1.水平排水管的水流特性:水平排水管的最大設計充滿度為0.5~0.6。
室內衛生潔具汙水的排放具有持續時間短、流量大的特點,特別是在與衛生間連接的排水管段。這種水流的突然排出,使管道內水位上升,可能會充滿管段(當流量與管道設計能力的比值較小時,可能不會充滿整個管段)。此時流量增加的動能也相應增加,因此排水能力大於同等條件下的穩定均勻流。
這種水流類似於河流或水工建築物中的湧浪流(也稱湍急水)。沖洗流以其高速有力的排出,能沖刷管道沈積物,及時清除含有紙屑、雜質等固體物質的汙水。但當與立管相連的水平管道(有水流)中發生激流時,由於水的動能突然增大,在向前流動的過程中,可能在某壹時刻成為水塞,水塞在某壹位置充滿管道,迫使空氣自由流動,並引起其壓縮擴散。
這種水柱運動前端管道空間內的氣體被壓縮形成正壓,會在短時間內將圈閉水層向上擡升,稱為回壓;而後端空間的氣體體積由稀變稀形成負壓,將阱中的水吸走。正壓和負壓都可能破壞水封。
2.排水立管內水流特性:排水立管最大允許充水率α推薦值為:延伸頂部通風管條件下為0.15~0.18,專用通風立管條件下為0.24~0.26。
當汙水從水平支管進入垂直管時,其水量有壹個快速增加的過程,在排放結束時有壹個快速減少的過程。因此,進入室內排水立管的水流是間歇的、不均勻的,管道並不總是充滿水。同時,由於大部分時間是部分充水的,水流中必然攜帶氣體,屬於氣液兩相夾帶流。
實驗研究表明,當上升管內流速較小時,水繞管壁呈螺旋流動,這是由於粗糙管壁產生的摩擦力。此時立管內氣流循環正常,通風量大,氣壓穩定。
隨著水量的增加,螺旋運動開始斷裂,當水量足以覆蓋管壁時,螺旋流完全停止。水流之所以變成水膜附著在管壁上就落下的狀態,是因為管壁的吸附力(尤其是水臟的時候)大於水的表面張力。此時管內氣體壓力還是比較穩定的。
但是,這種狀態是過渡性的,持續時間很短。水量稍大,就會轉入下壹個狀態。當流量增大到足夠大的程度時,水流由於空氣阻力和管壁的摩擦力,形成水的隔膜運動(所謂隔膜就是有壹定厚度的水膜層)。
兩種排水管中的水膜運動特性:
1,水膜的運動可能會在短時間內產生不穩定的水塞,即在短管段內形成水柱(就像氣缸內的活塞)。但此時管道內仍有足夠的空氣沖破不穩定的水塞,使其在下落壹定距離後分成幾股水流繼續水膜運動。這種現象主要發生在立管段1/4-1/3充滿水時。
2.水膜運動開始形成後,加速度減小,其厚度與減小的變速運動速度近似成反比。當水膜沿上升管下降足夠的長度以達到其重力與管壁摩擦力之間的平衡時,水膜的厚度將不會改變,並將保持恒定,直到上升管的底部。當水量較大時,直到水流充滿1/3以上的立管段,水膜形成較為頻繁,從而容易成為較為穩定的水塞運動。