建筑给水排水工程专业实验指导书.doc

《建筑给水排水工程专业》
实验指导书

南京工业大学环境学院
2023年8月

目 录

实验一 卫生器具安装及管道连接--------------------------------------------2
实验二 水质回流污染及防止措施--------------------------------------------5
实验三 排水系统演示-----------------------------------------------------------7
实验四 变频气压联合给水-----------------------------------------------------10

实验一 卫生器具安装及管道连接

一、实验目的
1. 掌握卫生器具、管道、配件及新型管材、器具尺寸知识、工作原理。
2. 了解其安装、验收过程、并实际动手操作。
二、管道工基础知识
（一）尺寸常识
水暖管道习惯上沿用英寸（吋）和英分表达管子口径的大小，吋的符号为“″”,在料单或书面上，英分常用分表达，但须注意不十进制，而是1呎＝12吋，1吋＝8分
英制与公制的换算关系： 1吋＝25.4毫米
1. 管道标准化
管道标准化是为了批量生产、减少成本，使管件具有互换性，便于设计和施工。它涉及管道附件和管子的直径、连接尺寸以及压力的标准等。
2. 公称直径：管子和附件的公称直径( 公称通径 )是为了设计、制造和维修的方便而人为规定的一种标准直径，用DN表达，阀门与铸铁管的内径( 管内壁的直径 )与公称直径相等，钢管的公称直径与内径、外径( 管子外壁直径 )不等，尺 .寸单位为毫米。
3. 常用水暖管道的公、英对照：

重点：白铁管，因管壁内外均镀锌呈银白色而得名，也叫镀锌管，常用于工业与民用水管及暗装管道等。
（二） 连接件：管接头(管箍)，外丝接头，活接头(由任)异径管接头(大小头)，内外接头(补心)，弯头，三通，四通，管堵，管帽，法兰盘等。
（三）控制件：截止阀、闸阀、蝶阀、逆止阀(单向阀、止回阀)，浮球阀，底阀，减压阀，疏水器，安全阀，直角阀门，水嘴(水龙头)等。
（四）其他材料
(1) 钢材：圆钢(制作管道吊杆、拉杆常用Ф5～30毫米)，扁钢(制作吊环、卡环、活动支架常用宽×厚20×4～60～6)；角钢(分等边与不等边，常用边宽×厚 25×4～70～6，用于管道支架)；钢板(制作容器、法兰盘，常用厚0.5～30)；槽钢及工字钢(用其高度表达，如10号槽钢即高度为10厘米，均用于管道和设备支架等)。
(2) 填塞材料：缠料(麻，以亚麻最宜作管螺纹的填充材料，生胶带，石棉绳等)；垫料(橡胶板，石棉橡胶板﹤鸡毛纸﹥等)；填塞涂料(铅油，常用白铅油 ﹤白厚漆﹥，铅粉等)。
(3) 防腐涂料：沥青(石油沥青、焦油沥青，后者常涂埋地管)、银粉漆、防锈漆(红丹或樟丹、铅丹、铁红防锈漆等，以红丹防锈性能最佳，做底漆再外涂铁红防锈漆或银粉防锈漆)。 (4) 保温材料：分两部分。保温层材料：石棉、泡沫塑料、聚胺脂发泡管壳等；保护层材料：沥青油毡、玻璃丝布、铝铂布和石棉水泥等。
（五） 常用工具：手锤、管钳、活动扳手、手锯( 钢锯 )，套丝板( 管子铰板 )，割管器( 管子割刀 )，龙门压力( 管台虎钳 )。
三、实验环节
1. 卫生器具、管道、配件及新型管材、器具结识、尺寸知识工作原理（图示见教材）。
2. 演示安装流程、学习管道工基本操作、验收方法；下料、套丝、连接、验收等。
四、思考题
1. DN、PN、d 、D表达含义？如何应用？
2. 简述管道安装流程？

实验二 水质回流污染及防护措施

一、实验目的
1.熟悉水质污染的现象及因素。
2重点掌握水质回流污染现象及防护措施。
3.掌握其他的水质二次污染现象及防护措施。
二、实验基本原理及装置
1.形成回流污染的重要因素
回流污染，即非饮用水或其他液体倒流入生活给水系统导致的污染。
如埋地管道或阀门等连接不严密，平时渗漏，当饮用水断流，管中为负压时，被污染的地下水或阀门井积水会从渗漏处侵入；放水附件如安装不妥，出水口设在卫生器具或用水设备溢流水位下，或溢流管堵塞，而器具或设备中留有污水，给水外网又因事故压力下降，当启动放水附件时，污水会因负压被吸入给水系统；如给水管与大便器（槽）冲洗管直接相连，并用普通阀门控制，当外网压力减少时，启动阀门也会有回流污染现象；饮用水与非饮用水管直接连接，当后者压力大于前者且两管中止回阀或阀门不密闭时，亦可形成回流污染。
2.水质防护措施
给水装置（本实验装置为洗涤池）放水口与溢流水位间应设空气隔断间隙，≥150mm, 或2.5倍放水管口径。
特殊器具（大便器冲洗管等）应设立管道倒流防止器等空气隔断措施。
生活给水如与消防用水共贮一水池（箱）时，生活给水出水管应设虹吸破坏孔（本实验装置）等方式，使水箱的上部生活用水与下部消防贮水经常对流，保持水质新鲜。
三、实验环节
1.实验装置中洗涤池放水龙头安装不妥，放水龙头出水口设在了洗涤池溢流水位以下。
2.操作洗涤池中滞留有污水，使污水位上升至放水龙头出水口20mm以上。
3.关闭实验装置中连接阀门（模拟给水外网因事故压力下降）。
4.启动放水龙头，污水因负压被吸入给水系统，即形成污水倒虹吸回流污染发生过程，图示见教材。
5.演示生活给水与消防用水共贮一水箱时，本实验装置在生活给水出水管设立虹吸破坏孔方式,虹吸管从水箱底部取水，水位下降使水箱的上部生活出水横管上虹吸破坏孔吸入空气而断流，保证下部消防贮水不被他用，又可经常上下对流，保持水质新鲜，从而防止水质二次污染发生。
四、思考题
1.全面系统叙述水质二次污染防护措施（附虹吸破坏管方式图示）

实验三 排水系统演示
一、实验目的
1.掌握排水管系统中横管及立管的水、气流动物理现象。
2.掌握水封的作用及破坏的因素和破环防止措施
二、实验基本原理及装置
1.排水横管内的水流状态
污水由垂直下落进入横管后，横管中的水流状态可分为急流段、水跃及跃后段、逐渐衰弱段。急流段水流速度大，水深较浅，冲刷能力强。急流段末端由于管壁阻力使流速减小，水深增长形成水跃。在水流继续向前运动的过程中，由于管壁阻力，能量减小，水深渐浅，趋于均匀流。
2. 排水横管内的压力
污水垂直下落进入横管形成水跃，管内水位骤升，充满整个管段，使水流中的气体不能自由流动，短期内横管中压力忽然增长。
（1）横支管内压力变化
横支管内压力变化与横支管的位置和是否尚有其他横支管同时排水有关
本实验装置为横支管连接四个座便器，演示中间的座便器忽然排水时，横支管的压力变化。（参见教材中的图示）
横支管内中间水流在其前后形成水跃，气体正压，初期存水弯水位上升，末期存水弯水位因负压抽吸而下降，带走少量水。
横支管的位置在立管上部，且尚有其他横支管同时排水时，在立管上部形成负压，对存水弯抽吸作用，水位因负压抽吸而下降，带走少量水。
横支管的位置在立管底部，且尚有其他横支管同时排水时，初期立管底部内形成正压，存水弯水位上升，末期存水弯水位因负压抽吸而下降，压力趋于稳定。
（2）横干管内压力变化
横干管连接立管和室外检查井，大量上部水流下落时，下部几层横支管内形成正压，存水弯中污水也许喷溅出来。
3. 排水立管内的水流状态
随着流量的不断增长，排水立管内的水流状态重要通过附壁螺旋流、水膜流和水塞流3个阶段。参见教材图示。
附壁螺旋流：水流沿立管内壁周边向下作螺旋运动，水流密实，管内中心气流正常，管内气压稳定。
水膜流：水流形成一定厚度的带有横向隔阂的附壁环状水膜流，管内有气压波动，但不破坏水封。
水塞流：水流形成厚度不断增长形成较稳定的水塞，管内气体压力波动剧烈，水封也许破坏，系统不能正常使用。
4. 水封破坏的因素
自虹吸损失、诱导虹吸损失、静态损失（蒸发和毛细作用）。
5. 水封破环防止措施
稳定立管内压力增大通水能力。
（1）增长水流的局部阻力，如每隔5-6层在立管上设立乙字弯消能。
（2）增长水流的沿程阻力，如增长管内壁粗糙度。
（3）设立专用通气管或吸气阀。
（4）改变横支管与立管连接处的构造形式，取代三通，避免形成水舌或减小水舌面积。
四、实验环节
1.单独启动中间的延时自闭冲洗阀观测横支管中水、气流动现象：冲击流、水跃、抽吸与
回压
2.同时启动三个延时自闭冲洗阀、冲洗水箱观测横干管内压力变化：下部几层横支管内水
封的抽吸正压喷溅等现象
3.由小到大启动冲洗水箱，观测排水立管内的水流状态：
附壁螺旋流 —— 水膜流 —— 水塞流
三、思考题
1.排水管系统中横管及立管的水、气流动物理现象简述。
2.水封破坏因素及防止措施？
3.新型塑料排水立管用于高层建筑时如何防止水封破坏？
变频气压联合供水实验

一、实验目的
1、掌握变频气压供水的节能原理。
2、学会操作编程及设计多种供水方式：零流量、气压、工频、两泵并联、变频、变流稳压等。
3、掌握操作并测定记录性能参数，成果整理，对节能性、二次污染、可靠性、投资、运营维护等进行技术经济比较，并优选出较适合的供水方案。
二、实验环节
1、合上控制柜内总电源断路器，面版自动、手动转换开关置停止，再分别合上各分路电源断路器与二次回路断路器，电源指示灯点亮。
2、自动、手动转换开关置手动、按启停按钮启动水泵运营；运营时工频运营指示灯点亮。顺时针旋钮启停按钮，水泵停止运营。面版操作水泵直接启动时，一般每台泵的启动时间间隔为1至2分钟。（当水泵电机功率大于15KW或降压启动时，请在前一台泵启动完毕后再启动后一台泵。）
3、转换开关置自动，控制柜按程序控制规定合面版用备转换开关指定的泵，根据控制柜工作原理，通过程序控制泵组按管网流量合设定压力自动运营。
当设备附带一至二台小泵时，启动由小泵开始，小泵流量已满足规定，则在小泵之间切换。小泵流量局限性，启动主泵运营。在系统减低至小流量时转小泵运营。无小泵时主泵运营。增压内置开关，工作压力增长10%且变频泵不自动停止运营。
4、控制柜作为消防使用时，在自动状态下间隔5~15天，主备泵会以额定转速60%的速度，每台运营5分钟（同时可为用户提供电磁阀开关信号）。
5、故障指示灯点亮时，及时查明故障因素，排除故障后再自动运营。
6、采用双电源控制时，当外电源发生故障时，自动切换至备用电源工作，外电源恢复后，自动恢复至主电源供电。
7、手动切换至变流稳压泵的启动状态，测定其工况特性曲线。
8、了解目前国内先进的供水技术的方向——无负压（叠压）管网增压给水设备的原理及应用。

三、思考题
1、全面系统叙述几种给水方式原理（附图示）。
2、分析上述几种给水方式的技术经济特点。
3、变流稳压泵的工况特性在消防给水系统中的实际应用。