第4章 建筑内部排水系统

4.3 排水管道系统中水气流动规律
4.3.3 横管内水流状态
1 能量 2 水流状态: 冲激流 水流特点：历时短，流速大，来势猛。
3 管内压力
压力变化 1）横支管（见附图2） 2）横干管 措施：①设计时应将底层横支管与立管底部 最小距离应符合表要求。（见附图3）。
最低横支管与立管连接处距立管管底垂直距离
2 附件
（1） 存水弯（2） 地漏（3） 清扫口（4） 检查口 1）连接2个及2个以上大便器或3个及3个以上卫生器具的 铸铁排水横管上宜设置。
2）塑料排水管，连接4个及4个以上大便器的 污水横管上宜设置。 3）水流转角大于45度的排水横管上，应设置。
4.2 卫生器具、管材与附件
4.2.1 排水管材与附件
K — 管壁粗糙高度， ； m et — 与终线流速相对应的水 膜层厚度，m。
将（5）代入（4） 1 Qபைடு நூலகம் et 3 vt 3 21g d kp

e
（6）
由图所示，在终线流速 vt 时水 膜的厚度 et 。 Qu t vt
将式（2）和 m Q t代入（1）
dv g dt
d j L v 2
8Qt
g
d j
8Q
3
（3）
dv 当 v vt时，e et ， 0， vt cost ， dt 则： 1 8 gQ 3 （4） vt d j Kp 1 （5） 0.1212( ) 3 et
（8）
1 10 2 5
取g=9.81m/s2，
1 Q vt 4.4( ) ( ) Kp dj
若Q——L/s， d——cm；
1 Q vt 1.75( ) ( ) Kp dj
2 5
1 10
2 5
取Kp＝0.00025m
Qu vt 4( ) dj
（9）
2．终线长度计算 由终线长度定义，对复合函数v=f(L)，L=f(t) 取导数演算得： dv dv dL dv v （10） 终限长度： dt dL dt dL L——自水流入口处起的下落距离。 将（3）代入（10） d j L v3 dv g v 8Q dL

Qu
1.47et (d et )
2 3
5 3
d 水膜流时，立管充水率为
t 4 2 dj
4

t 1 1 ~ 3 4
(d 2 d 02 ) j
t — 过流断面 — 立管断面
d0 2 1 ( ) dj
t 1 d0 2 1 时，即 1 ( ) ； 当 4 dj 4 d0 1 1 0.75 0.866 dj 4
水膜形成后作加速运动，膜的厚度与下降变速 运动的速度成反比，在足够长的管段上，当重 力与摩擦力相等时，e不变，v亦不变，此时的 流速vt终限流速。 3）水塞运动 当流量达到充水率1/3以上时隔膜流形成频繁， 形成不易破坏的水塞，水塞引起立管气体压力 激烈波动，形成有压冲击流。
3. 排水立管中水膜流运动的动水力分析 终限流速: 立管内的水流并非作自由落体运动，而是 在下降之初具有加速度，e与v成反比。水流下 降一段距离后，当水流受到的管壁摩擦阻力P 与重力 W达到平衡时，做匀速运动ａ＝０，ｅ 不再变化。这种一直降落到立管底部保持不变 的下落速度～。 终限长度： 自水流入口到开始形成终限流速的距离。
4.3 排水管道系统中水气流动规律
4.3.1 建筑内部排水的流动特点
1 水量和气压变化幅度大 3 事故危害大 2 流速变化剧烈
4.3.2 水封的作用及其破坏原因
1 水封的作用 2 水封破坏
（1）自虹吸损失
（2）诱导虹吸损失
（3）静态损失
2 水封作用及破坏原因
水封——是利用一定高度的静水压力来抵抗 排水管内气压变化，防止管内气体进入室 内的措施。 （见附图1）
五、 排水立管的设计负荷
排水立管的允许通过流量按水膜流计算，即 按 vt 、 et 确定流量。 联立以下三式：
Qu t vt
t

4
(d d )
2 j 2 0

Qu vt 4( ) dj
解：
2 5
d 4
2 j
(d j 2et ) 2 et (d j et )
vdv dL d 3 g 1 8 gQ v
两边积分，经数学运算得：
Lt 0.14433 t2 v 将（8）代入（11） 4 Qu 5 Lt 2.31( ) dj Lt ——终限长度， ； m Q ——流量，L / s ；
（11） （12）
m vt——终线流速， / s ； d ——管径， cm 。
水封破坏——因静态和动态的原因造成存水弯内水封高 度减少，不足以抵抗管道内允许的压力变化值 （±25mmH2O）管内气体进入室内的现象。 水封强度——存水弯内水封抵抗管道系统压力变化的能 力。
水封破坏原因
自虹吸损失、诱导虹吸损失、静态损失。 三、排水横管中的水流状态 1.冲激流 水流特点：历时短，流速大，来势猛。
4.1 排水系统的分类和组成
4.1.2 污（废）水排水系统的组成 基本要求：顺通排放+气压稳定+合理布线
1 卫生器具和生产设备受水器 2 排水管道：器具排水管+横支管+立管+排除管 3 清通设备：清扫口（横管）+检查口（立管 1.0m）+管堵（横支管端头）+检查井 4 提升设备：污、废水提升泵 5 污水局部处理构筑物：化粪池、隔油池、降温 池、小型医院污水处理设备 6 通气系统：通气管
4.2 卫生器具、管材与附件
4.2. 1排水管材与附件
1 管材 （1） 排水铸铁管
柔性接口排水铸铁管，适用：T<0℃场所；连 续排水温度>40℃或瞬间排水温度>80℃的排水管 道，高度>100m建筑。
（2） 排水塑料管排水塑料管UPVC；胶粘剂粘
接。
4.2 卫生器具、管材与附件
4.2.1 排水管材与附件
d0
et
dj
t

4 2 忽略 et ，则 Qu d et vt Qu et d vt
(d d )
2 j 2 0

d 4
2 j
(d j 2et ) 2 et d j et
（7）

2
将(7)代入（6） 1 2 g 3 10 Q 5 vt 2.22( ) ( ) Kp dj
立管连接卫生 器具的层数 垂直距离（m）
≤4 0.45
5～6 0.75
７～12 13～19 1.2 3.0
≥20 6.0
②排水支管连接在排出管或排水横干管 上时，连接点距立管底部水平距离不宜小于 3.0m。不得小于1.5m。
③当靠近排水立管底部的排水支管的连接 不能满足①、②两条要求时，排水支管应单独 排出室外。 ④排水竖支管接入横干管竖直转向管段时， 连接点应在转向处以下，且垂直距离h2不小于 0.6m。
（1） 洗脸盆
（2） 盥洗槽
（2） 淋浴器
（3） 净身器
（6） 冲洗设备
4.2 卫生器具、管材与附件
4.2.1 卫生器具
A 公共场所设置小便器，应采用延时自闭冲洗阀或自 动冲洗装置；
B 公共场所的洗手盆宜采用限流节水装置； C 构造内无存水弯的卫生器具与生活污水管道或其它 可能产生有害气体的排水管道连接时，必须在排水 口以下设存水弯，存水弯的水封深度不得小于 50mm； D 医疗卫生机构内门诊、病房、化验室、实验室等处 在不同一个房间内的卫生器具不得共用存水弯。




4.1排水系统的分类和组成
4.1.1 排水系统的分类 按水力状态分类分 1. 重力流排水系统 利用重力势能作为排水动力，管道系统排水按一定充满度（或 充水率）设计，管系内水压基本与大气压力相等的排水系统。 2. 压力流排水系统 利用重力势能或水泵等机械作为排水动力，管道系统排水按满 流设计，管系内整体水压大于（局部可小于）大气压力的排水 系统。 3. 真空排水系统 在建筑物地下室内设有真空泵站，真空泵站由真空泵、真空收 集器和污水泵组成。
4.3 排水管道系统中水气流动规律
4.3.4 立管中水流状态
1 排水立管水流特点
2 水流流动状态
（1）附壁螺旋流
（1）断续的非均匀流
（2）水气两相流
（2）水膜流
（3）水塞流

（3）管内压力变化
3 水膜流运动的力学分析
（见附图4）
4.3.5 排水立管在水膜流时的通水能力
2.立管中水流运动状态（见附图5） 1）附壁螺旋状态流 水流附着管壁作螺旋运动 ，空气可以自 由流通，气压稳定为大气压。 2）水膜流 水膜流具有二个主要特征： 会形成短时间的水塞——隔膜流， 1/3~1/4充水率。 水膜运动由变速运动到匀速运动
1) 终限流速计算 重力↓ W mg Q t g
摩擦力↑
P d j L
牛顿第二定律：
dv F ma m W P dt
（1）
dv m m g d j L dt


8
v2
（2）
式中：m — t时刻内通过管断面的水的质量，kg； g — 重力加速度，m / s 2； — 单位面积上平均摩擦切应力，N / m 2； d j — 排水立管内径，m； L — 中空圆柱水膜体的单元长度，m； Q — 流量，m 3 / s； t — 时间，s； — 水密度，kg / m 3； v — 水流下降L距离的平均流速，m / s；