排水管道系统水气流动规律

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：因静态和动态原因造成存水弯内水封高度减小，不足以抵抗管道内允许的压力变化值时，管道内气体进入室内的现象称为水封破坏。

1.建筑内部排水的流动特点

水量和气压变化幅度大：排水历时短，瞬间流量大，流量时有时无，时小时大。卫生器具不排水时，排水管道中是气体；排水时若瞬间排水量比较大，管道内的气压会有较大幅度的变化。

流速变化剧烈：横管和立管交替连接，水流由横管流入立管中时，水流在重力作用下加速下降，气水混合；立管底部水流进入排水横干管时，水流突然改变方向，速度骤然减小，同时发生气水分离。

事故危害大：室内污废水中含有部分固体杂质，容易使管道排水不畅，堵塞管道，造成污水外溢，污染室内环境；管道内排水不畅或气压波动时，有毒有害气体可能排入室内，污染空气，危害人体健康。

2.水封的作用及其破坏原因

水封是设在卫生器具排水口下，用来抵抗排水管内气压变化，防止排水管道系统中气体窜入室内一定高度的水柱，通常用存水弯来实现。存水弯中的水柱高度h称为水封高度。一般将水封高度定为50～100mm。如果水封高度太大，则污水中固体杂质容易沉积在存水弯底部，堵塞管道；如果水封高度太小，则抵抗管内压力变化的能力差。

因静态和动态原因造成存水弯内水封高度减小，不足以抵抗管道内允许的压力变化值时（一般为±25mmH₂O），管道内气体进入室内的现象称为水封破坏。在一个排水系统中，只要有一个水封被破坏，整个系统的平衡就会被打破。水封的破坏与存水弯内水量损失有关。水封水量损失越多，水封高度越小，抵抗管内压力波动的能力越弱。造成水封水量损失的原因主要有：

（1）静态损失：卫生器具较长时间不使用，由于蒸发作用、纤维和毛发产生毛细作用造成的水量损失。

（2）自虹吸损失：卫生设备在瞬时大流量排水的情况下，存水弯自身充满而形成虹吸，排水结束后，存水弯内水封的实际高度低于应有的高度。

（3）诱导虹吸损失：当管道系统内其他卫生器具大量排水时，系统内压力发生变化，使存水弯的水上下振动，引起水量损失。

3.横管内的水流流态

横管中的水流流态可分为急流段、水跃及跃后段、逐渐衰减段。急流段水流速度大，冲刷能力强。急流段末端由于管壁阻力使流速减小，水深增加形成水跃。在水流继续向前运动的过程中，由于管壁阻力，能量逐渐减小，水深逐渐减小，趋于均匀流。

4.立管内的水流流态

随着立管中排水流量的不断增加，立管中水流状态主要经过附壁螺旋流、水膜流、水塞流。

（1）附壁螺旋流当排水量较小时（充水率小于1/4），由于管壁的粗糙对水流的摩擦阻力作用，水流附壁螺旋下降，立管中心气流正常，管内气压稳定。

（2）水膜流随着水量的增加（充水率在1/4～1/3之间），由于空气阻力和管壁摩擦力的共同作用，水流沿管壁作下落运动，形成有一定厚度的带有横向隔膜的附壁环状水膜流。在向下运动过程中，隔膜下部管内压力不断增大，压力达到一定值时，管内气体将横向隔膜冲破，管内气压又恢复正常。在继续下降的过程中，又形成新的横向隔膜，横向隔膜的形成与破坏交替进行。在水膜流阶段，立管内气压有波动，但其变化不会破坏水封。

（3）水塞流当水量继续增加（充水率超过1/3），水膜厚度不断增加，当隔膜下部的压力不能冲破隔膜时，即形成较稳定的水塞流。水塞下面排气不畅，形成正压，水塞上面补气不足，被抽吸而形成负压。当管内气压波动大于±245Pa时，就会形成正压喷溅或负压抽吸而破坏水封。

排水管道系统水气流动规律

相关推荐