流體輸配管網(wǎng)（第3版）

序

第3 版前言

第2 版前言

第1 版前言

編者的話

第1 章　流體輸配基礎(chǔ) 1

1. 1　有壓管網(wǎng)水力計算基礎(chǔ) 1

1. 1. 1　枝狀管網(wǎng)與環(huán)狀管網(wǎng) 1

1. 1. 2　小密度差管流流動 10

1. 2　無壓流動基礎(chǔ)———明渠均勻流 13

1. 2. 1　概述 13

1. 2. 2　明渠均勻流的計算公式 15

1. 2. 3　明渠水力最優(yōu)斷面和允許流速 18

1. 2. 4　明渠均勻流水力計算的基本

問題 20

1. 2. 5　無壓圓管均勻流的水力計算 23

1. 2. 6　滲流簡介 26

思考題與習(xí)題 29

第2 章　泵與風(fēng)機的理論基礎(chǔ) 30

2. 1　泵與風(fēng)機的分類及性能參數(shù) 30

2. 1. 1　常用泵與風(fēng)機的分類 30

2. 1. 2　泵與風(fēng)機的性能參數(shù) 30

2. 2　離心式泵與風(fēng)機的基本方程———歐拉

方程 32

2. 2. 1　能量轉(zhuǎn)換與遷移 33

2. 2. 2　理想葉輪　速度三角形 33

2. 2. 3　理想葉輪歐拉方程 35

2. 2. 4　實際葉輪歐拉方程 35

2. 2. 5　理論揚程HT 之組成 37

2. 3　實際葉輪的理論性能曲線 37

2. 3. 1　葉型及其對性能的影響 37

2. 3. 2　實際葉輪的理論流量-壓頭曲線與

流量-功率曲線 39

2. 4　泵與風(fēng)機的實際性能曲線 40

2. 4. 1　水力損失 41

2. 4. 2　容積損失 42

2. 4. 3　機械損失 43

2. 4. 4　泵與風(fēng)機的全效率 43

2. 4. 5　泵與風(fēng)機的性能曲線 44

2. 5　相似律與比轉(zhuǎn)速 45

2. 5. 1　泵與風(fēng)機的相似律 45

2. 5. 2　風(fēng)機的無量綱性能曲線 47

2. 5. 3　比轉(zhuǎn)速 49

2. 6　其他常用流體機械 52

2. 6. 1　軸流式風(fēng)機 52

2. 6. 2　貫流式風(fēng)機 54

2. 6. 3　往復(fù)泵與真空泵 55

2. 6. 4　深井泵與旋渦泵 56

2. 6. 5　常用壓縮機 57

2. 7　相似律的實際應(yīng)用 62

2. 7. 1　當(dāng)被輸送流體的密度改變時性能

參數(shù)的換算 62

2. 7. 2　當(dāng)轉(zhuǎn)速改變時性能參數(shù)的換算 63

2. 7. 3　泵葉輪切削———僅葉輪直徑D

改變的換算 63

2. 7. 4　當(dāng)葉輪直徑和轉(zhuǎn)速都改變時性能

曲線的換算 63

思考題與習(xí)題 64

第3 章　冷、熱水循環(huán)管路 67

3. 1　水的自然循環(huán) 67

3. 1. 1　自然(重力) 管流水力特征 67

3. 1. 2　自然(重力) 循環(huán)熱水系統(tǒng)的

工作原理 68

3. 1. 3　自然循環(huán)熱水系統(tǒng)的形式和

特點 68

3. 1. 4　自然循環(huán)熱水系統(tǒng)的作用壓力 69

3. 2　水的機械循環(huán) 74

目錄Ⅺ

3. 2. 1　機械循環(huán)水力特征 75

3. 2. 2　機械循環(huán)水系統(tǒng)的工作原理 75

3. 2. 3　機械循環(huán)水系統(tǒng)形式 76

3. 2. 4　高層建筑水系統(tǒng)的特殊問題 82

3. 3　水循環(huán)系統(tǒng)管路水力計算 84

3. 3. 1　循環(huán)管路水力計算的原理 84

3. 3. 2　室內(nèi)熱水循環(huán)管路水力計算的

任務(wù)和方法 88

3. 3. 3　自然循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的水力

計算 90

3. 3. 4　機械循環(huán)熱水供暖系統(tǒng)的水力

計算 95

3. 3. 5　不等溫降法水力計算 104

3. 3. 6　室外熱水供熱管網(wǎng)的水力計算 112

3. 3. 7　空調(diào)冷凍水系統(tǒng)的水力計算 115

3. 3. 8　冷卻水系統(tǒng)的水力計算 117

思考題與習(xí)題 119

第4 章　蒸汽管網(wǎng) 124

4. 1　室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的水力特征與基本

形式 124

4. 1. 1　蒸汽管路系統(tǒng)的水力特征 124

4. 1. 2　室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的形式 125

4. 2　室內(nèi)蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水 127

4. 2. 1　低壓蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水 127

4. 2. 2　中壓蒸汽管路系統(tǒng)的凝結(jié)水 129

4. 3　室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算 131

4. 3. 1　室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力

計算方法 131

4. 3. 2　室內(nèi)低壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力

計算例題 132

4. 4　室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力計算 134

4. 4. 1　室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力

計算方法 134

4. 4. 2　室內(nèi)中壓蒸汽管路系統(tǒng)的水力

計算例題 135

4. 5　室外高壓蒸汽管網(wǎng)的水力計算 137

4. 6　凝結(jié)水管網(wǎng)的水力計算方法 138

4. 7　凝結(jié)水管網(wǎng)的水力計算例題 141

思考題與習(xí)題 146

第5 章　建筑給水排水網(wǎng)路基礎(chǔ) 148

5. 1　建筑給水管網(wǎng)的水力計算基礎(chǔ) 148

5. 1. 1　給水系統(tǒng)及其分區(qū)與給水方式 148

5. 1. 2　給水管網(wǎng)計算 150

5. 2　建筑排水網(wǎng)路 162

5. 2. 1　建筑排水網(wǎng)路組成 162

5. 2. 2　建筑排水網(wǎng)路計算 165

5. 2. 3　建筑雨水排水與高層建筑排水

概述 173

5. 3　消防給水管網(wǎng) 174

5. 3. 1　消火栓給水系統(tǒng)管網(wǎng) 174

5. 3. 2　自動噴水滅火系統(tǒng)管網(wǎng)及水力

計算 179

5. 4　建筑內(nèi)部熱水管網(wǎng) 185

5. 4. 1　熱水供應(yīng)系統(tǒng)分類、組成與供水

方式 185

5. 4. 2　熱水系統(tǒng)管網(wǎng)計算 186

思考題與習(xí)題 200

第6 章　氣體流動及其網(wǎng)絡(luò) 201

6. 1　通風(fēng)空調(diào)管路 201

6. 1. 1　氣體輸配管網(wǎng)形式與裝置 201

6. 1. 2　通風(fēng)管道阻力計算 203

6. 1. 3　均勻送風(fēng)管道設(shè)計計算 220

6. 2　氣力輸送系統(tǒng)的設(shè)計計算 225

6. 2. 1　氣固兩相流的特征 225

6. 2. 2　氣力輸送系統(tǒng)設(shè)計的主要參數(shù) 227

6. 2. 3　氣力輸送系統(tǒng)的阻力計算 229

6. 3　燃氣管網(wǎng)水力計算基礎(chǔ) 234

6. 3. 1　水力計算基本公式 234

6. 3. 2　摩阻系數(shù)λ 235

6. 3. 3　實用的水力計算公式 237

6. 3. 4　燃氣管道水力計算圖 239

6. 3. 5　壓力修正系數(shù) 242

6. 3. 6　局部阻力 243

6. 3. 7　附加壓力 245

6. 3. 8　管道的當(dāng)量管徑和當(dāng)量長度 245

6. 3. 9　燃氣管道總壓力和壓力降分配 247

6. 3. 10　管道計算 250

思考題與習(xí)題 263

第7 章　其他管網(wǎng)系統(tǒng) 264

7. 1　壓縮空氣管網(wǎng) 264

7. 1. 1　壓縮空氣消耗量 264

7. 1. 2　壓縮空氣管網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)計容量的

確定 265

7. 1. 3　壓縮空氣管網(wǎng)系統(tǒng) 266

7. 1. 4　管道的水力計算 268

7. 2　其他消防系統(tǒng)管網(wǎng) 270

Ⅻ　流體輸配管網(wǎng)　第3 版

7. 2. 1　泡沫滅火系統(tǒng) 270

7. 2. 2　二氧化碳滅火系統(tǒng) 272

7. 2. 3　鹵代烷滅火系統(tǒng) 273

7. 3　制冷工藝管道 274

7. 3. 1　制冷工藝管道的特征 274

7. 3. 2　管徑的確定方法 276

思考題與習(xí)題 280

第8 章　泵、風(fēng)機與管網(wǎng)系統(tǒng)匹配 281

8. 1　管網(wǎng)系統(tǒng)壓力分布及管路性能曲線 281

8. 1. 1　管路特性曲線 281

8. 1. 2　泵、風(fēng)機與管網(wǎng)匹配的工作點 283

8. 1. 3　運行工況的穩(wěn)定性 284

8. 1. 4　泵與風(fēng)機的喘振及其預(yù)防 285

8. 1. 5　系統(tǒng)效應(yīng)的影響 285

8. 1. 6　泵或風(fēng)機聯(lián)合運行及工況分析 287

8. 2　管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力分布 291

8. 2. 1　管網(wǎng)壓力分布圖的作用及繪制

方法 291

8. 2. 2　液體管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力分布 292

8. 2. 3　氣體管網(wǎng)系統(tǒng)的壓力分布 300

8. 3　管網(wǎng)系統(tǒng)的工況調(diào)節(jié) 302

8. 3. 1　管網(wǎng)系統(tǒng)的水力工況分析 302

8. 3. 2　泵與風(fēng)機的工況調(diào)節(jié) 304

8. 4　泵與風(fēng)機的選用和安裝 312

8. 4. 1　常用泵的性能及選用原則 312

8. 4. 2　常用風(fēng)機的性能及適用范圍 313

8. 4. 3　泵與風(fēng)機的選用原則 314

8. 5　泵與風(fēng)機的安裝與運行 321

8. 5. 1　泵的汽蝕與吸上真空度 321

8. 5. 2　泵與風(fēng)機的安裝 329

8. 5. 3　泵與風(fēng)機的運行 331

思考題與習(xí)題 335

第9 章　管網(wǎng)水力計算的計算機方法 337

9. 1　圖論基礎(chǔ) 337

9. 1. 1　圖的概念 337

9. 1. 2　圖的矩陣表示 338

9. 2　管網(wǎng)水力計算及水力工況的計算機

分析 343

9. 2. 1　流體輸配管網(wǎng)的基礎(chǔ)參數(shù) 343

9. 2. 2　節(jié)點流量平衡方程 346

9. 2. 3　回路壓力平衡方程 349

9. 2. 4　泵與風(fēng)機性能曲線的代數(shù)方程 350

9. 2. 5　流體輸配管網(wǎng)中的流量分配

規(guī)律 352

9. 2. 6　流體管網(wǎng)水力計算的計算機分析

步驟和實例 354

9. 3　輸配管網(wǎng)調(diào)節(jié)的計算機分析 361

9. 3. 1　管網(wǎng)的調(diào)節(jié)方法 361

9. 3. 2　管網(wǎng)流體的穩(wěn)定性及其判別 362

思考題與習(xí)題 363

附錄　某師范學(xué)院供暖系統(tǒng)水力計算———

以Excel 作為水力計算工具

示例 365

參考文獻 3702100433B

本書在第2版基礎(chǔ)上，根據(jù)學(xué)科發(fā)展、規(guī)范變化、教學(xué)需求等更新和完善了相關(guān)內(nèi)容。本書系統(tǒng)介紹了建筑物內(nèi)部及其小區(qū)各專業(yè)工種(供暖、建筑給水排水、通風(fēng)及燃氣、消防與滅火、空壓與制冷系統(tǒng)等)的配管設(shè)計方法、水力計算原理與方法等,分析了建筑流體管網(wǎng)的共性,如枝/環(huán)狀管網(wǎng)水力計算基本理論與方法、計算機分析、管網(wǎng)壓力分析、流體機械及其與管網(wǎng)的匹配等,同時還就專業(yè)分工的具體特點兼顧了供暖、通風(fēng)、建筑給水排水、消防及燃氣水力計算的相對獨立性。增加了離心式壓縮機與離心式水泵的喘振對比分析，補充了一個附錄——某供暖系統(tǒng)水力計算實例。

第1章 流體輸配管網(wǎng)的功能與類型

1.1 氣體輸配管網(wǎng)的功能與類型

1.2 液體輸配管網(wǎng)的功能與類型

1.3 相變流或多相流管網(wǎng)的功能與類型

1.4 流體輸配管網(wǎng)的基本功能、基本組成與基本類型

思考題與習(xí)題

第2章 氣體管網(wǎng)水力特征與水力計算

2.1 氣體管流水力特征

2.2 流體輸配管網(wǎng)水力計算的基本原理和方法

2.3 氣體輸配管網(wǎng)水力計算

思考題與習(xí)題

第3章 液體管網(wǎng)水力特征與水力計算

3.1 閉式液體管網(wǎng)水力特征與水力計算

3.2 開式液體管網(wǎng)水力特征與水力計算

思考題與習(xí)題

第4章 多相流管網(wǎng)水力特征與水力計算

4.1 液氣兩相流管網(wǎng)水力特征與水力計算

4.2 汽液兩相流管網(wǎng)水力特征與水力計算

4.3 氣固兩相流管網(wǎng)水力特征與水力計算

4.4 枝狀管網(wǎng)水力共性與水力計算通用方法

思考題與習(xí)題

第5章 泵與風(fēng)機的理論基礎(chǔ)

5.1 離心式泵與風(fēng)機的基本結(jié)構(gòu)

5.2 離心式泵與風(fēng)機的工作原理及性能參數(shù)

5.3 離心式泵與風(fēng)機的基本方程——歐拉方程

5.4 泵與風(fēng)機的損失與效率

5.5 性能曲線及葉型對性能的影響

5.6 相似律與比轉(zhuǎn)數(shù)

5.7 其他常用泵與風(fēng)機

思考題與習(xí)題

第6章 泵、風(fēng)機與管網(wǎng)系統(tǒng)的匹配

6.1 泵、風(fēng)機在管網(wǎng)系統(tǒng)中的工作狀態(tài)點

6.2 泵、風(fēng)機的工況調(diào)節(jié)

6.3 泵、風(fēng)機的安裝位置

6.4 泵、風(fēng)機的選用

思考題與習(xí)題

第7章 枝狀管網(wǎng)水力工況分析與調(diào)節(jié)

7.1 管網(wǎng)系統(tǒng)壓力分布

7.2 調(diào)節(jié)閥的節(jié)流原理與流量特性

7.3 調(diào)節(jié)閥的選擇

7.4 管網(wǎng)系統(tǒng)水力工況分析

7.5 管網(wǎng)系統(tǒng)水力平衡調(diào)節(jié)

思考題與習(xí)題

第8章 環(huán)狀管網(wǎng)水力計算與水力工況分析

8.1 管網(wǎng)圖及其矩陣表示

8.2 恒定流管網(wǎng)特性方程組及其求解方法

8.3 環(huán)狀管網(wǎng)的水力計算

8.4 環(huán)狀管網(wǎng)的水力工況分析與調(diào)節(jié)

8.5 角聯(lián)管網(wǎng)的流動穩(wěn)定性及其判別式

思考題與習(xí)題

附錄 局部阻力系數(shù)表

參考文獻 2100433B

本書第2版自2008年問世至今已經(jīng)走過6個年頭，承蒙很多高校材料力學(xué)教學(xué)第一線的老師和同學(xué)以及業(yè)余讀者的關(guān)愛和支持，已經(jīng)連續(xù)印刷了10次。 2012年獲得清華大學(xué)優(yōu)秀教材特等獎；同年，相應(yīng)的教學(xué)成果獲得北京市高等學(xué)校優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎。2012年本書第3版被列入 “十二五”普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材；2013年被批準(zhǔn)為清華大學(xué)“985”三期名優(yōu)教材建設(shè)項目立項。

最近的6年里，著者秉承不斷提高課程重量、著力培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維能力的教育與教學(xué)理念，先后在清華大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、北京工業(yè)大學(xué)以及北京郵電大學(xué)從事“材料力學(xué)”研究型教學(xué)的研究與實踐，堅持全過程講授這門課程，授課對象每年約200名。在同事和同學(xué)們的支持與幫助下，對于教育和教學(xué)改革又有了一些新的體會和收獲。材料力學(xué)（第3版）將著重反映6年來我們在研究型教學(xué)方面所取得的成果。主要有: 怎樣在基于普遍提高教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力；怎樣提高課程的吸引力，增強課程教學(xué)的學(xué)術(shù)性；怎樣挖掘基本教學(xué)內(nèi)容的深度；怎樣對傳統(tǒng)內(nèi)容中的某些概念、理論和方法加以改革和更新，突出挑戰(zhàn)性?；诖耍緯?版修訂的主要內(nèi)容有以下幾方面。

第一，調(diào)整了部分章節(jié)，將材料的力學(xué)性能從“第2章 軸向載荷作用下桿件的材料力學(xué)問題”中獨立出來，形成“第3章 常溫靜載下材料的力學(xué)性能”； 重寫了“剪力圖與彎矩圖”作為第6章；將原來的第6章分為3章: “第7章 平面彎曲正應(yīng)力分析與強度設(shè)計”和“第8章 彎曲剪應(yīng)力分析與彎曲中心的概念”以及“第9章 斜彎曲、彎曲與拉伸或壓縮同時作用時的應(yīng)力計算與強度設(shè)計”；將原來的第8章分為: “ 應(yīng)力狀態(tài)與應(yīng)變狀態(tài)分析”和“一般應(yīng)力狀態(tài)下的強度設(shè)計準(zhǔn)則及其工程應(yīng)用”，分別列為第11章和12章；將原來的12章也分為兩章: “動載荷與動應(yīng)力概述”和“疲勞強度與構(gòu)件壽命估算概述”，分別列為第16章和第17章。

第二，增加了部分教學(xué)內(nèi)容，主要有: 部分非金屬材料的力學(xué)性能；梁的位移疊加法中的逐段剛化法；應(yīng)變分析；細長壓桿實驗結(jié)果；線性累積損傷與疲勞壽命估算等。

第三，將力系簡化的方法引入橫截面的內(nèi)力分析，改革傳統(tǒng)剪力圖與彎矩圖的畫法。

第四，正確處理變形與位移概念的聯(lián)系與區(qū)別，將確定梁的轉(zhuǎn)角和撓度的章節(jié)名改為“梁的位移分析與剛度設(shè)計”。

第五，在部分章節(jié)引入“反問題”: 相對于正問題，反問題的解答不是唯一的，通過對于反問題的思考，一方面可以加深對于正問題的理解；另一方面可以激勵創(chuàng)新思維。

第六，在部分章節(jié)設(shè)計了“開放式思維案例”作為學(xué)生課外學(xué)習(xí)和研究的資源。最近幾年的教學(xué)實踐表明，這對于刺激思維鼓勵創(chuàng)新是一種有效的措施。材料力學(xué)（第3版）第七，增加了若干工程案例以及災(zāi)難性工程事故的力學(xué)解析。

第八，增加和改變了部分例題和習(xí)題。

隨著課程研究型教學(xué)在更多高校開展、深入和發(fā)展，材料力學(xué)的課程教學(xué)以及教材建設(shè)還會遇到一些新問題，我們將一如既往地堅持“在教學(xué)中研究，在研究中教學(xué)”，以不斷提高人才培養(yǎng)質(zhì)量為己任，在教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，不斷提高材料力學(xué)教材的質(zhì)量。

這一版的初稿于2012年下半年—2013年上半年在國內(nèi)完成；2013年7—8月在加拿大多倫多定稿。定稿期間，得到旅加的趙淵先生和范心明女士的大力支持和協(xié)助，在本書出版之際，著者謹(jǐn)表誠摯謝意。

誠摯地感謝廣大讀者對本書的關(guān)愛，希望大家對本書的缺點和不足提出寶貴意見。

范欽珊2014.1.11

• 課程資源

《建筑CAD（第3版）》數(shù)字課程的數(shù)字化資源為教材配套圖紙CAD文件、工程案例、拓展模塊等。

《建筑CAD（第3版）》配有二維碼資源。