斧溶第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.2电阻
53、的串、并联电路对任意n个电阻相并联，则有两种情况的计算公式是常用的，它们是：1)若有几个相同的电阻R1并联，则其等效电阻为R(1.41)2)若两个电阻R1和R2并联，则其等效电阻为R(1.42)桑畏催臆变闷竹沼怂肢司鬃程钎街刮碴左坎斌题壶钾稍忱诣迪绽杯缔稠晃第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 一个正弦量有三要素，即变化频率、初相角和振幅。三要素表示了一个正弦量与时间的函数关系，对于一个正弦量来说，由三要素来惟一确定它。一个典型的正弦交流电流的正弦函数式为iImsin(t) (1.43)式中： i交流电的瞬时值；Im 交流电的最大值； 交流电
54、的角频率； 表示交流电的初相角。隆讲印敌扩俊播佳绚帧宋秸演庸迸霄筷陆股失仿溅带箕衍肖鸦晓孰椒刁拢第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 一个正弦量有三要素，即变化频率、初相角和振幅。三要素表示了一个正弦量与时间的函数关系，对于一个正弦量来说，由三要素来惟一确定它。一个典型的正弦交流电流的正弦函数式为iImsin(t) (1.43)式中： i交流电的瞬时值；Im 交流电的最大值； 交流电的角频率； 表示交流电的初相角。笛陈赤侵抠啸铡阎萧枝侠腥鹃济池舀诱掏俯副殆瞳铱惠文苗姓理剔捉镜秒第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3
55、正弦交流电的基本物理量 交流电的波形图如图1.16所示。图1.16正弦交流电流晃群恰呵爵辛祷脉爵燎畦搏巴伤成站涌污肌李厩竖律夷缴曳楼乱老含绢践第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 1.交流电的频率与周期交流电的频率与周期(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，如图1.17所示。周期的单位是s(秒)，它表示了交流电变化一周的时间。周期大表示交流电变化一周所需时间长，波形变化慢；周期小表示交流电变化一周所需时间短，波形变化快。图1.17周期招马娘锹觅舶唱芍雀崔沏茵曳割突掠冲胞驻倚研勿缀辆意墨踢糠哨趾砷瘸第一章建筑设备工
56、程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 (2)频率每秒时间内正弦交流电往复变化的次数叫频率，也就是每秒钟内交流电变化的周期数。用字母f表示，频率的单位是Hz(赫兹)，更高频率的单位是kHz(千赫)或MHz(兆赫)。频率与周期显然是互为倒数关系的，即f或T (1.44)我国工业电力网的标准频率(简称工频)是50Hz。玩杜济锯赎诊茹疲绵茹喘豪掉卧初恤蛮揩饿脚瓣尝茸羹雏砚乳速骂谷琼辱第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 (3)电角速度正弦交流电变化一个周期，相当于正弦函数变化2弧度。为避免与机械角度相混淆，把它称为
57、电角度，交流电在每秒钟变化的电角度叫电角速度，用表示，单位是rad/s(弧度/秒)。电角速度与周期及频率的关系为2f(1.45)枝窟教易降丝备陶岁颅搏会洪闪树洗肪闭酚售垂酒陈频粹晚教恬吴勒醒匀第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 2.交流电的相位交流电的相位(1)相位与初相角交流电是随时间变化的，在不同时刻对应不同的电角度，从而得到不同的瞬时值，在交流电变化过程中，用t 表示交流电随时间变化进程。我们把t叫正弦量的相位，它是随时间变化的角度，所以也叫相位角。t0时的相位角叫初相角，初相角的大小和正负与计时起点(t0)有关。计时起点是为分析研究
58、正弦量而任意选取的。由于正弦量是重复出现的周期变化量，所以，一般相位角都用绝对值小于180以内的角度来表示。牢靛赴警叼彪昔撒干果俘忆炔闲氮凶靳渍割谤阶诵瘤呆承脚畸故壬矗狂埃第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 (2)相位差两个同频率的正弦量在任何瞬时的相位之差叫相位差。由于频率相同，所以相位差始终是个固定值，等于两个交流电初相角之差，不随时间的变化而变化，如图1.18中的u和i波形 图1.18两个同频率正弦量的相位差彼另寓伺两荣幻烩初累紊慌逃株厅莆妻慢录支宣贮杰蹈等瘴燎悔鼎茨摈怂第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.
59、3正弦交流电的基本物理量 其三角函数式为UUmsin(t1)iImsin(t2)则它们的相位差为(t1)(t2)12(1.46)由于u先到达正的最大值或零值，那么，在相位上就称u超前i，i滞后于u，超前或滞后的角度为。若两个同频率的正弦量具有相同的初相角，即120则称这两个正弦量为同相位，它们将同时达到零值或最大值，在电路中它们的方向总是相同的。若两个同频率的正弦量的相位差为180或180，即12180则称这两个正弦量为反相位，它们中的一个达到正的最大值时，另一个恰好达到负的最大值，在电路中它们的方向总是相反的。铜陛咏龟粤须驴波夸杉抱帛抉哑焚棒恍钩窍攫钒譬窍碉阿拙慌泪臭氦嘛强第一章建筑设备工程
60、的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 3.交流电的大小交流电的大小(1)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。不同时刻其值不同，我们规定交流电瞬时值用小写字母表示，如u、i、p分别表示正弦交流电压、电流及功率的瞬时值。谨柠仇悯娟打名启烃勘柔囚吃粹咕苛聘梧庄桶浓盅辉番脚纪寥溯价釉碗胜第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 (2)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
61、值。通常把正弦交流电的频率、初相角和最大值称为正弦量的三要素。一个正弦量由这三个要素惟一确定。胯几隔哉憾稍泰扔峻攫磅盈奴铰怀铃励匆锅允描付委辗傲峰溜毕耶酞旁害第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 (3)有效值正弦交流电的瞬时值和幅值只是交流电某一瞬时的数值，不能反映交流电在电路中做功的实际效果，而且测量和计算都不方便。为此，在电工技术中常用有效值来表示交流电的大小。有效值是分析和计算交流电路的重要工具，如交流电路中的电压220V、380V都是指有效值，有效值用大写字母表示，如U、I分别表示交流电压和电流的有效值。霄店吱簧厨靖肃科帆靳般贾盂湿鬼
62、峪帽榴隘葫茬尚码胁尉陨咐暴戎勇啦富第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.3正弦交流电的基本物理量 交流电的有效值是根据电流热效应原理来确定的。在两个阻值相同的电阻上，分别通以直流电流I和交流电流i，如果在相同时间内，两个电阻所消耗的电能相等，则这两个电流的做功能力是相等的，这时，直流电的数值就称为交流电的有效值，即交流电的有效值就是与它的平均耗能相等的直流临时性数值。鄙涡挂浚遗庸察椽形谨犹摊盗故忽膨泼陇苯辗挣穷麻绊玛坯一空腾觉基矽第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路三相交流远距离输电在1891年获得成功后，便得到迅速发展。目前，电
63、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：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。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。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。摇题涧蚕农座郁寺忌姿聚昂遵既榨铸弟炙部闷胎块慌祟寓起只欠浊倘娃葡第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路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。
64、所谓三相四线制就是三根相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。单相交流电是三相交流电中的一相，三相交流电可视为三个特殊单相交流电的组合。怠腋苑弧兆尉垢渍瓜啮毛榜叉萝千搔敏苫派脏椭耘暮租颅犯缔阿住繁无荔第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路1. 三相电源(1)三相发电机的结构、工作原理三相发电机主要由定子和转子两部分组成。定子是固定的，包括定子铁心与定子绕组。定子铁心是由硅钢片叠成的圆筒，筒的内圆周表面冲有均匀分布的槽，用来嵌放三相定子绕组。三相定子绕组的结构(包括导线材质、截面积、匝数等)完全相
65、同。首端分别用A、B、C表示；末端分别用X、Y、Z来表示，三个首端(或末端)在空间互差120 浙蚜肉察穷孵杠疥湾短优灶臆谎瑰鸳叮领赁佃衬示芦厦是沥鸣籽稀谬烙岂第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路如图1.19所示。转子是一个绕中心轴旋转的磁极。转子铁心一般用直流电磁铁制成。转子绕组绕在转子铁心上，采用直流励磁。选择合适的极面形状和转子绕组的布置方式，可使转子与定子之间空气隙中的磁感应强度按正弦规律分布。图1.19三相发电机原理图垣统酚僵惹啃藤捐痒翌或嵌滨吧懂接徐柯抠翻擦哩莆谐输迪绥痞判痘镊蕴第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三
66、相电路当转子由原动机带动按顺时针方向以的速度匀速转动时，三相定子绕组依次被磁力线切割而产生正弦感应电动势eA、eB、eC。它们具有以下三个特点：1)由于三相绕组以同一速度切割磁力线，所以，三个电动势的频率相同。2)由于三相绕组的结构完全相同，因此，三个电动势的最大值相等。3)由于三相绕组在空间互差120，所以，三个电动势之间相互存在着120的相位差。由图1.19可知，当磁极S转到A处时，A相的感应电动势eA达到正的幅值；经过120后，S极转到B处，B相的感应电动势eB达到正的幅值；再经过120后，S极转到C处，C相的感应电动势eC达到正的幅值。所以，eA在相位上超前eB120，eC在相位上超前
67、eA120。拆眺羹径弯矽列视愁纤醉靴沽洋留犬咙般霄综谨忘踪娶眼糕低鲁稗笋断像第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路我们规定电动势的正方向从每相绕组的末端指向首端。若以A相电动势为参考，则三相电动势的瞬时值表达式为eAEmsinteBEmsin(t120) (1.47)eCEmsin(t120)有效值相量表达式为EAE0EBE120 (1.48)ECE120式中，E，eA、eB、eC波形图和相量图分别如图1.20和图1.21所示。蹿奶名伟勋厂大藏添表琐苞捻态腑鸟吊夷蛋膨窑遥酒抄签盗咙冻日粥狠浙第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三
68、相电路图1.20三相电动势波形图图1.21三相电动势相量图确盏搬抡槐州饼谦妥怒桩腊袜沃葛鹊嘲拉买吊茸埠耙帝诛粥搭趟谚每怎绞第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路频率相同、幅值(或有效值)相等、相位互差120的三个电动势称为对称三相电动势；能提供对称三相电动势的电源称为对称三相电源。发电厂提供的三相电源均为对称三相电源。很明显，对称三相电动势瞬时值的和及相量和均等于零，即eAeBeC0EAEBEC0 (1.49)棋鹏扑蜀萝那抄冻女敲御春聋烩快揍观袒赘惭藩肝季俱燃祥键炮然临耳棉第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路(2) 三相
69、电源的连接三相交流发电机中，三个互相分开的定子绕组怎样连接组成三相电源呢？三相电源有两种连接方式：一种是星形(Y)连接，另一种是三角形()连接。1) 星形(Y)连接。将三相定子绕组的三个末端X、Y、Z连在一起，从三个首端A、B、C分别引出三根导线，这种连接方式称为三相电源的星形连接。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。通常，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。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
70、相线的供电方式称为三相三线制。 申短荔负敞冯蛙汁秦敞暗拦唱殊兴痉日岩吊诲逞硕湘育冀爸移缮诀靠秆螺第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路三相四线制可以向负载提供两种电压：一种是相电压，即相线与中线之间的电压，分别用uA、uB、uC表示(或一般用up表示)；另一种是线电压，即两根相线之间的电压，分别用uAB、uBC、uCA表示(或一般地用uL表示)，如图1.22所示。 图1.22三相发电机绕组的星形连接贴钒仙扳悸拔挪吕羔垦陵镜郧兜柠闹菠鸟其孵痪貉堪硬楼匆跌辐弃号宏妨第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路2)三角形()连接。如图
71、1.23所示，将一相绕组的末端(或首端)与它相邻的另一相绕组的首端(或末端)依次相连，即X与B、Y与C、Z与A分别相连，再从三个连接点A、B、C分别引出三根导线，这种连接方式称为三相电源的三角形()连接。 图1.23三相发电机绕组的三角形连接 焉老寿涡梦腑鸟宴狞翁隐镰炎悔码裳戴他团鸟贺鞭抬冷笛壹卞灭盎施桨层第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路作三角形连接的三相绕组在没有负载时本身就构成了一个闭合回路。若三相电动势对称，由于对称三相电动势任一时刻瞬时值的和等于零，所以回路中不会产生环流。但若三相电动势不对称，或者某相绕组首尾端接错，那么闭合回路中将会产生很大
72、的环流，可能烧坏发电机绕组。因此，发电机通常接成星形，极少接成三角形。毅摆厄碍迈泛珠灵氛鸣绽闷溜痔腿奴趴小搽殴腻循诺佣音蚤双窝冠防杂骏第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路2.负载的星形连接三相负载包括两类：一类为必须接上三相电源才能正常工作的三相用电设备，例如，三相异步电动机，这类负载多为对称三相负载。另一类是分别接在各相电源中的三组单相用电设备的组合，这类负载多为不对称三相负载。若每相负载的阻抗模相同，阻抗角相等，即|ZA|ZB|ZC|，ABC ，且三相负载的性质相同，则此三相负载称为对称三相负载，否则称为不对称三相负载。三相负载有两种接法：星形连接与三
73、角形连接。若每相负载的额定电压等于电源相电压，即等于电源线电压的1/时，则三相负载应采用星形连接。 鲸蛙秩膛暗脸穆掖皱瑞蔫辽萍咸鹊军疥嗡酶荷芬翁酥膀忘勘照炮杉册筛坞第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路三相负载星形连接的接法是：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，如图1.24所示。图1.24三相负载星形连接的实际电路宜义乔题卤数包锡货梯巡碴汞写纷嚣嘻堑毯豪亨嚏釉冗农跨怒粥扩盟切孽第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路(1)不对称负载的星形连接在图
74、1.25中，ZA、ZB、ZC为非对称三相负载，采用星形连接。 图1.25三相不对称负载的星形连接夸攻恳虎膳堪媒逾暖湿筏累镑雄项丸鹅讲荚弧心串坞藩鸽邮讶堂假碧剔轨第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路若忽略线路电压降不计，那么加在各相负载两端的电压分别等于电源相电压A、B、C，在各相电压的作用下，便有电流分别通过各相线、负载和中线。通过各相负载的电流称为相电流，分别用Ia、Ib、Ic表示，其正方向规定为从负载的一端流向负载。中点通过中线的电流称为中线电流，用IN表示，其正方向规定为从负载中点流向电源中点。通过相线的电流，称为线电流，分别为A、B、C；其正方向规
75、定为从电源流向负载。很明显，三相负载星形连接时，不管负载对称与否，都有：若忽略线路阻抗压降，则各相负载承受的电压为对称的电源相电压。流过某一相线的线电流和流过该相负载的相电流为同一电流，即线电流等于相电流。邵搬肘傀肄混怨掖啼俐战枣除鱼捻化稻沫涎笛栗撇钓沥惋威垢伊毯塞羞氓第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路由于有中线，各相负载与电源构成各自的回路。因此，三相电路中的各相阻抗、电流、功率等均可按单相电路的方法来计算。各相电流有效值为aAbBcC由于电源相电压A、B、C为对称三相电压，而ZA、ZB、ZC为非对称三相负载，所以线电流A、B、C为非对称三相电流。根据
76、克希荷夫定律得NABC(1.50)由于A、B、C不对称，因此中线电流N一般不等于零。中线电流的大小随负载不对称程度而异，各相负载越接近对称，中线电流就越小。一般情况下，中线电流总小于最大一相的线电流，因此，在三相四线制供配电线路中，中线截面可以比相线截面小一个等级。经寿捂恋契牵弯缺棚纵辰贼涟列圆随姥选桂箕酪亮署三噬傈隧枝鸽顿槛寂第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路(2)对称称负载的星形的星形连接接三三相相异异步步电动机机是是最最常常见的的对称称三三相相负载。对称称三三相相负载星星形形连接接时，由由于于相相电压对称称，各各相相负载相相同同，所所以以，各各相相
77、电流流(或或线电流流)也一定也一定对称。若以称。若以A为参考，参考，则对称三相称三相电流流为AIA0BIA120 (1.51)CIA120综上上所所述述，对称称三三相相电路路的的电压和和电流流都都是是对称称的的。因因此此，计算算对称称三三相相电路路，只只需需计算算其其中中一一相相即即可可，其其余余两两相相可可按按对称称关系直接写出。关系直接写出。由于三相由于三相电流流对称，故其瞬称，故其瞬时值的和与相量和均等于零，即的和与相量和均等于零，即 (1.52)葛却淤这讫涸易纲剖盐武辟砰鲜肃宋袱殿蛊厂缅楞湃奋普斌稠晌稀尸邢绑第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路中线
78、中没有电流流过，故可省去中线，成为星形连接的三相三线制，如图1.26所示。此时虽无中线，但各相负载承受的电压仍为对称的电源相电压。 图1.26三相对称负载的星形连接茧斤疗警介祝剂箔前噎伸狼擂狈忘湖逃犁陈繁隔啪匈匪沼泡润瓜亏狸粳烂第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路三相三线制在输电与配电线路中运用广泛，例如，三相异步电动机均只用三根相线供电，其相量图如图1.27所示。 图1.27三相对称感性负载的相量图谩艰站倍肘真哗庆轮怀鳞筐祸景涨楔冒蓄蝗嫩媒索中讣节茧训则商拢烛徽第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识1.3.4三相电路中线省去后，三个相电
79、流便借助于各相线及各相负载互成回路。任一瞬间三相电流的流通状况不外乎下列两种情形：当三相负载均无电流通过时，则流进(或流出)两相的电流之和必等于流出(或流进)另一相的电流。当有一相电流为零时，则流进(或流出)另一相的电流必等于流出(或流进)第三相的电流。羽韩昏磨侧坍炙与栓丫储汗郭凤治售艾豹躬白锤彤年员凄襟饼馏恰依七持第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识思考题1.1流体的主要力学性质有哪些？实际工程中是如何考虑的？1.2什么叫流线？流线可以表示出流体的哪些性质？1.3什么叫恒定流和非恒定流？1.4压力流和无压流各有什么特点？1.5恒定流的连续性方程是什么？1.6恒定流的能量守
80、恒表达式是什么？皑碉离曝哺葛华翁埃换峨牵拾亩灌笆栋瞪嫂伍存须钨俏骨荚宽赖毛陡豢九第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识思考题1.7流体流动过程中有哪两种能量损失？如何计算？1.8在稳态传热过程中，例如经过墙壁，要经历哪三个阶段？1.9什么是导热？什么是对流换热？1.10辐射换热有什么特点？在我们的研究范围内是如何考虑的？1.11传热过程中的热流量如何计算？1.12电路主要由哪几部分组成？归双挚续盒肚诅骇疲钻咎绷西找招秒咳毗酝镊桥霍伞广药烁揭标土兢拷伴第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识思考题1.13某用户离电源较远，所使用的日光灯必须在天尚未黑、其他用户开
81、灯以前接通电源，否则等到万家灯火的时候，这家的日光灯总是不能启动，你能说出是什么原因吗？1.14已知正弦电压u100sin(100t60)V，试求：(1)幅值、有效值、角频率、频率、周期和初相角；(2)t0时的电压值，u0时的最小时间。1.15某建筑工地把一批额定电压为220V、功率为100W的白炽灯和额定电压为220V、功率为500W的碘钨灯接入UL380V的三相似限制电源中，若A相接有灯泡20个，碘钨灯2支，B相接有灯泡25个，碘钨灯1支，C相接有灯泡20个，碘钨灯3支，白炽灯和碘钨灯均为电阻性负载，求各相电流、线电流、中线电流和三相总的有功功率。澳闭构订摩果矾嚏说曙蟹埋块褐赐呕垦液纵沦肇秃户侵哨颈砂株员吠字祝第一章建筑设备工程的基本知识第一章建筑设备工程的基本知识
