真空排水系統的原理與設計

本書介紹了真空排水系統的基本概念、發展歷史、分類、套用概況及適用範圍；展示了兩種真空排水終端及其專用閥件；闡述了真空排水管道的設計原理、流體及流動特性、逐級輸送機理與真空排水管網的設計方法；論述了真空排水管道的氣液兩相流體模型及其數值模擬技術與常見真空泵站的設備選型方法，對系統能耗進行了分析；通過設計實例，簡要介紹了交通領域的真空集便裝置，擴展介紹了真空收運技術在城市垃圾收集上的套用；附錄給出了真空系統的常用數據、長途客車真空衛生間標準（草稿）及室外真空排水系統設計實例中的管網設計圖。本書使讀者對真空收運系統有更具體、清晰的認識。本書可作為高等學校環境工程、給排水等專業的本科生及研究生的參考讀物，也可供從事市政工程、給排水工程的工程技術人員閱讀。

基本介紹

• 書名：真空排水系統的原理與設計
• 出版社：華中科技大學出版社
• 頁數：175頁
• 開本：16
• 品牌：華中科技大學出版社
• 作者：周敬宣 李旻
• 出版日期：2013年8月1日
• 語種：簡體中文
• ISBN：9787560988986

基本介紹

內容簡介

周敬宣等編著的《真空排水系統的原理與設計》從系統入手概括了真空收運系統其主要裝置的基本定義、基本理論。將真空收運系統劃分為三大核心功能區域：真空站、真空管網和分散式真空終端，對其進行詳細的介紹。結合現代控制理論，講述了如何實現對真空收運系統的運行監測和控制。本書可供從事市政工程、給排水工程的工程技術人員閱讀。

作者簡介

周敬宣，華中科技大學科學與工程環境學院環境工程系教授，博士生導師。從事環保設備、噪聲控制、生活垃圾分類收運研究；在戰略環境評價、環境規劃理論的教學與科研中有所積累。完成五十多項科研課題，取得一批成果。對環保節水真空廁所及污水收運系統進行了長期研究，有兩項成果通過湖北省、武漢市科委組織的專家鑑定，獲得三項國家發明專利、四項實用新型專利。編寫《環境規劃新編教程》《中國戰略環境評價若干關鍵問題的探討》《環保設備及課程設計》《環境與可持續發展》《可持續發展與生態文明》等書，在國內外重要刊物上發表學術論文百餘篇。李旻，就讀於華中科技大學環境科學與工程學院，於2006獲得學士學位，碩博在讀期間師從周敬宣教授，並於2011年獲得博士學位。在校期間一直從事真空排水系統基礎理論和套用技術的研究，以第一作者的身份發表論文十餘篇。2011—2012年，在中信建築設計研究總院從事建築領域環保工作；2012年4月至今，在濟南軌道交通裝備公司環保工程研究所從事真空排水系統及相關領域的科研和設計工作。

圖書目錄

第1章真空排水系統概述
1.1基本概念
1.2真空排水系統的發展歷史
1.3真空排水系統的分類
1.4真空排水系統的組成
1.5真空排水系統的套用
1.6真空排水系統的適用性
第2章真空排水終端的原理與設計
2.1概述
2.2真空集水單元
2.3真空便器
2.4真空界面閥
2.5真空排水終端的數學模型
第3章真空排水管道的輸送機理
3.1概述
3.2真空排水管道內的流體性質
3.3真空排水管道內的流動特徵
3.4污水的逐級輸送機理
3.5系統收集半徑的估算
第4章真空排水管網的原理與設計
4.1一般設計流程
4.2設計流量
4.3氣液比
4.4室外系統的管路設計
4.5室內系統的管路設計
4.6管網水力模型及計算
第5章真空排水管道的數值模擬
5.1概述
5.2真空排水管道的雙流體模型
5.3邊界條件及處理方法
5.4水平管道的模擬
5.5鋸齒形管道的模擬
5.6U形提升管道的模擬
5.7室內集水單元的模擬
第6章真空排水泵站的原理與設計
6.1真空站的類型及原理
6.2設備選型方法
6.3真空站的數學模型
6.4系統能耗分析
第7章真空排水系統設計實例
7.1設計流程
7.2設計實例一：某旅遊度假村真空排水系統
7.3設計實例二：某工業園真空排水系統改造
第8章真空集便裝置簡介
8.1概述
8.2真空保持式集便裝置
8.3真空推拉式集便裝置
8.4真空線上式集便裝置
8.5其他形式的真空集便裝置
8.6套用實例：長途客車真空衛生間系統
第9章真空垃圾收集系統簡介
9.1概述
9.2國內外套用概況
9.3工作原理
9.4系統分類
9.5系統特點
9.6技術關鍵
9.7收集範圍
9.8真空碎紙收集系統
9.9套用實例
參考文獻
附錄A真空常用數據表
附錄B長途客車真空衛生間標準（草案）
附錄C設計實例—管網設計圖

序言

在21世紀，環境問題凸顯，考驗著人類的智慧與能力。真空收運技術用於環境保護，值得重視和發展。真空收運技術利用了物理學上的真空概念，將真空與常壓間的壓力差值作為傳輸的動力源，實現物體的收集和運送。真空收運技術歷經100餘年的發展，已經成功在室內排污、室外排水、移動式衛生間、城市垃圾收集等領域得到了廣泛套用。真空排水系統利用真空作動力輸送污物，其中的水主要起到潤滑管壁的作用，減少輸送污物阻力，具有節水的突出優點；加之具有管網鋪設便捷，開挖量小，對周邊環境影響少，改造過程簡單等優點。可以預見，在不遠的將來，採用真空排水系統的下水處理方式將會發展成為我國污水收集、排放的一種重要方式。真空排水系統涵蓋了物理學、流體力學、給排水、自動控制等多學科的基本原理，在設計上具有較強的技巧性與複雜性。華中科技大學環境科學與工程學院真空收運系統技術團隊從事相關研究10餘年，積累了一些實驗數據、理論知識與設計經驗，在國內外發表了若干科技論文，並製造了具有自主智慧財產權的相關產品。鑒於目前國內外關於真空排水系統的專著不多。我們整理團隊的成果與著作，廣泛收集相關文獻，填空補缺拾遺，編著了此書，旨在系統反映研究現狀，展望本領域未來發展方向；通過本書與國內外同行切磋探討，也為有志於此的青年學子提供啟蒙、參考資料，推進真空排水技術在我國的發展。全書共分9章。第1章介紹了了解並實現一個真空排水系統所需的預備知識，包括真空排水系統的基本概念、發展歷史、分類、套用概況及適用範圍。同時，為了在邏輯上給讀者一個清晰的閱讀思路，我們將一個典型的真空排水系統劃分為三大核心功能區域：真空排水終端、真空排水管網和真空泵站。接下來，第2章對兩種常見的真空排水終端——真空集水單元、真空便器及其專用閥件作了介紹。為了對這些排水終端的運行過程作定量刻畫，分別介紹了其數學模型。第3章對真空排水管道的設計原理、流體及其流動特性、逐級輸送機理進行了闡述，最後對真空排水系統的收集半徑進行了估算。第4章介紹了真空排水系統中覆蓋面積最大、與用戶聯繫最為密切、機理最為複雜的子系統——真空排水管網，包括其設計流程、設計規定及計算方法。第5章介紹了一個真空排水管道研究的最新進展——氣液兩相流體模型及其數值模擬技術。利用該方法，對室內及室外真空排水管道的輸送機理及典型場景進行了數值實驗研究。第6章介紹了幾種常見類型的真空泵站，舉例介紹了其設備選型方法，提出了真空泵站的數學模型並對系統能耗進行了分析。第7章是設計實例介紹，意圖通過對實際工程設計的完整敘述，給讀者一個更加直觀的認識。第8章以獨立章節對目前在鐵路客車、長途汽車、移動拖車中廣泛套用的真空集便裝置作了專門介紹。第9章是前述內容的延伸，介紹了真空收運技術在城市垃圾收集上的套用，旨在拓展讀者思路，為學習、發展多種真空收運技術、開拓真空收運未來市場指明方向。附錄給出了真空排水設計計算相關的常用數據、第8章內容的擴展——長途客車真空衛生間標準（草稿），以及第7章設計實例中的管網設計圖。本書內容可作為高等學校環境工程、給排水等專業的本科生及研究生的參考讀物，也可供從事市政工程、給排水工程的技術人員閱讀。寫作中我們堅持科學嚴謹與權威性的同時，也力求具有一定的趣味性和可讀性：對那些已經成為行業基本準則的內容，比如設計規範，參數計算等公式、方法在正文中進行如實、詳盡的表述；對那些還在研究、摸索中的理論和方法，比如真空排水系統的建模、真空管道的數值模擬等，如實的在正文中進行說明，提供給讀者進行參考和探討；對於那些可以稍許減少嚴肅性的內容，比如在介紹系統的概況、發展歷史、套用前景時，適當地在正文旁增加一些趣味性的擴展閱讀材料；在寫作風格上，避免正襟危坐，把所有內容都寫得太過於公式化，書本化。該通俗時則通俗，該嚴謹時則嚴謹。由於信息技術發展迅速，也由於本書內容涉及環境工程、給水排水、控制理論等不同學科，編寫中疏漏之處在所難免，敬請讀者不吝賜教。本書在編寫過程中得到了陽國柱教授等的指導與華中科技大學出版社大力幫助，謹此致謝。謹以此書，獻給所有在華中科技大學環境科學與工程學院真空收運系統團隊工作和學習過的人們。