03-3排水管系中的水-氣流動(dòng)規(guī)律ppt課件

1、第3章建筑內(nèi)部排水系統(tǒng)3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.1 建筑內(nèi)部排水流動(dòng)特征 由于污廢水中能夠含有各種固體雜質(zhì)，管道內(nèi)實(shí)踐上是氣、水、固體三相流動(dòng)。 普通情況下固體雜質(zhì)所占的排水體積比較小，為簡(jiǎn)化分析，可以為排水管道內(nèi)為氣、水兩相流動(dòng)。 而且建筑物內(nèi)各個(gè)衛(wèi)生器具排放污水的時(shí)間是隨機(jī)的，因此建筑內(nèi)部排水管道中的水流景象比較復(fù)雜，排水管系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下： 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.1 建筑內(nèi)部排水流動(dòng)特征水量變化大各種衛(wèi)生器具排放污水的情況不同，但一般規(guī)律是排水歷時(shí)短，瞬間流量大，流量變化幅度大，頂峰流量時(shí)能夠充溢整個(gè)管道斷面。 管道不是一

2、直充溢水，流量時(shí)有時(shí)無(wú)，時(shí)小時(shí)大。在大部分時(shí)間內(nèi)管道中能夠沒(méi)有水或者只需很小的流量。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.1 建筑內(nèi)部排水流動(dòng)特征氣壓變化幅度大當(dāng)衛(wèi)生器具不排水時(shí)，排水管道中是氣體，經(jīng)過(guò)通氣管與大氣相聯(lián)通. 當(dāng)衛(wèi)生器具排水時(shí)，如瞬間排水量比較大，管道內(nèi)的氣壓會(huì)有較大幅度的變化。 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.1 建筑內(nèi)部排水流動(dòng)特征水流速度變化大建筑內(nèi)部污水排放的過(guò)程中，水流方向和速度大小都發(fā)生改動(dòng)，而且變化幅度很大。 污水排放順序:從衛(wèi)生器具 橫支管 由橫支管 排水立管 由立管 排水橫干管 室外 立管最底部水流進(jìn)入排水橫干管時(shí)，水流忽然改動(dòng)方向，速度驟然減小，同時(shí)

3、發(fā)生氣水分別。 橫管與立管交替銜接 水流由橫管流入立管中時(shí)， 水流在重力作用下加速下降， 氣水混合。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.1 建筑內(nèi)部排水流動(dòng)特征事故危害大室內(nèi)污、廢水中含有部分固體雜質(zhì)，容易使管道排水不暢，堵塞管道，呵斥污水外溢，污水經(jīng)過(guò)衛(wèi)生器具或地漏溢出，污染室內(nèi)環(huán)境； 另一方面，管道內(nèi)排水不暢或氣壓動(dòng)搖時(shí)，有毒有害氣體能夠排入室內(nèi)，將使室內(nèi)空氣惡化，直接危害人體安康，危害比較大。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.1 建筑內(nèi)部排水流動(dòng)特征由于排水管系的水流運(yùn)動(dòng)很不穩(wěn)定，壓力變化大，排水管中的水流物理景象對(duì)于排水管的正常任務(wù)影響很大。為了合理的設(shè)計(jì)室內(nèi)排水管道系統(tǒng)，既

4、要保證排水系統(tǒng)的平安運(yùn)行，又要盡量使管線短、管徑小、造價(jià)低，需求對(duì)建筑內(nèi)部的排水管道中的水氣流動(dòng)景象進(jìn)展仔細(xì)的研討，以保證設(shè)計(jì)合理、運(yùn)轉(zhuǎn)正常。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.2 水封的作用及其破壞水封的作用 利用彎管內(nèi)存有一定高度的水，所構(gòu)成 的靜水壓力抵抗排水管內(nèi)氣壓變化，以防止 排水管內(nèi)有害氣體進(jìn)入室內(nèi)的措施。 水封通常由存水彎來(lái)實(shí)現(xiàn) 常用的管式存水彎有：P形和S形兩種 存水彎中的水柱高度h 稱為水封高度。 存水彎靠排水本身的水流來(lái)到達(dá)自凈作用。P形S形3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.2 水封的作用及其破壞 建筑內(nèi)部各種衛(wèi)生器具的水封高度普通為50100mm。 水封高度過(guò)大

5、： 抵抗管道內(nèi)壓力動(dòng)搖的才干強(qiáng)，但自凈作用減小， 水中的固體雜質(zhì)不易順利排入排水橫管。水封高度過(guò)?。?固體雜質(zhì)不易堆積，但抵抗管內(nèi)壓力變化的才干差。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.2 水封的作用及其破壞水封破壞排水系統(tǒng)中水封是比較薄弱的環(huán)節(jié)，經(jīng)常因靜態(tài)和動(dòng)態(tài)緣由呵斥存水彎內(nèi)水封高度減小，缺乏以抵抗管道內(nèi)允許的壓力變化值時(shí)25mmH2O ，管道內(nèi)氣體進(jìn)入室內(nèi)的景象叫水封破壞。 在一個(gè)排水系統(tǒng)中，只需有一個(gè)水封被破壞，整個(gè)系統(tǒng)的平衡就被突破。FLASH:水封破壞的動(dòng)態(tài)演示 點(diǎn)擊播放3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.2 水封的作用及其破壞水封的破壞與存水彎內(nèi)水量損失有關(guān)。水封水量損失越

6、多，水封高度越小，抵抗管內(nèi)壓力動(dòng)搖的才干越弱。水封水量損失的主要有以下三個(gè)緣由：自虹吸損失誘導(dǎo)虹吸損失靜態(tài)損失3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀 橫管內(nèi)水流能量豎直下落的污水具有較大的動(dòng)能，進(jìn)人橫管后，由于改變流動(dòng)方向，流速減小，轉(zhuǎn)化為具有一定水深的橫向流動(dòng)，其能量轉(zhuǎn)換關(guān)系式為：式中v0 豎直下落末端水流速度，m/s；he 橫管斷面水深，m ；v 水深為he時(shí)的水流速度，m/s ；K 與立管和橫管間銜接方式有關(guān)的能量損失系數(shù)。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀水流形狀根據(jù)實(shí)驗(yàn)研討，污水由豎直下落進(jìn)入橫管后，橫管中的水流形狀可分為急流段、水躍及躍后

7、段、逐漸衰減段。 急流段水流速度大，水深較淺，沖刷才干強(qiáng)。急流段末端由于管壁阻力使流速減小，水深添加構(gòu)成水躍。橫管內(nèi)水流形狀表示圖 在水流繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于管壁阻力，能量逐漸減小，水深逐漸減小，趨于均勻流。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀管內(nèi)壓力豎直下落的大量污水進(jìn)入橫管構(gòu)成水躍，管內(nèi)水位驟然上升，以致于充溢整個(gè)管道斷面，使水流中挾帶的氣體不能自在流動(dòng)，短時(shí)間內(nèi)橫管中壓力忽然添加。()橫支管內(nèi)壓力變化排水橫支管內(nèi)壓力的變化與排水橫支管的位置立管的上部還是下部和能否還有其他橫支管同時(shí)排水有關(guān)。分三種情況分析橫支管銜接 A、B、C三個(gè)衛(wèi)生器具，中間衛(wèi)生器具B忽然排

8、水時(shí)，橫支管內(nèi)壓力的變化情況。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀以下圖為立管內(nèi)沒(méi)有其他排水情況下，橫支管內(nèi)流態(tài)和壓力變化表示圖。排水橫支管承接各衛(wèi)生器具的排水，直接與各個(gè)衛(wèi)生器具的器具排水管銜接。 以橫支管接三個(gè)坐式大便器為例，分析當(dāng)衛(wèi)生器具排水時(shí)，橫支管內(nèi)壓力變化情況。能夠出現(xiàn)正壓噴濺能夠出現(xiàn)負(fù)壓抽吸橫支管內(nèi)的壓力變化圖 D C B AD C B A3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀 當(dāng)中間衛(wèi)生器具B 排水時(shí)，瞬間構(gòu)成大流量，水流進(jìn)入排水橫支管時(shí)，呈八字形向兩側(cè)流動(dòng)，在其前后管內(nèi)構(gòu)成水躍，并有能夠在部分、短時(shí)間內(nèi)充溢管道。AB 和BC 段內(nèi)氣體

9、遭到緊縮，管道內(nèi)構(gòu)成正壓，從而使衛(wèi)生器具A 和B 的存水彎中的水面上升，見(jiàn)橫支管內(nèi)的壓力變化圖(a) ，這種管內(nèi)部分構(gòu)成正壓，使存水彎中的水面上升的景象為回壓，如果壓力動(dòng)搖較大，還能夠出現(xiàn)正壓噴濺，引起水封破壞。 隨著衛(wèi)生器具B 的排水量減少，橫支管中的水流在管道坡度的作用下，向D 點(diǎn)作單向流動(dòng)，A 點(diǎn)處構(gòu)成負(fù)壓抽吸，存水彎中的水面下降，見(jiàn)橫支管內(nèi)的壓力變化圖(b。有其他排水時(shí)上部橫支管的流態(tài)與壓力變化 排水初期 排水末期D C B A D C B A3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀 如B 點(diǎn)流量比較大，水流充溢整個(gè)管道斷面，向D 點(diǎn)流動(dòng)，在C 點(diǎn)處也能夠構(gòu)成負(fù)壓抽吸

10、，呵斥C 點(diǎn)存水彎水面下降；另外假設(shè)此時(shí)立管上還有其他衛(wèi)生器具排水，大量水流沿立管下降，把D 點(diǎn)封鎖，那么AB 段和BC 段內(nèi)的氣體都不能自在流動(dòng), 污水下落的速度比較快，動(dòng)能大，壓力降低，那么能夠?qū)е聶M支管上銜接的存水彎產(chǎn)生負(fù)壓抽吸。負(fù)壓抽吸和正壓噴濺景象都是由于管道內(nèi)的壓力變化引起的，都有能夠呵斥水封被破壞。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀衛(wèi)生器具排水特點(diǎn)： 歷時(shí)短、流速大、來(lái)勢(shì)猛，構(gòu)成沖激流。由于：生活污水排水管道設(shè)計(jì)有足夠的充溢度，可包容構(gòu)成沖激流時(shí)的頂峰負(fù)荷，并且水流速度大，普通不會(huì)從衛(wèi)生器具存水彎冒水； 同時(shí)沖激流對(duì)橫支管中的堆積物具有很強(qiáng)的沖刷作用，可將

11、固體雜質(zhì)隨污水一同從管道中排除，有利于橫支管排水。 因衛(wèi)生器具距橫支管的高差較小小于1.5m污水在B 點(diǎn)的動(dòng)能小，構(gòu)成的水躍低。所以排水橫支管本身排水呵斥的排水橫支管內(nèi)的壓力動(dòng)搖不大。 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀管內(nèi)壓力()橫干管中的水流景象由于：橫干管在立管和室外排水檢查井之間，接納的衛(wèi)生器具多，存在著多個(gè)衛(wèi)生器具同時(shí)排水的能夠性。室內(nèi)污水的排放特點(diǎn)是：時(shí)間短、高流量，因此流速大、能量大。景象：當(dāng)立管排水量過(guò)大時(shí)， 在立管與橫干管銜接的拐彎處，構(gòu)成水躍，產(chǎn)生沖激流。混摻在水流中的氣體受阻，不能自由流動(dòng)，在短時(shí)間內(nèi)遭到劇烈緊縮，使該處管道內(nèi)壓力急劇增大，構(gòu)成正壓

12、區(qū)，呵斥回壓。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀管內(nèi)壓力()橫干管中的水流景象在立管與橫干管銜接處的程度管段上產(chǎn)生的回壓景象，有時(shí)能使污水從底層衛(wèi)生器具的存水彎中噴濺出來(lái)，沖擊流過(guò)后，衛(wèi)生器具的水封能夠被破壞。為了防止底部橫干管中的壓力變化對(duì)衛(wèi)生器具的存水彎水封的破壞作用，首層衛(wèi)生器具的排水單獨(dú)排放。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀排水系統(tǒng)沒(méi)有通氣立管時(shí)，在設(shè)計(jì)中規(guī)定：最底層橫支管與地下橫干管中心線的間距應(yīng)有一個(gè)最小高度H。 否那么最底層或排水立管的匯 合層的橫支管要單獨(dú)排放。 僅設(shè)置伸頂通氣管時(shí)，最低 排水橫支管與立管銜接處距 排水立管的管底

13、垂直間隔， 不得小于下表中規(guī)定H3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.3 橫管內(nèi)水流形狀最低排水橫支管與立管銜接處距排水立管的管底垂直間隔 從上表中可以看出：高層建筑中的底層排水橫支管普通都要單獨(dú)排放。 立管連接衛(wèi)生器具的層數(shù)（層） 456 712131920垂直距離 （m） 045 075 120 300 600 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀排水立管水流特點(diǎn)：()斷續(xù)的非均勻流；()水氣兩相流；()管內(nèi)壓力變化大。排水立管和橫干管內(nèi)壓力分布表示圖點(diǎn)擊查看3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀水流流動(dòng)形狀部分充溢水的排水立管中，水流運(yùn)動(dòng)形狀的

14、影響要素： 排水量、管徑、水質(zhì)、管壁粗糙度、 橫支管與立管銜接處的幾何外形、 立管高度及同時(shí)向立管排水的橫支管數(shù)目 排水量和管徑是主要要素通常用充水率表示。充水率： 指水流斷面積 At 與管道斷面積 Aj 的比值。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀水流流動(dòng)形狀實(shí)驗(yàn)研討發(fā)現(xiàn)： 單一橫支管排水，立管上端開(kāi)口通大氣，立管下端經(jīng)排出橫干管接室外檢查井通大氣的情況下，隨著流量不斷添加，立管中水流形狀主要經(jīng)過(guò)：附壁螺旋流、水膜流和水塞流 三個(gè)階段。 排水立管水流形狀圖點(diǎn)擊查看 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀()附壁螺旋流由于排水立管的管道內(nèi)壁粗糙，水流對(duì)

15、管壁的附著力大于液體分子之間的內(nèi)聚力，因此當(dāng)排水量比較小時(shí)，水流不能以水團(tuán)的方式脫離管壁墜落，而是沿著管壁向下流動(dòng)，由于管壁的粗糙對(duì)水流的摩擦阻力作用，水流是沿著管壁呈螺旋形向下加速流動(dòng)的，因螺旋運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生離心力，使水流密實(shí)，氣液界面明晰，水流挾氣景象不明顯。其結(jié)果是：螺旋流形狀下，水流沒(méi)有充溢整個(gè)管道斷面，管道中心氣流正常，水流下降時(shí)，不影響立管中的氣壓變化，管內(nèi)氣壓穩(wěn)定。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀()立管排水量增大薄膜流排水量進(jìn)一步添加，空氣阻力和管壁的摩擦力共同作用，水量增大到足夠覆蓋住管壁時(shí)，水流由螺旋形向下運(yùn)動(dòng)變成沿著管壁呈有一定厚度的薄膜狀，加速向下運(yùn)

16、動(dòng)。 此時(shí)水流沒(méi)有離心力作用，只受水流重力和管壁摩擦阻力影響。氣水界面不明顯，水流向下運(yùn)動(dòng)時(shí)有挾氣景象。 此時(shí)排水量較小，管道中間的氣流依然可以正常流動(dòng)，立管中的氣壓變化不大。這種形狀歷時(shí)比較短。薄膜流形狀時(shí)，水流的斷面積與管道斷面積的比值，一般小于四分之一。隨著流量進(jìn)一步添加，水流的斷面積增大，很快就過(guò)渡到下一個(gè)形狀。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀()等速水膜流隨著水流下降速度的進(jìn)一步添加，空氣阻力和管道壁面摩擦力共同作用，水流沿管壁下落，構(gòu)成有一定厚度帶有橫向隔膜的附壁環(huán)狀水膜流。上部橫向隔膜和附壁環(huán)狀水膜流一同向下運(yùn)動(dòng)，但兩者的運(yùn)動(dòng)方式不同。 環(huán)狀水膜流構(gòu)成以

17、后比較穩(wěn)定，水膜下降速度與水膜的厚度近似的成正比。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀()等速水膜流當(dāng)水膜向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，遭到向上的管壁的摩擦力與向下的重力。 兩者平衡時(shí)，水膜向下運(yùn)動(dòng)的加速度為零，即水膜的下降速度不再變化，不斷以該速度下降到立管底部不再變化，水膜的厚度基本上也不再變化。 這一形狀為等速水膜流形狀，此時(shí)的水膜速度為終限速度，從排水橫支管水流入口處至終限速度構(gòu)成處的高度稱為終限長(zhǎng)度。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀橫向隔膜不穩(wěn)定，向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，隔膜下部的管內(nèi)壓力增加，但壓力添加值小于245 Pa根據(jù)實(shí)驗(yàn)，水封不被破壞的控制壓力變化范圍是2

18、45Pa，管內(nèi)氣體將橫向隔膜沖破，管內(nèi)壓力恢復(fù)正常。在水流繼續(xù)下降的過(guò)程中，又構(gòu)成新的橫向隔膜。橫向隔膜的構(gòu)成和破壞在水流下降的過(guò)程中交替進(jìn)展，導(dǎo)致立管內(nèi)的壓力有動(dòng)搖。 在沒(méi)有設(shè)置公用通氣管的排水立管中，處于等速水膜流形狀時(shí)，水流的斷面積普通占管道斷面積的1/31/4之間，這一階段，立管內(nèi)的壓力在一定的范圍內(nèi)動(dòng)搖，排水立管中心部分，氣流依然可以流動(dòng)，此時(shí)立管的通水才干最大。管中氣壓的變化到達(dá)了臨界形狀，但未到達(dá)破壞橫支管上的衛(wèi)生器具的水封程度。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀()水塞流 當(dāng)排水量繼續(xù)添加，沿管壁的薄膜厚度逐漸加厚，當(dāng)水膜斷面與立管斷面之比大于1/3 時(shí)

19、，橫向隔膜的構(gòu)成與破壞越來(lái)越頻繁，水膜厚度不斷添加，當(dāng)隔膜下部的壓力不能沖破隔膜時(shí)，即構(gòu)成較穩(wěn)定的水塞流。水塞在立管中下落是有壓力的等加速運(yùn)動(dòng)，隨著水塞的下落，管中的氣壓發(fā)生猛烈變化，水塞下面排氣不暢，構(gòu)成正壓，水塞上面補(bǔ)氣缺乏，被抽吸而構(gòu)成負(fù)壓。當(dāng)管內(nèi)壓力動(dòng)搖大于245Pa 時(shí)，會(huì)形成正壓噴濺或負(fù)壓抽吸而破壞水封，導(dǎo)致排水管道系統(tǒng)不能正常任務(wù)。 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀綜上所述，在水塞沒(méi)有構(gòu)成之前，水膜流動(dòng)或薄膜流動(dòng)時(shí)，由于水流在下落過(guò)程中攜帶了部分氣體，水膜的厚度也不能夠完全不變，所以管內(nèi)氣體的容積是變化的，那么管內(nèi)氣壓也是變化的，但是這種變化動(dòng)搖較小，對(duì)

20、橫支管上的衛(wèi)生器具的水封影響不大。水塞構(gòu)成以后，管內(nèi)的氣壓的動(dòng)搖劇烈對(duì)水封呵斥比較大的影響。 因此為保證排水系統(tǒng)的平安可靠和經(jīng)濟(jì)合理，排水立管設(shè)計(jì)流量的負(fù)荷極限值允許設(shè)計(jì)流量是按立管內(nèi)的水流形狀控制在等速水膜流形狀，在保證系統(tǒng)平安的條件下，通水才干最大的形狀而確定的。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀水膜流運(yùn)動(dòng)的力學(xué)分析 為確定水膜流階段 排水立管在允許的壓力動(dòng)搖范圍內(nèi)最大允許排水才干， 給室內(nèi)排水立管的設(shè)計(jì)提供實(shí)際根據(jù)，應(yīng)對(duì)立管中水膜流運(yùn)動(dòng)進(jìn)展力學(xué)分析， 找出終限流速、終限長(zhǎng)度與排水才干，管徑等相互的關(guān)系。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀排水

21、立管中水膜可以近似看作一個(gè)中空的圓柱狀物體。脫離體水膜流體在變加速下降過(guò)程中遭到向下重力和向上的管壁摩擦力的作用。在排水立管的等速水膜流中取一長(zhǎng)度為L(zhǎng) 的分別體進(jìn)展分析，水膜流在下降過(guò)程中，重力與管壁的摩擦阻力到達(dá)相平衡的形狀，合力為零。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀根據(jù)牛頓第二定律：3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀式中m 在時(shí)間間隔內(nèi)經(jīng)過(guò)斷面水流的質(zhì)量，kg；W 水流重力，N；P 水膜外表摩擦力，N ；Q 立管中下落水流的流量，m3/s； 水的密度，kg/ m3；t 時(shí)間，s；g 重力加速度，m/s2； 水流與管壁的切應(yīng)力，N/ m2；d

22、j 立管內(nèi)徑，m；L分別體的長(zhǎng)度即中空?qǐng)A柱水膜體的單元長(zhǎng)度，m。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀在紊流形狀下： 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀式中 沿程阻力系數(shù)，值的大小與管壁粗糙高度Kp ， m和水膜厚度m有關(guān)；Kp管壁粗糙高度，m； e 水膜厚度，m； u 分別體下降速度，m/s。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀令u=l/t ，整理后得： 當(dāng)水流下落到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，即du/dt=0 時(shí)，此時(shí)的水流下降速度為終限速度ut ，水膜厚度為et ，流量為Qt 。那么終限速度為： 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.

23、4 立管中水流形狀在終限流速u(mài)t時(shí)的水膜厚度et可按下述關(guān)系求得,此時(shí)的流量為：忽略et2，那么上式為： 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.4 立管中水流形狀終限速度與流量、管徑和管壁粗糙高度之間的關(guān)系： 式中 ut 終限速度，m/s；Kp 管壁粗糙高度，m；Qt 終限流速時(shí)的流量，m3/s； dj 管道內(nèi)徑，m。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.5 排水立管在水膜流時(shí)的通水才干立管的最大排水才干排水管道的最大排水才干，應(yīng)根據(jù)水膜流形狀時(shí)的立管過(guò)流才干進(jìn)展計(jì)算。即： 水膜流形狀的流量是立管允許經(jīng)過(guò)的流量的上限。在水膜流形狀，當(dāng)?shù)竭_(dá)終限流速時(shí)，水量下降流速和水膜厚度堅(jiān)持不變，那么立管

24、排水量可用以下公式計(jì)算：3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.5 排水立管在水膜流時(shí)的通水才干式中Qt 終限速度時(shí)立管排水量，m3/s；ut 終限速度，m/s；At終限流速時(shí)的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.5 排水立管在水膜流時(shí)的通水才干在實(shí)踐運(yùn)用中水膜厚度et不易測(cè)定，用過(guò)水?dāng)嗝婷娣eAt與管道斷面面積Aj的比值來(lái)替代，令do=dj-2et ，那么有：3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.5 排水立管在水膜流時(shí)的通水才干 終限速度和終限長(zhǎng)度： 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.5 排水立管在水膜流時(shí)的通水才干由于管道資料和制造技術(shù)不同，管道的粗糙度Kp不

25、均勻，工程中計(jì)算采用“當(dāng)量粗糙度概念。 常見(jiàn)的室內(nèi)排水管道當(dāng)量粗糙度Kp 值見(jiàn)當(dāng)量粗糙高度值表。當(dāng)量粗糙度：與實(shí)踐管道的沿程阻力系數(shù) 值相等的同直徑人工粗糙管的粗糙高度Kp 。不同管徑時(shí)的水膜厚度有公用通氣管的系統(tǒng)中，水膜流形狀下，水流充溢整個(gè)管道斷面時(shí) =1/41/3 ，代入et計(jì)算式，可求出不同管徑時(shí)的水膜厚度，見(jiàn)水膜流形狀時(shí)水膜厚度表。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.5 排水立管在水膜流時(shí)的通水才干當(dāng)量粗糙高度值水膜流形狀時(shí)水膜厚度管材種類聚氯乙烯管新鑄鐵管舊鑄鐵管輕度銹蝕鋼管管壁粗糙高度（mm）0.0020.0150.150.501.03.00.25管道內(nèi)徑（）50751001

26、25150e/d1/43.35.06.78.410.01/14.97/244.05.97.99.911.91/12.61/34.66.99.211.513.81/103.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.5 排水立管在水膜流時(shí)的通水才干在選定管徑后，又知At/Aj值，從上表可查得相應(yīng)的 et值，代入計(jì)算公式，即可得到排水立管呈水膜流時(shí)的流量和終限流速，見(jiàn)排水管里水膜流時(shí)的流量和終限流速表。管徑（mm）排水流量（l /s）終限流速（m /s）1/51/47/241/31/51/47/241/3500.721.051.351.701.842.142.372. 60752.133.003.735.

27、072.422.803.043.421004.66.708.6510.902.933.403.774. 1415013.619.6525.9032.103.854.454.985.42排水管里水膜流時(shí)的流量和終限流速3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.5 排水立管在水膜流時(shí)的通水才干3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施影響排水立管內(nèi)部壓力的要素空氣在兩個(gè)斷面上的能量方程為：普通單立管系統(tǒng)，水流由橫支管進(jìn)入立管，在立管中呈水膜流形狀挾氣向下流動(dòng)，空氣從伸頂通氣管頂端補(bǔ)入。選取立管頂部空氣入口處為基準(zhǔn)面(00)，另一斷面(11)選在排水橫支管下最大負(fù)壓構(gòu)

28、成處。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施水舌是水流在沖激流形狀下，由橫支管進(jìn)入立管下落，在橫支管與立管銜接部短時(shí)間內(nèi)構(gòu)成的水力學(xué)景象。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施它沿進(jìn)水流動(dòng)方向充塞立管斷面，同時(shí)，水舌兩側(cè)有兩個(gè)氣孔作為空氣流動(dòng)通路。這兩個(gè)氣孔的斷面遠(yuǎn)比水舌上方立管內(nèi)的氣流斷面積小，在水流的作用下，向下流動(dòng)的空氣經(jīng)過(guò)水舌時(shí)，呵斥空氣能量的部分損失。在排水立管管徑一定的條件下，水舌部分阻力系數(shù)K 與排水量大小，橫支管與立管銜接處的幾何外形有關(guān)。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要

29、素及防止措施式中P1立管內(nèi)最大負(fù)壓值，Pa；空氣密度，kg/m3；Kp管壁粗糙高度，m；Q排水流量，m3/s；dj管道內(nèi)徑，m；空氣阻力系數(shù)。 立管內(nèi)最大負(fù)壓值3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施由上式可以看出，立管內(nèi)最大負(fù)壓值的大?。号c排水立管內(nèi)壁粗糙高度和管徑成反比；與排水流量、終限流速以及空氣總阻力系數(shù)成正比。 空氣總阻力系數(shù)中，水舌阻力系數(shù)K 值最大，是的幾十倍，其他幾項(xiàng)都很小。但是，當(dāng)排水立管不伸頂通氣時(shí)，部分阻力，排水時(shí)呵斥的負(fù)壓很大，水封極易破壞， 因此對(duì)不通氣系統(tǒng)的最大通水才干作了嚴(yán)厲的限制，參見(jiàn)排水立管最大排水才干表。排水立管最大排水才

30、干表點(diǎn)擊查看3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施穩(wěn)定立管內(nèi)壓力和增大通水才干的措施排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在保證水封不被破壞的前提條件下，最大限制的提高排水立管的通水才干，即到達(dá)了經(jīng)濟(jì)和平安的目的。而防止水封破壞和盡量提高排水立管的通水才干，都與立管內(nèi)壓力變化有關(guān)，穩(wěn)定管道內(nèi)的壓力，提高立管的排水才干，可以從以下幾個(gè)方面入手：減小水流的下降速度當(dāng)管道資料、管徑一定時(shí)，終限速度對(duì)管道內(nèi)的壓力影響很大。在排水立管中采取一些阻撓消能措施，減小水流的下降速度，一方面可以減小立管內(nèi)的負(fù)壓，防止水封破壞，另一方面，可以增大水膜厚度，增大通水才干。 3.3排水管系中的水、氣流

31、動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施()添加管道內(nèi)壁粗糙度，使水膜與管壁之間的阻力添加，以減小水流下降速度。()立管上隔一定間隔設(shè)置乙字彎，有實(shí)驗(yàn)闡明，乙字彎消能可以減小速度50%左右。()利用橫支管與立管銜接處的特殊構(gòu)造，發(fā)生濺水景象，使下落的水流與空氣混合，構(gòu)成水沫狀水氣混合物，以減小水流下降速度，如蘇維脫排水系統(tǒng)、高奇馬排水系統(tǒng)等特殊單立管排水系統(tǒng)，在接口處采用特殊配件，可以起到上述作用。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施()橫管接入立管的三通或四通等管件采用側(cè)向進(jìn)水型管件，使橫支管排出的水流沿切線方向進(jìn)入立管，在重力與離心力的共同

32、作用下，沿管壁旋流而下，可水流垂直方向的下落速度大幅度降低，有實(shí)驗(yàn)闡明：進(jìn)入立管的水流與程度方向成60角時(shí)，下降速度減小15%，空氣阻力減小30%；水流與程度方向成45角時(shí)，下降速度減小30%，空氣阻力減小45%。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施減小水舌部分阻力系數(shù) 水舌景象是水流在沖激流形狀下，由橫支管進(jìn)入立管下落，在橫支管與立管的銜接處構(gòu)成的水力學(xué)景象，水舌沿著進(jìn)水的流動(dòng)方向充塞立管斷面，同時(shí)水舌兩側(cè)有兩個(gè)氣孔作為空氣流動(dòng)通路口這兩個(gè)氣孔的斷面遠(yuǎn)比水舌上方立管的氣流斷面積小，立管中的空氣流動(dòng)，經(jīng)過(guò)水舌時(shí)，呵斥空氣能量部分的損失比較大，構(gòu)成的部分的

33、負(fù)壓區(qū)。 為保證立管內(nèi)的空氣暢通，應(yīng)盡量降低橫支管與立管連接處的水舌部分阻力系數(shù)，水舌阻力系數(shù)與排水量大小，橫支管與立管銜接處的幾何外形有關(guān)。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施適用于：立管靠墻敷設(shè)；排水橫支管單向與排水立管銜接； 排水橫支管雙向與排水立管銜接；排水橫支管三面?zhèn)认蚺c排水橫支管；同層生活污水橫支管與生活廢水橫支管在不同高度與立管銜接的情況。 (a)混合器混流器3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施適用于：立管不靠墻敷設(shè)；排水橫支管單向與排水立管銜接；排水橫支管雙向與排水立管銜接；排水橫支管三向與排水立管

34、銜接；排水橫支管四向?qū)ΨQ與排水立管銜接。(b)環(huán)流器芯型接頭 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施適用于：排水立管不靠墻敷設(shè)，單向、雙向、三向或四向橫支管，在非同一水平軸向與排水立管銜接時(shí)。 (c)環(huán)旋器 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施適用于：排水立管靠墻角敷設(shè)，排水橫支管數(shù)量在三根及三根以下，且不從側(cè)向與排水立管銜接時(shí)。 (d)側(cè)流器 3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施下部特殊配件跑氣器角笛式彎頭3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防

35、止措施下部特殊配件大曲率導(dǎo)向彎頭帶跑氣器角笛彎頭3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施 可以經(jīng)過(guò)改動(dòng)水舌外形或向負(fù)壓區(qū)補(bǔ)充空氣，不經(jīng)過(guò)水舌兩種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。()在橫支管與立管銜接處的立管內(nèi)設(shè)置擋板，使橫支管排出的水流被擋板擋住，不會(huì)射到立管對(duì)面構(gòu)成水舌，從而使阻力減小。()在正三通內(nèi)加設(shè)側(cè)向擋板，實(shí)驗(yàn)闡明，如與不加擋板的三通比較，最大壓力可以下降60%，抽氣量可以減少68%，可以使水舌阻力系數(shù)下降。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施()在立管內(nèi)壁設(shè)置有一定凸起的螺旋線導(dǎo)流線，或在立管與橫支管銜接處管件下方設(shè)置導(dǎo)流葉片

36、，使水流沿螺旋線旋轉(zhuǎn)下降，從而可以使立管中心堅(jiān)持氣流通暢，防止構(gòu)成水舌。采用偏三通、斜三通或異徑三通，使水流沿立管的切方向流入，也可以構(gòu)成螺旋流，防止水舌景象。()在橫支管上設(shè)置單路進(jìn)氣閥，單路進(jìn)氣閥是用優(yōu)質(zhì)塑料和橡膠加工的只進(jìn)氣不出氣的通氣閥，靈敏度比較高。當(dāng)某一支管排水時(shí)，立管內(nèi)構(gòu)成負(fù)壓。其他支管上的進(jìn)氣閥翻開(kāi)補(bǔ)氣，不經(jīng)過(guò)水舌補(bǔ)氣，那么水舌的阻力系數(shù)近似為零。3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防止措施添加立管內(nèi)的空氣流通穩(wěn)定立管壓力增大立管通水才干的一個(gè)重要措施是：設(shè)置通氣管系統(tǒng)與大氣相通，以泄放正壓或補(bǔ)給空氣減小負(fù)壓，使管內(nèi)氣流堅(jiān)持接近大氣壓力，以保證立管內(nèi)的空氣流通，增大立管的排水才干。 合理設(shè)置通氣管不但能維護(hù)衛(wèi)生器具的水封，同時(shí)通氣管系統(tǒng)還有排除排水管道中的有害氣體的作用。 公用通氣管見(jiàn)以下圖：?jiǎn)瘟⒐?雙立管通氣立管通氣立管3.3排水管系中的水、氣流動(dòng)規(guī)律3.3.6 影響立管內(nèi)壓力動(dòng)搖要素及防