一种建筑排水实验系统及方法

本发明涉及径流量变化分析，具体涉及一种建筑排水实验系统及方法。

背景技术：

1、在建筑物中，排水系统由不同的产品、部件、管道而组成，因此排水系统的性能不仅会受到产品、管材本身的性能影响，更会受到其组合使用、多种变化的影响。如何评判排水系统的性能，是建筑行业最为困惑的问题。

2、目前，与室外排水相比，建筑内部横管与立管交替连接，当水流由横管进入立管时，流速急骤增大，水气混合，建筑内部排水管网接纳的排水量少，且不均匀，排水历时短，高峰流量时可能充满整个管道断面，当建筑内部排水不畅时，污水会外溢到室内地面，导致管内气压波动，有毒有害气体进入房间，直接危害人体健康，影响室内环境卫生，造成的事故危害性大，因此，缺乏建筑内部排水管系中的水气流动规律的研究。

技术实现思路

1、针对上述领域中存在的问题，本发明提出了一种建筑排水实验系统及方法，解决了缺乏建筑内部排水管系中的水气流动规律的研究的技术问题。

2、为解决上述技术问题，本发明公开了一种建筑排水实验系统及方法，包括高墙：

3、所述高墙的一侧布设有排水立管，所述排水立管的侧面通过三通连接件连通有专用通气管，所述排水立管的顶端与所述专用通气管的连接出通过三通连接件连通有伸顶通气管，所述排水立管靠近所述专用通气管的一侧设有多个气压传感器；

4、所述排水立管的一侧连通有排水横管，所述排水横管的进水端连接有第一水箱，所述第一水箱由第一浮球阀控制进水，所述排水横管的出水端设有电磁阀，所述电磁阀的输出端连接有超声波流量仪；所述第一浮球阀后设有一个联动水箱，用于存储颜料，随浮球阀联动；

5、所述排水横管的下方设置有多个排水横支管，且均与所述排水立管的一侧连通，每个所述排水横支管的上方均设置有多个第二水箱，每个所述第二水箱均由第二浮球阀控制进水，每个所述第二水箱的底端连接有存水弯，每个所述第二水箱通过所述存水弯均与所述排水横支管连通；

6、所述第一水箱和第二水箱的水均通过给水总阀提供进水，所述给水总阀的出水端设有闸阀，用于控制所述第一水箱和第二水箱的出水量；

7、所述排水立管的底部连通有排出管，所述排出管的出水端连通有排水沟，用于将排水立管、排水横管和多个排水横支管的水排入所述排水沟；通过所述多个气压传感器和超声波流量仪的测量数据。

8、优选地，所述排水立管、专用通气管、伸顶通气管、排水横管、存水弯和多个排水横支管均为透明材料。

9、优选地，所述存水弯为s形存水弯，所述存水弯的水封高度范围为50～100mm。

10、优选地，所述第一水箱为50l，所述第二水箱为10l。

11、优选地，还包括一种建筑排水实验系统的实验方法，具体步骤包括：

12、根据气压传感器和超声波流量仪的测量数据，确定参数变量；

13、得到参数变量，进行排水实验，控制第一浮球阀放水至所述第一水箱，观察水舌现象的排水流量的形态变化，在排水横管与排水立管连接处短时间内形成水舌现象；控制第一电磁阀放水至第一水箱，观察排水横管与排水立管中水流状态的变化，形成水膜流；

14、在形成所述水膜流状态下，通过多个气压传感器测量排水立管对应位置的压力pi，通过超声波流量仪测量排水流量q，代入公式，得到空气阻力系数β，从而计算出水舌的阻力系数k：

15、

16、

17、其中，ρ为水的密度，ξ为局部阻力、λ为管道沿程阻力系数、l为管径，kp为管道壁粗糙高度，dj为管道内径；

18、更换三通连接件为不同的三通管件，重复上述步骤计算对应水舌的阻力系数k，比较不同的三通管件条件下水舌的阻力系数k值大小，并分析其原因，研究排水实验的水气流动规律。

19、优选地，所述不同的三通管件包括偏心三通管件和特制配件三通管件。

20、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

21、1.本发明通过安装超声波流量仪和气压传感器实现对建筑排水系统管道内气水流动规律进行定量的研究和验证，解决了水膜流设计流态下建筑排水立管最大排水量的测量实验问题，解决了水舌系统、水膜流水膜厚度和管道内气压测量的问题；通过安装电磁阀和闸阀双重措施保障实验过程的水流流量大小的控制问题。

22、2.本发明通过采用透明管材解决了管道内气水直观的流动动态现象，能够直观观察到建筑排水系统管道内水流形态，演示立管管道内水流流态(附壁螺旋流、水膜流，水塞流)，演示排水横管水封诱导虹吸破坏，可以演示排水横支管的水跃现象，演示排水横管进入排水立管连接处的水舌现象。

23、3.通过可更换的部件实现装置的多功能性，通过更换部件演示无通气管系统，伸顶通气管系统和专用通气管系统三种建筑排水系统的排水能力和通气的关系。

24、4.通过设置是建筑排水系统1：1全比例尺寸的实验装置，是实验场景的真实演绎，具有直观性和真实性，所见即所得。

技术特征：

1.一种建筑排水实验系统，包括高墙(1)，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的一种建筑排水实验系统，其特征在于，所述排水立管(2)、专用通气管(3)、伸顶通气管(4)、排水横管(5)、存水弯(12)和多个排水横支管(13)均为透明材料。

3.根据权利要求1所述的一种建筑排水实验系统，其特征在于，所述存水弯(12)为s形存水弯，所述存水弯(12)的水封高度范围为50～100mm。

4.根据权利要求1所述的一种建筑排水实验系统，其特征在于，所述第一水箱(6)为50l，所述第二水箱(11)为10l。

5.一种根据权利要求1～4任意一项所述的一种建筑排水实验系统的实验方法，具体步骤包括：

6.根据权利要求5所述的一种建筑排水实验系统的实验方法，其特征在于，所述不同的三通管件包括偏心三通管件和特制配件三通管件。

技术总结
本发明公开了一种建筑排水实验系统及方法，属于建筑排水技术领域。通过安装超声波流量计和气压传感器实现对建筑排水系统管道内气水流动规律进行定量的研究和验证，通过安装电磁阀和手动阀门双重措施保障实验过程的水流流量大小的控制问题；采用透明管材解决了管道内气水直观的流动动态现象，能够直观地观察到建筑排水系统管道内水流形态，演示立管管道内水流流态，演示横支管水封诱导虹吸破坏，可以演示横干管的水跃现象，演示横支管进入立管的水舌现象，通过可更换的部件实现装置的多功能性，通过更换部件解决了建筑排水系统的排水能力和通气的关系，该实验方法解决了水膜流设计流态下建筑排水立管最大排水量的测量实验问题。

技术研发人员：柴陆修,余才锐,柴畅,汪万芬
受保护的技术使用者：皖西学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15