孟文芳編
城市建設學院綜合實驗室
實驗一、消防滅火系統演示實驗
一、實驗目的
1、認識消火栓滅火系統和自動噴淋滅火系統的組成構件及其作用。
2、掌握充實水柱長度的概念。
3、掌握自動噴淋滅火系統的工作原理。
二、實驗原理及裝置
建築消防系統根據使用滅火劑的種類和滅火方式可分為下列3種滅火系統。
(1)消火栓給水系統，
(2)自動噴水滅火系統。
(3)其他使用非水滅火劑的固定滅火系統，如二氧化碳滅火系統、乾粉滅火系統和其他氣體滅火系統等。
（一）消火栓給水系統
1．消火栓給水系統的組成
建築消火栓給水系統一般由水槍、水帶、消火栓、消防管道、消防水池、高位水箱、水幫浦接合器及增壓水幫浦等組成。
消火栓裝置由水槍、水帶和消火栓組成，均安裝於消火栓箱內。
消火栓均為內扣式介面的球形閥式龍頭，有單出口和雙出口之分。
2、充實水柱長度的概念
消火栓裝置的水槍射流滅火．需要有一定強度的密實水流才能有效地撲滅火災。
由水槍噴嘴起到射流90%的水柱水量穿過直徑380mm圓孔處的一段射流長度稱為充實水柱長度。
3、消火栓給水系統實驗裝置
（二）自動噴水滅火系統
自動噴水滅火系統是一種在發生火災時，能自動開啟噴頭噴水滅火並同時發出火警訊號的消防滅火設施。
1、自動噴水滅火系統的組成
自動噴水滅火系統由水源、加壓貯水裝置、噴頭、管網、報警裝置等組成。
2、濕式自動噴水滅火系統的工作原理
管網中充滿有壓水，當建築物發生火災，火點溫度達到開啟閉式噴頭時，噴頭出水滅火，管道中的水產生流動，引起水流指示器中槳片隨水流而動作，接通延時電路20~30s之後，繼電器觸電吸合發出區域水流電訊號，送至消防控制室。濕式報警閥開啟向著火點供水滅火並傳遞控制訊號至控制系統，與此同時，灌滿延遲器後啟動水力警鈴直接發出報警訊號，同時壓力開關向消防控制室傳送電訊號並啟動消防水幫浦，噴水滅火。
3、濕式自動噴水滅火系統實驗裝置
三、實驗步驟
點火至噴頭爆裂出水，觀察模組工作的先後順序。
四、實驗報告要求
實驗報告應反映出以下主要內容：
1、消火栓滅火系統和自動噴淋滅火系統的組成及其構件作用。
2、充實水柱長度的概念。
3、簡述自動噴淋滅火系統的工作原理。
4、繪製自動噴淋滅火系統的系統圖。
實驗二、建築給水排水演示實驗
一、實驗目的
1、認真觀察排水橫管和立管中的水流狀態，通過實驗現象掌握橫管和立管內的氣壓變化。
2、通過觀察實驗現象深刻理解排水立管通氣不暢產生的危害。
二、實驗理論與裝置
（一）橫管內水流狀態及壓力變化
1、橫管內水流狀態
汙水由豎直下落進入橫管後，橫管中的水流狀態可分為急流段、水躍及躍後段、逐漸衰減段，如圖所示。
2、橫管內壓力變化
豎直下落的大量汙水進入橫管形成水躍，管內水位驟然上公升，以至充滿整個管道斷面，使水流中挾帶的氣體不能自由流動，短時間內橫管中壓力突然增加。
3、橫支管內壓力變化
排水橫支管內壓力的變化與排水橫支管的位置（立管的上部還是下部）和是否還有其他橫支管同時排水有關。橫支管連線a、b、c三個衛生器具，中間衛生器具b突然排水時，分三種情況分析橫支管內壓力的變化情況。
（1）立管內沒有其他排水情況下橫支管內流態和壓力變化
在與衛生器具b連線處的排水橫支管內，水流呈八字形，在其前後形成水躍。因ab段內氣體不能自由流動，形成正壓，使a衛生器具存水彎進水端水面上公升；因沒有其他橫支管排水，立管上部與大氣相通，bd段氣體可以自由流動，管內壓力變化很小，c衛生器具存水彎進水端水面較穩定。隨著b衛生器具排水量逐漸減少，在橫支管坡度作用下，水流向d點作單向運動，a點形成負壓抽吸，帶走少量水，使存水彎水面下降。
（2）立管內有其他排水情況下上部橫支管內流態和壓力變化
當排水橫支管位於立管的上部，且立管內同時還有其他排水時，在立管上部和bd段內形成負壓，對b衛生器具的排水有抽吸作用，減弱了ab段的正壓；c衛生器具存水彎進水段水面下降，帶走少量水。在b衛生器具排水末期，三個衛生器具存水彎進水端水面都會下降。
（3）立管內有其他排水情況下下部橫支管內流態和壓力變化
若排水橫支管位於立管的底部，立管內同時還有其他排水，在立管底部和bd 段內形成正壓，即阻礙b衛生器具排水，又使a和c衛生器具存水彎進水端水面公升高；其他衛生器具排水結束後，三個衛生器具存水彎進水端水面下降，橫支管內壓力趨於穩定。
（二）立管內水流狀態及壓力變化
1、立管內水流狀態
排水立管上接各層的排水橫支管，下接橫幹管或排出管，立管內水流呈豎直下落流動狀態，水流能量轉換和管內壓力變化很劇烈。
單一橫支管排水時，隨著流量的不斷增加，立管中水流狀態主要經過附壁螺旋流、水膜流和水塞流3個階段。
2、立管內壓力變化
汙水由橫支管進入立管豎直下落過程中會夾帶一部分氣體一起向下流動，若不能及時補充帶走的氣體，在立管的上部會形成負壓。夾氣水流進入橫幹管後，因流速減小，夾帶的氣體析出，水流形成水躍，充滿橫幹管斷面，從水中分離出的氣體不能及時排走，在立管的下部和橫幹管內會形成正壓。沿水流方向，立管中的壓力由負到正，由小到大逐漸增加，零壓點靠近立管底部。
最大負壓發生在排水的橫支管下部，最大負壓值的大小，與排水的橫支管高度、排水量大小和通氣量大小有關。排水的橫支管距立管底部越高，排水量越大，通氣量越小，形成的負壓越大。
（三）建築給水排水演示實驗裝置
三、實驗步驟
所有演示過程均需首先啟動水幫浦把頂部水箱灌滿，關停水幫浦。
1、用手拉左側水箱拉繩使水箱出水，觀察橫管內水流狀態。
2、用手拉左側第二個水箱拉繩使水箱出水，觀察立管內水流狀態。
3、用手拉左側第
二、三個水箱拉繩使水箱出水，迅速用手拉右側第二個水箱拉繩使水箱出水，觀察右側橫支管管內八字流狀態及水箱下部存水彎內水面變化情況。
4、同時用手拉所有水箱拉繩使全部水箱同時出水，觀察測壓管內液面變化情況。
四、實驗報告要求
實驗報告應包括以下主要內容：
1、簡述排水橫管和立管中的水流狀態，並分析橫管和立管內的氣壓變化。
2、繪製建築給水排水演示實驗裝置的系統圖。
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