流體力學基本知識第一頁，共112頁。學習要求：1.按時、獨立、認真完成作業〔每人準備2本作業本，不要用片頁紙〕，如果不交作業次數超過半數，則取消期末考試資格；2.認真聽課，遵守課堂紀律。關閉手機通訊設備3。缺勤次數超過1/3的取消期末考試資格。考核方法：百分制1.平時作業、出勤、網絡實踐成績占30％；2.期末考試成績占70％。第二頁，共112頁。目錄〔1〕0.緒論第一篇室內給排水第一章流體力學根本知識第二章室外給排水工程概述第三章管材、器材及衛生器具第四章室內給水第五章室內排水第三頁，共112頁。目錄〔2〕第二篇供暖、通風及空氣調節第六章供暖第七章熱水及煤氣供給第八章通風第九章空氣調節第四頁，共112頁。0.緒論一、什么是建筑設備工程？為建筑物使用者提供生活和工作效勞的各種設施和設備系統的總稱。包括：給水、排水、熱水供給、燃氣供給、采暖、通風、空調、供電、照明、消防、電梯、通訊、音響、電視等設備系統。第五頁，共112頁。現代智能大廈系統中的OA(OfficeAutomation)、systemCA(CommunicationAutomation.)、BA(BuildingAutomation.)、systemSA(SecurityAutomation.)、systemFA(FireAutomation.)system也屬于建筑設備的廣義范疇。OAS合理地進展建筑設備工程的設計、施工及管理是保證建筑物發揮高效、多功能的前提。第六頁，共112頁。二、本課程主要內容：四大局部－－給水排水；供暖、通風及空氣調節；建筑電氣。1.給水排水工程：室外給水排水、建筑給水排水、建筑熱水供給

2.供暖工程：室內供暖、高層建筑供暖、熱源

3.建筑通風：全面通風、自然通風、局部通風

4.空氣調節：空調與制冷第七頁，共112頁。5.煤氣供給：煤氣供給與輸配

6.建筑電氣：供配電、照明、平安及防雷

內容多、雜，有選擇的講解。上課時，有重點提示，請同學們在書上作記號，以便復習。參考書目

流體力學、傳熱學、給水排水工程、建筑給水排水、供熱工程、鍋爐與鍋爐房設備

空氣調節、制冷技術、工業通風、建筑電氣

第八頁，共112頁。三、學習本課程的目的：現代建筑不但注重外形，更加注重使用功能、安康舒適和節能。建筑設計過程中，建筑師應與設備師協商：機房面積、管井尺寸、平頂高度等，要求建筑師對設備外形尺寸、安裝高度、坡度尺寸、管道連接形式和斷面尺寸有比較準確的把握，使機房、管井平面布置合理，工藝流程好，空間大小適宜。第九頁，共112頁。對建筑設備中不夠美觀的地方，建筑師應采取措施使之與整體建筑風格協調。通過了解建筑設備，可自覺在建筑設計過程中采用節能技術，減少建筑運行費用。－掌握建筑設備工程技術的根本知識。－具備綜合處理建筑主體與建筑設備之間關系和問題的能力。－能作出適用、經濟、合理的建筑設計。第十頁，共112頁。四、現代建筑設備工程技術的開展，分成4個方面：1.新材料、新品種的快速開展，引起建筑設備中許多技術改革。例如：

衛生器具的材質，使用最多的是陶瓷、搪瓷生鐵、搪瓷鋼板，還有水磨石等。隨著建材技術的開展，國內外已相繼推出玻璃鋼、人造大理石、人造瑪瑙、不銹鋼等新材料。第十一頁，共112頁。例如：管道材料〔1〕室內給水管推薦使用鋁塑復合管，交聯聚乙烯塑料給水管，襯塑鋁合金管，UPVC塑料給水管等新型供水管。制止使用并淘汰非鍍鋅鋼管。〔2〕戶外用給水管道，給水泵房管道，高位水箱推薦選用UPVC塑料給水管，玻璃鋼管，玻璃鋼水箱。制止使用并淘汰黑鐵管、鑄鐵管；限制使用混凝土水箱，鋼制水箱。第十二頁，共112頁。〔3〕建筑用硬聚氯乙烯排水管、雨水管、槽及配件。制止使用普通承插口鑄鐵排水管、雨水管。〔4〕推薦使用塑料建筑電線套管。無特殊要求，制止使用金屬電線穿線管。〔5〕推薦使用聚乙烯塑料燃氣管，限制使用鍍鋅鋼管。第十三頁，共112頁。2.新型設備的不斷出現，使建筑設備工程向著更加節約和高效開展。例如，熱泵技術的大量應用，空氣源熱泵、水源熱泵、土壤源熱泵等。有以下特點：節能－－它是以自然界的天然物質為主要能源，通過先進的設備將地下〔地上〕取之不盡但不可直接利用的低位能量開發利用，成為可利用的高位能，完全符合節能要求。第十四頁，共112頁。節資：通過一套系統來實現制冷和采暖，并提供生活熱水，大量節省前期投資，無論冬季還是夏季，運行費用只有傳統供冷供暖方式的1/2—2/3。環保：熱泵系統省去了鍋爐系統，沒有燃燒過程，不排放廢氣等污染物，又不會剩余廢棄物質〔如煤渣等〕；也省去了冷卻塔系統，防止了冷卻塔的噪音及霉菌污染，使環境更加干凈優美。第十五頁，共112頁。〔1〕地下水熱泵系統也就是通常所說的深井回灌式水源熱泵系統。通過建造抽水井群將地下水抽出，通過二次換熱或直接送至地源熱泵機組，經提取熱量或釋放熱量后，由回灌井群灌回地下。經過地源熱泵機組制備成的熱水或冷凍水，然后送至布置在各房間的風機盤管轉換成熱風或冷風給房間供暖或制冷。

第十六頁，共112頁。第十七頁，共112頁。地下水熱泵系統

第十八頁，共112頁。〔2〕地表水熱泵系統

通過直接抽取或者間接換熱的方式，利用包括江水、河水、湖水、水庫水以及海水作為熱泵冷、熱源。第十九頁，共112頁。地表水熱泵系統

第二十頁，共112頁。〔3〕水平埋管地源熱泵系統通過中間介質〔通常為水或者是參加防凍劑的水〕作為熱載體，使中間介質在水平埋于土壤內部的封閉環路〔土壤換熱器〕中循環流動，從而實現與大地土壤進展熱交換的目的。第二十一頁，共112頁。水平埋管地源熱泵系統

第二十二頁，共112頁。〔4〕垂直埋管地源熱泵系統通過中間介質〔通常為水或者是參加防凍劑的水〕作為熱載體，使中間介質在垂直埋于土壤內部的封閉環路〔土壤換熱器〕中循環流動，從而實現與大地土壤進展熱交換的目的。第二十三頁，共112頁。垂直埋管地源熱泵系統

第二十四頁，共112頁。3.新能源的利用和電子技術的應用，使建筑設備工程技術不斷更新。例如，太陽能熱水器、太陽能空調系統、太陽能供熱系統、太陽能電池等。第二十五頁，共112頁。例如：變頻調速技術的應用－－在現代建筑生活給水系統中，采用變頻調速給水可以大幅度降低節流能量損耗，具有優異的節能效果。在鍋爐給水泵上安裝變頻調速裝置，在鍋爐引風機上安裝變頻調速裝置，均可取得滿意的節能效果,同時也大大延長了電機及水泵的維修期，經濟效益十分顯著。

第二十六頁，共112頁。4.建筑工業化施工技術的開展，大大加快了施工速度，取得了良好的經濟效果。例如，混凝土預制構件組裝式塔機根底技術、大型構件和設備和整體安裝技術、新型模板和腳手架應用技術、深基坑支護技術、粗直徑鋼筋冷擠壓套筒連接技術等。第二十七頁，共112頁。第二十八頁，共112頁。第二十九頁，共112頁。第三十頁，共112頁。聲空開關光空燈具第三十一頁，共112頁。高壓汞燈高壓鈉燈第三十二頁，共112頁。第三十三頁，共112頁。第三十四頁，共112頁。第三十五頁，共112頁。第三十六頁，共112頁。第一章流體力學根本知識流體是液體和氣體的統稱流體力學是研究流體的平衡和機械運動及其在生產中的應用的一門科學流體力學研究流體的宏觀機械運動規律，認為流體由無數流體“質點〞組成的，它沒有空隙地充滿所占空間，各種物理量的變化是連續的，都可視為空間坐標和時間的連續函數，我們可以用連續函數的理論來分析液體運動.第三十七頁，共112頁。第一章流體力學根本知識

第一節流體的主要物理性質一、密度和容重

質量與密度

質量：表征慣性的物理量

流體的質量：常以密度來反映

定義：對于均質流體，單位體積的質量稱為流體的密度(ρ)與溫度有關，t增大ρ減小，t減小ρ增大。和壓力有關，P增大ρ增大，P減小ρ減小。第三十八頁，共112頁。重力與重力密度：物體受到地球引力的特性，稱為重力特征，常用重力密度來表征

定義：對于均質流體，作用于單位體積流體的重量稱為流體的重力密度(γ)重力密度與質量密度第三十九頁，共112頁。流體的質量密度和重力密度變化隨外界壓力和溫度而變化水在標準大氣壓下4℃時ρ=1000kg/m333

3

干空氣在溫度20℃，750mmHg時，ρα3,γα3第四十頁，共112頁。二．流體的粘滯性定義：流體內部質點間或層流間因相對運動而產生內摩擦力〔切力〕以對抗相對運動的性質叫做粘滯性。靜止狀態，粘滯性不顯示。第一章流體力學根本知識

第一節流體的主要物理性質第四十一頁，共112頁。黏滯性是指流體各流層間或質點間因相對運動而產生內摩擦力以抵抗其相對運動的性質，簡稱黏性。

拖力和阻力是同時出現的大小相等、方向相反的一對力，且分別作用在相鄰流體層的接觸面上,稱內摩擦力，也稱為黏滯力。

第四十二頁，共112頁。牛頓內摩擦定律

液體的粘滯性隨溫度的增加而減小，空氣的粘滯性隨溫度的升高而增大。

流體的運動抑制粘滯性，耗能。F－內摩擦力,N;S－摩擦流層的接觸面面積,m2；

τ－流層單位面積上的內摩擦力〔切應力〕,N/m2；

第四十三頁，共112頁。

du/dn－流速梯度，沿垂直流速方向單位長度的流速增值；

μ－與流體種類有關的系數(動力粘滯系數)；

粘滯性的大小用粘滯系數表達

運動粘滯系數(ν)：

牛頓型流體:如空氣和水等低分子流體

非牛頓型流體:如油脂、牙膏、水泥漿、高分子化合物溶液等

第四十四頁，共112頁。三、液體的壓縮性和熱脹性。液體所受壓強增大體積減小的性質，稱為流體的壓縮性，液體強度升高，體積膨脹的性質，稱為液體的熱脹性。不可壓縮模型：一般認為液體是不可壓縮的，速度較低的氣體流動過程中，可視密度為常數。第一章流體力學根本知識

第一節流體的主要物理性質第四十五頁，共112頁。不可壓縮特例：水擊現象，自然循環供暖系統

水的熱脹性：熱水的體積膨脹，管道中水的結冰體積增大。結論：1〕液體壓縮性和膨脹性很小，引起工程誤差很小，可忽略不計。2〕氣體有顯著的壓縮性和膨脹性，t與P的變化對ρ影響很大。

第四十六頁，共112頁。自然循環供暖系統：利用溫度差引起的密度差而造成的自然壓頭作用下循環的熱水供暖系統。膨脹水箱水擊現象：在建筑給水系統中，由于水體壓力突降引起的管道振動現象。第四十七頁，共112頁。第四十八頁，共112頁。當流體的溫度不過低，壓強不過高時，t、P、ρ三者關系服從理想氣體狀態方程：式中：P－氣體的絕對壓強，N/m2；T－氣體的絕對溫度，K；ρ－氣體的密度，kg/m3；第四十九頁，共112頁。一、流體靜壓強及其特性1.靜壓強的概念：N/m2〔帕/pa〕2.流體靜壓強的特性：

〔1〕流體靜壓強的方向與受壓面垂直并指向受壓面。

〔2〕任意點的靜壓強的大小和受壓面的方向無關，或者說作用于同一點上各方向的靜壓強大小相等。

第二節流體靜壓強及其分布規律第五十頁，共112頁。二、流體靜壓強的分布規律〔1〕自由外表是指液面與氣體的交界面。在重力作用下，靜止液面的自由面為水平面。敞口容器內的液體的自由面上是大氣壓。〔2〕流體中具有一樣壓強各點所構成的面稱為等壓面。靜止流體的自由面即為等壓面。其下一樣深度處所組成的面也是等壓面。確定流體等壓面的方法，有三個條件：必須在靜止狀態；在同一種流體中；而且為連續液體。第五十一頁，共112頁。2.分析靜止液體中壓強分布：靜止液體中壓強分布

第五十二頁，共112頁。分析鉛直小圓柱體，作用于軸向的外力有：

上外表壓力下底面的靜水壓力柱體重力第五十三頁，共112頁。柱體側面積的靜水壓力其方向與軸向垂直，在軸向投影為零〔相互抵消〕。

該鉛直小圓柱體處于靜止狀態，其軸向力平衡

化簡

第五十四頁，共112頁。3.靜水壓強根本方程式：

特點：〔1〕方程表示靜水壓強與水深成正比的直線分布規律。〔2〕作用于液面上的外表壓強p0是等值地傳遞到靜止液體中每一點上。〔3〕對于氣體，由于γ很小，當h不大時，可忽略γh項，則p＝p0

第五十五頁，共112頁。水靜壓強分布圖第五十六頁，共112頁。三、壓強的兩種計算基準

絕對壓強：〔pA〕

以設想沒有大氣存在的絕對真空狀態作為零點計量的壓強。相對壓強：〔p〕

以當地大氣壓Pa作為零點計量的壓強。絕對壓強和相對壓強的關系：pA＝p＋pa或p＝pA－pa第五十七頁，共112頁。靜止液體作用在與之接觸的外表上的水壓力稱為靜水壓力P，N/m2N/cm2絕對壓強，或稱為真實壓，是以絕對零壓為起點計算的壓強。或真空為起點計算的壓強。絕對壓強，簡稱絕壓。

表壓強，或稱為相對壓強,簡稱表壓，是指以當時當地大氣壓為起點計算的壓強。當所測量的系統的壓強等于當時當地的大氣壓時，壓強表的指針指零。即表壓為零。

真空度，當被測量的系統的絕對壓強小于當時當地的大氣壓時，當時當地的大氣壓與系統絕對壓之差，稱為真空度。此時所用的測壓儀表稱為真空表。第五十八頁，共112頁。P可正可負P為正值時：pA>pa，稱為正壓〔表壓，即壓力表讀數〕P為負值時：pA<pa，稱為負壓〔真空度，即真空表讀數〕真空度pk＝pa－pA＝－P四、壓強的三種量度單位

從壓強的根本定義出發，用單位面積上的力表示：力/面積

第五十九頁，共112頁。國際單位：N/m2,以符號Pa表示

工程單位：kgf/m2或kgf/cm2

用大氣壓的倍數表示

國際規定標準大氣壓：1標準大氣壓＝101.325KPa

工程單位規定大氣壓：1at＝1kgf/cm2＝98KN/m2

用液柱高度表示

常用水柱高度或汞柱高度，單位：mH2O，mmH2O，mmHg

h＝p/γ第六十頁，共112頁。壓強單位換算表1kgf/mm2=1000000mmH20=9806650Pa1kgf/cm2=10000mmH20=98066.5Pa第六十一頁，共112頁。二、流體靜壓強的分布規律用于描述重力作用下流體內部壓力變化規律的數學表達式

如圖,取液體中一垂直小液體柱，有A，h，p0，p。經推導得:從靜止液體中任選1、2兩點，推導得:

第六十二頁，共112頁。流體靜力學根本方程2.討論〔1〕在靜止液體內部，壓力隨深度直線變化，且越深的地方壓力值越大。〔2〕靜止液體中任意一點的壓力等于液面壓力p0和該點深度h、液體密度、重力加速度g乘積之和。靜壓力的大小與容器形狀無關。〔3〕當液面上的壓力p0有變化時，液體內部各點的壓力也發生同樣大小的改變，即帕斯卡原理。〔4〕壓力差的大小也可用液柱高度來表示，此時須注明是何種液體。即:第六十三頁，共112頁。第三節流體運動的根本知識一、流體運動的根本概念〔一〕壓力流與無壓流沒有自由外表的液流稱為壓力流或管流具有自由外表的液流稱為無壓流或明渠流第六十四頁，共112頁。〔二〕、恒定流與非恒定流恒定流——在流體流動過程中，任一截面上流體的物理性質〔如密度、黏度等〕和運動參數〔如流速、流量和壓力〕均不隨時間發生變化，這種流動稱為恒定流。如從水位不變的水箱中放水的水流運動否則為非恒定流。如水位隨水放出不斷改變的水流運動，自然界中都是非恒定流，建筑設備工程中取為恒定流。（a）恒定流動（b）非恒定流動

在制冷與熱能工程中,流體的流動近似按恒定流處理。但在設備啟動、調節或停機時按非恒定流。

第六十五頁，共112頁。〔三〕、流線、跡線

流線是某一瞬時在流場給出的曲線，曲線上所有各質點的流速矢量都和該曲線相切

流線的特性

1)流體是代表流速方向的矢量線，其疏密度代表流速的大小2)流線一般不能相交，但有滯止點3)流線是光滑曲線它形象地描繪了該瞬間整個流體的流動情況。第六十六頁，共112頁。2.跡線:流體運動時，流體中某一個質點在連續時間內的運動軌跡。

流線的根本特性：

恒定流時，流線的形狀和位置不隨時間而變化。

恒定流時，流體質點運動的跡線與流線重合。非恒定流時，流線的形狀和位置隨時間而變化。

非恒定流時，流體質點運動的跡線與流線不相重合。第六十七頁，共112頁。〔四〕均勻流與非均勻流：1.均勻流：流體運動時，流線是平行直線的流動稱為均勻流。例如：2.非均勻流：流體運動時，流線不是平行直線的流動稱為非均勻流。例如：它又分為：〔1〕漸變流：流體運動中流線接近于平行線的流動稱為漸變流。如圖1－11A區。〔2〕急變流：流體運動中流線不能視為平行直線的流動稱為急變流。如圖1－11B、C、D區。第六十八頁，共112頁。〔五〕元流、總流、過流斷面、流量與斷面平均流速：1.元流：水流中一微小面積dω上各點引出流線所形成的一個封閉管狀曲面。2.總流：流體運動時，無數元流的總和。

3.過流斷面：與元流或總流的流線成正交的橫斷面。單位時間內通過過流斷面dω的液體體積為

udω＝dQ

第六十九頁，共112頁。4.流量：單位時間內通過某一過流斷面的流體體積。一般流量指的是體積流量，單位是m3/s或L/s。5.斷面平均流速：斷面上各點流速的平均值。通過過流斷面的流量為第七十頁，共112頁。斷面平均流速為：該關系式表達了流量〔Q〕、過流斷面〔ω〕和平均流速〔v〕三者之間的關系。第七十一頁，共112頁。1.如圖1－9所示，在恒定總流中任取一元流，元流在1－1過流斷面上的面積為dω1,流速為u1;在2－2過流斷面上的面積為dω2,流速為u2。應用質量守恒定律，在dt時段內流入的質量與流出的質量相等：ρ1u1dω1dt＝ρ2u2dω2dt或ρ1u1dω1＝ρ2u2dω2二、恒定流的連續性方程第七十二頁，共112頁。從元流推廣到總流，得：由于過流斷面上密度ρ為常數，以

帶入上式，得：第七十三頁，共112頁。ρ1Q1＝ρ2Q2〔1－13〕Q＝ωvρ1ω1v1＝ρ2ω2v2〔1－13a〕〔1－13〕、〔1－13a〕－－質量流量的連續性方程式。第七十四頁，共112頁。2.γ＝ρg，同一地區重力加速度g一樣。ρ1Q1g＝ρ2Q2gγ1Q1＝γ2Q2〔1－14〕γ1ω1v1＝γ2ω2v2〔1－14a〕G1＝G2〔1－14b〕〔1－14〕、〔1－14a〕、〔1－14b〕－－重量流量的連續性方程式。第七十五頁，共112頁。3.當流體不可壓縮時，流體的容重γ不變，上式得到：Q1＝Q2〔1－15〕ω1v1＝ω2v2〔1－15a〕〔1－15〕、〔1－15a〕－－體積流量的連續性方程式。對可壓縮流體，可用〔1－13〕、〔1－14〕。第七十六頁，共112頁。連續性方程,說明管道中總流是連續的，過流斷面與平均流速成反比，過流斷面大，流速小；過流斷面小，流速大；過流斷面不變，流速亦不變；連續性方程是質量守恒定律在流體力學中的表達式。M1=M2

V1

A1V2A2

V1A1=V2A2

第七十七頁，共112頁。例：水流從DN200管道接入DN100的管道流動，流速變化如何

∵Q1=Q2V1A1=V2A2A=πD2/4

A1=4A2解：

∴V12例：水流從DN100管經過三通等量分流入兩DN50的管道，流速如何變化解：∵Q1=Q2+Q3=2Q2V1A1=2V2A2A1=4A2∴V12第七十八頁，共112頁。三、恒定總流能量方程由能量守恒規律，可推導出恒定總流能量方程式〔伯努里方程〕第七十九頁，共112頁。z1、z2－－位置水頭，表示單位重量的位置勢能。p1/γ、p2/γ－－壓強水頭。P為相對壓強〔靜壓〕。α1v12/2g、α2v22/2g－－流速水頭〔動壓〕。α－動能修正系數。α＝1.05~1.1,hω1－2－－水頭損失。〔水從斷面1－1流向斷面2－2〕第八十頁，共112頁。以上各項單位為長度，都可以在斷面上用鉛直線段在圖中表示出來。H＝z＋p/γ＋αv2/2gH－－總水頭。Hp＝z＋p/γ－－測壓管水頭。將各斷面上的總水頭連成一條線，則此線稱為總水頭線，如圖1－10中虛線所示。總水頭線是沿流程下降的傾斜線。將各斷面上的測壓管水頭連成一條線，則此線稱為測壓管水頭線，如圖1－10中實線所示。測壓管水頭線沿流程方向可能上升，也可能下降。第八十一頁，共112頁。〔二〕實際氣體恒定總流的能量方程式對于不可壓縮氣體，由于氣體容重γ很小，重力做功忽略不計，z＝0；一般通風管道中，過流斷面流速分布比較均勻，α＝1。實際氣體總流的能量方程式為：或：第八十二頁，共112頁。式中：p－－過流斷面相對壓強，工程上稱靜壓。rv2/2g－－工程上稱動壓。p＋rv2/2g－－過流斷面的靜壓與動壓之和，工程上稱全壓。rhω1-2－－1－2兩過流斷面間壓強損失。第八十三頁，共112頁。第四節流動阻力和流動狀態一、流動阻力和水頭損失的兩種形式：本節的任務：計算水頭損失〔或壓強損失、流動阻力〕。當流體沿管道流動時，存在沿程阻力損失和局部阻力損失。計算管段的概念：任何一個建筑設備的管路系統都由許多串聯或并聯的計算管段組成。第八十四頁，共112頁。計算管段的水頭損失：hω＝hf＋hj〔一〕沿程〔摩擦〕阻力和沿程水頭損失因為流體有粘滯性，所以有摩擦阻力。沿程〔摩擦〕阻力存在于長直管〔或明渠〕中。為了抑制沿程〔摩擦〕阻力而消耗的單位重量流體的機械能量，稱為沿程水頭損失〔hf〕。第八十五頁，共112頁。〔二〕局部阻力和局部水頭損失局部阻力的概念－－p16。為了抑制局部阻力而消耗的單位重量流體的機械能量，稱為局部水頭損失〔hj〕。局部阻力存在于什么地方？彎頭、閘門、突然擴大、突然縮小、三通、四通。第八十六頁，共112頁。〔三〕管路的總水頭損失〔總阻力〕hω1-2＝Σhf＋Σhj二、流動的兩種型態－－層流和紊流層流：P17紊流：P17判斷流動型態：用雷諾數ReRe＝vd/ν建筑設備工程中，絕大多數為紊流型態。第八十七頁，共112頁。流體的兩種流態一、雷諾實驗和流態1883年英國物理學家雷諾〔Reynolds〕通過大量實驗發現，流體的運動有兩種不同性質的流動狀態，簡稱流態。能量損失的規律與流態有關。雷諾實驗裝置的示意圖如下圖。第八十八頁，共112頁。實驗過程

(1)微開閥門C:

(2)逐漸開大閥門C:

(3)繼續開大閥門C:

(4)逐漸關小閥門C:

有色液是一條界限清楚的直線，與周圍的清水不相混。vc時，有色細流開場出現波動而成波浪形細線。有色開場抖動、彎曲，然后斷裂與周圍清水完全混合。實驗現象將按相反程序出現，vc小于v

c。

雷諾實驗第八十九頁，共112頁。實驗說明〔1〕當流速不同時，流體的流動具有兩種完全不同的流態。湍流(紊流)臨界流速v

c＞vc

。層流(滯流)

過渡流

〔2〕兩種流態在一定的流速下可互相轉變。一般用下臨界流速vc作為判別流態的界限，vc也直接稱為臨界流速。

雷諾實驗v

c:上臨界流速vc:下臨界流速第九十頁，共112頁。流態的判斷依據

流體的流動狀態不僅與流體的速度v有關，還與流體的黏度

、密度ρ和管徑d有關。

引入無因次準數——雷諾數Re:只要雷諾數一樣，流態必然一樣。

:流體密度，kg/m3；v

:截面的平均流速，m/s；d:管內徑，m；

:流體動力黏度，Pa·s；

:流體運動黏度，m2/s。

利用雷諾數的大小可判斷流體的流態。

第九十一頁，共112頁。臨界雷諾數Rec:對應于臨界流速的雷諾數。Re≤2000時，是層流流動；Re＞2000時，是湍流流動。慣性力

黏性力

雷諾數=

——兩種流態Rec穩定在2000～2320，一般取Rec

2000。

第九十二頁，共112頁。三、沿程水頭損失對于紊流型態，目前采用理論和實驗相結合的方法，建立半經歷公式來計算沿程水頭損失。式中：hf－沿程水頭損失，m;λ－沿程阻力系數;l－管長,m;d－管徑，m;v－管中平均流速，m/s。第九十三頁，共112頁。四、沿程〔摩擦〕阻力系數λ尼古拉茲實驗全面提醒了不同流態下λ和Re數及相對粗糙度〔Δ/d〕的關系。不同的流態，有不同的計算λ值的公式。1、層流區當Re<2300時，流動呈層流狀態。在此區域內，沿程〔摩擦〕阻力系數λ僅取決于雷諾數Re值。λ＝64/Re在建筑設備工程中，很少遇到層流狀態。第九十四頁，共112頁。2、臨界過渡區在Re＝2300～4000范圍內，是由層流向紊流的轉變過程。沿程〔摩擦〕阻力系數λ隨雷諾數Re的增大而增大，而與相對粗糙度〔Δ/d〕無關。3、紊流區在Re>4000后形成，整個紊流區還可以分為三個區域：〔1〕水力光滑管區沿程〔摩擦〕阻力系數λ只與雷諾數Re有關而與相對粗糙度〔Δ/d〕無關。第九十五頁，共112頁。Re<105時，－－布拉修斯公式Re>105時，－－尼古拉茲光滑區公式第九十六頁，共112頁。〔2〕水力過渡區流動狀態從水力光滑管區過渡到粗糙管區〔阻力平方區〕的一個區域。沿程〔摩擦〕阻力系數λ與雷諾數Re和相對粗糙度〔Δ/d〕都有關。－－洛巴耶夫公式第九十七頁，共112頁。〔3〕粗糙管區〔阻力平方區〕在此區域內，沿程〔摩擦〕阻力系數λ僅取決于管壁的相對粗糙度〔Δ/d〕而與雷諾數Re無關。－－尼古拉茲公式第九十八頁，共112頁。對于管徑等于或大于40mm的管子，用希弗林松計算公式。第九十九頁，共112頁。五、局部水頭損失式中：ζ－局部阻力系數。由實驗測出，可查閱有關手冊。v－過流斷面的平均流速。g－重力加速度。第一百