流体力学基本知识

拖力和阻力是同 时出现的大小相等、 方向相反的一对力， 且分别作用在相邻流 体层的接触面上, 称 内摩擦力，也称为黏 滞力。
dy
牛顿内摩擦定律
液体的粘滞性随温度的增加而减小，空气的粘滞 性随温度的升高而增大。
流体的运动克服粘滞性，耗能。
F－内摩擦力,N; S－摩擦流层的接触面面积,m2； τ－流层单位面积上的内摩擦力（切应力）,N/ m2；
水静压强分布图
三、压强的两种计算基准 绝对压强： （pA ） 以设想没有大气存在的绝对真空状态作为 零点计量的压强。 相对压强： （p ） 以当地大气压Pa作为零点计量的压强。 绝对压强和相对压强的关系： pA＝ p＋ pa 或 p＝ pA － pa
新疆大学建筑工程学院城市建设系
建筑设备
主讲教师：齐典伟
qidianwei@
考核方法：百分制
1. 平时作业、出勤、网络实践成绩占30％； 2. 期末考试成绩占70％。 学习要求： 1. 按时、独立、认真完成作业（每人准备2本 作业本，不要用片页纸） ，如果不交作业次数超 过半数，则取消期末考试资格； 2. 认真听课，遵守课堂纪律。关闭手机通讯 设备 3。缺勤次数超过1/3的取消期末考试资格。
第一章流体力学基本知识
第一节 流体的主要物理性质 一、密度和容重 质量与密度 质量：表征惯性的物理量 流体的质量：常以密度来反映 定义：对于均质流体，单位体积的质量称 为流体的密度 (ρ) 与温度有关，t增大ρ减小，t减小ρ增大。 和压力有关，P增大ρ增大，P减小ρ减小。
M V
kg / m
3
光空灯具
声空开关
高压汞灯
高压钠灯
第一章流体力学基本知识
流体是液体和气体的统称 流体力学是研究流体的平衡和机械运动及其 在生产中的应用的一门科学 流体力学研究流体的宏观机械运动规律，认 为流体由无数流体“质点”组成的，它没有 空隙地充满所占空间，各种物理量的变化是 连续的，都可视为空间坐标和时间的连续函 数，我们可以用连续函数的理论来分析液体 运动.
二、本课程主要内容： 四大部分－－给水排水；供暖、通风及空 气调节；建筑电气。 1.给水排水工程：室外给水排水、建筑给 水排水、建筑热水供应 2.供暖工程：室内供暖、高层建筑供暖、 热源 3.建筑通风：全面通风、自然通风、局部 通风 4.空气调节：空调与制冷
5.煤气供应：煤气供应与输配 6. 建筑电气：供配电、照明、安全及防雷 内容多、杂，有选择的讲解。 上课时，有重点提示，请同学们在书上作 记号，以便复习。 参考书目 流体力学、传热学、给水排水工程、建筑 给水排水、供热工程、锅炉与锅炉房设备 空气调节、制冷技术、工业通风、建筑电 气
du/dn－流速梯度，沿垂直流速方向单位长 度的流速增值； μ－与流体种类有关的系数(动力粘滞系数)； 粘滞性的大小用粘滞系数表达 运动粘滞系数(ν)：
牛顿型流体: 如空气和水等低分子流体 非牛顿型流体: 如油脂、牙膏、水泥浆、 高分子化合物溶液等
第一章流体力学基本知识
第一节 流体的主要物理性质
2.分析静止液体中压强分布：
静止液体中压强分布
分析铅直小圆柱体，作用于轴向的外力有： 上表面压力
下底面的静水压力
柱体重力
柱体侧面积的静水压力其方向与轴向垂直， 在轴向投影为零（相互抵消）。 该铅直小圆柱体处于静止状态，其轴向力 平衡
化简
3.静水压强基本方程式：
特点： （1）方程表示静水压强与水深成正比的直 线分布规律。 （2）作用于液面上的表面压强p0是等值地 传递到静止液体中每一点上。 （3）对于气体，由于γ很小，当h 不大时， 可忽略γh 项，则p＝ p0
水平埋管地源热泵系统
（4）垂直埋管地源热泵系统 通过中间介质（通常为水或者是加入防冻 剂的水）作为热载体，使中间介质在垂直 埋于土壤内部的封闭环路（土壤换热器） 中循环流动，从而实现与大地土壤进行热 交换的目的。
垂直埋管地源热泵系统
3.新能源的利用和电子技术的应用，使建 筑设备工程技术不断更新。 例如，太阳能热水器 、太阳能空调系统、 太阳能供热系统 、太阳能电池 等。
第一章流体力学基本知识
第一节 流体的主要物理性质
二．流体的粘滞性 定义：流体内部质点间或层流间因相对运动而 产生内摩擦力（切力）以反抗相对运动的性 质叫做粘滞性 。静止状态，粘滞性不显示。
黏滞性是指流体各流层间或质点间因相对运 动而产生内摩擦力以抵抗其相对运动的性质，简 称黏性。
y A v0 v+dv v dy B
重力与重力密度：物体受到地球引力的 特性，称为重力特征，常用重力密度来 表征 定义：对于均质流体，作用于单位体积 流体的重量称为流体的重力密度(γ)
G V N /m
3
Байду номын сангаас重力密度与 质量密度
G Mg g V V
N /m
3
流体的质量密度和重力密度变化 随外界压力和温度而变化 水在标准大气压下 4℃时 ρ=1000kg/m3 γ=9.8kN/m3 40℃时 ρ=992.2kg/m3 100℃时 ρ=958.4kg/m3 干空气在温度20℃，750mmHg时， ρα=1.2kg/m3,γα=11.80N/m3
节资：通过一套系统来实现制冷和采暖， 并提供生活热水，大量节省前期投资，无 论冬季还是夏季，运行费用只有传统供冷 供暖方式的1/2—2/3。 环保：热泵系统省去了锅炉系统，没有燃 烧过程，不排放废气等污染物，又不会剩 余废弃物质（如煤渣等）；也省去了冷却 塔系统，避免了冷却塔的噪音及霉菌污染， 使环境更加洁净优美。


现代智能大厦系统中的 OA(Office Automation)、system CA(Communication Automation.)、 BA(Building Automation.)、 system SA(Security Automation.)、 system FA(Fire Automation.) system也属于建 筑设备的广义范畴。OAS 合理地进行建筑设备工程的设计、施工及 管理是保证建筑物发挥高效、多功能的前 提。
三、学习本课程的目的： 现代建筑不但注重外形，更加注重使用功 能、健康舒适和节能。 建筑设计过程中，建筑师应与设备师协商： 机房面积、管井尺寸、平顶高度等，要求 建筑师对设备外形尺寸、安装高度、坡度 尺寸、管道连接形式和断面尺寸有比较准 确的把握，使机房、管井平面布置合理， 工艺流程好，空间大小合适。
（3）建筑用硬聚氯乙烯排水管、雨水管、 槽及配件。禁止使用普通承插口铸铁排水 管、雨水管。 （4）推荐使用塑料建筑电线套管。无特殊 要求，禁止使用金属电线穿线管。 （5）推荐使用聚乙烯塑料燃气管，限制使 用镀锌钢管。
2.新型设备的不断出现，使建筑设备工程 向着更加节约和高效发展。 例如，热泵技术的大量应用，空气源热泵、 水源热泵、土壤源热泵等。有下列特点： 节能－－它是以自然界的天然物质为主要 能源，通过先进的设备将地下（地上）取 之不尽但不可直接利用的低位能量开发利 用，成为可利用的高位能，完全符合节能 要求。
地下水热泵系统
（2）地表水热泵系统 通过直接抽取或者间接换热的方式，利用 包括江水、河水、湖水、水库水以及海水 作为热泵冷、热源。
地表水热泵系统
（3）水平埋管地源热泵系统 通过中间介质（通常为水或者是加入防冻 剂的水）作为热载体，使中间介质在水平 埋于土壤内部的封闭环路（土壤换热器） 中循环流动，从而实现与大地土壤进行热 交换的目的。
结论：1）液体压缩性和膨胀性很小，引起 工程误差很小，可忽略不计。 2）气体有显著的压缩性和膨胀性，t与P的 变化对ρ影响很大。
水击现象：在建筑给水 系统中，由于水体压 力突降引起的管道振 动现象。
自然循环供暖系统 ：利用温度差引起的密度差而造成 的自然压头作用下循环的热水供暖系统。膨胀水箱
目录（1）
0. 绪论
第一篇 室内给排水
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 流体力学基本知识 室外给排水工程概述 管材、器材及卫生器具 室内给水 室内排水
目录（2）
第二篇 供暖、通风及空气调节
第六章 第七章 第八章 第九章 供暖 热水及煤气供应 通风 空气调节
0. 绪论
一、什么是建筑设备工程？ 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、燃气供应、 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。
四、现代建筑设备工程技术的发展，分成4 个方面： 1.新材料、新品种的快速发展，引起建筑 设备中许多技术改革。 例如： 卫生器具的材质，使用最多的是陶 瓷、搪瓷生铁、搪瓷钢板，还有水磨石等。 随着建材技术的发展，国内外已相继推出 玻璃钢、人造大理石、人造玛瑙、不锈钢 等新材料。
例如：管道材料 （1）室内给水管推荐使用铝塑复合管，交 联聚乙烯塑料给水管，衬塑铝合金管， UPVC塑料给水管等新型供水管。禁止使 用并淘汰非镀锌钢管。 （2）户外用给水管道，给水泵房管道，高 位水箱推荐选用UPVC塑料给水管，玻璃 钢管，玻璃钢水箱。禁止使用并淘汰黑铁 管、铸铁管；限制使用混凝土水箱，钢制 水箱。
三、液体的压缩性和热胀性。
液体所受压强增大体积减小的性质，称为流体的 压缩性， 液体强度升高，体积膨胀的性质，称为液体的热 胀性。 不可压缩模型：一般认为液体是不可压缩的， 速度较低的气体流动过程中，可视密度为常数。
不可压缩特例：水击现象，自然循环供暖系 统 水的热胀性：热水的体积膨胀，管道中水的 结冰体积增大。
当流体的温度不过低，压强不过高时，t、 P、ρ三者关系服从理想气体状态方程：
式中： P－气体的绝对压强，N/m2； T－气体的绝对温度，K； ρ－气体的密度，kg/m3；
第二节 流体静压强及其分布规律
一、流体静压强及其特性 1.静压强的概念：

2.流体静压强的特性： （1）流体静压强的方向与受压面垂直并指 向受压面。 （2）任意点的静压强的大小和受压面的方 向无关，或者说作用于同一点上各方向的 静压强大小相等。
p p lim 0
N/m2（帕/pa）
二、流体静压强的分布规律 1.自由表面及等压面 （1）自由表面是指液面与气体的交界面。在重 力作用下，静止液面的自由面为水平面。敞口容 器内的液体的自由面上是大气压。 （2）流体中具有相同压强各点所构成的面称为 等压面。静止流体的自由面即为等压面。其下相 同深度处所组成的面也是等压面。 确定流体等压面的方法，有三个条件： 必须在静止状态；在同一种流体中；而且为连续 液体。
对建筑设备中不够美观的地方，建筑师应 采取措施使之与整体建筑风格协调。 通过了解建筑设备，可自觉在建筑设计过 程中采用节能技术，减少建筑运行费用。 －掌握建筑设备工程技术的基本知识。 －具备综合处理建筑主体与建筑设备之间 关系和问题的能力。 －能作出适用、经济、合理的建筑设计。
（1）地下水热泵系统 也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系 统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通 过二次换热或直接送至地源热泵机组，经 提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回 地下。经过地源热泵机组制备成的热水或 冷冻水，然后送至布置在各房间的风机盘 管转换成热风或冷风给房间供暖或制冷。
例如：变频调速技术的应用－－在现代建 筑生活给水系统中，采用变频调速给水可 以大幅度降低节流能量损耗，具有优异的 节能效果。在锅炉给水泵上安装变频调速 装置，在锅炉引风机上安装变频调速装置， 均可取得满意的节能效果,同时也大大延长 了电机及水泵的维修期，经济效益十分显 著。
4.建筑工业化施工技术的发展，大大加快 了施工速度，取得了良好的经济效果。 例如，混凝土预制构件组装式塔机基础技 术 、大型构件和设备和整体安装技术 、新 型模板和脚手架应用技术、深基坑支护技 术、粗直径钢筋冷挤压套筒连接技术 等。