序

第3 版前言

第2 版前言

第1 版前言

编者的话

第1 章　流体输配基础 1

1. 1　有压管网水力计算基础 1

1. 1. 1　枝状管网与环状管网 1

1. 1. 2　小密度差管流流动 10

1. 2　无压流动基础———明渠均匀流 13

1. 2. 1　概述 13

1. 2. 2　明渠均匀流的计算公式 15

1. 2. 3　明渠水力最优断面和允许流速 18

1. 2. 4　明渠均匀流水力计算的基本

问题 20

1. 2. 5　无压圆管均匀流的水力计算 23

1. 2. 6　渗流简介 26

思考题与习题 29

第2 章　泵与风机的理论基础 30

2. 1　泵与风机的分类及性能参数 30

2. 1. 1　常用泵与风机的分类 30

2. 1. 2　泵与风机的性能参数 30

2. 2　离心式泵与风机的基本方程———欧拉

方程 32

2. 2. 1　能量转换与迁移 33

2. 2. 2　理想叶轮　速度三角形 33

2. 2. 3　理想叶轮欧拉方程 35

2. 2. 4　实际叶轮欧拉方程 35

2. 2. 5　理论扬程HT 之组成 37

2. 3　实际叶轮的理论性能曲线 37

2. 3. 1　叶型及其对性能的影响 37

2. 3. 2　实际叶轮的理论流量-压头曲线与

流量-功率曲线 39

2. 4　泵与风机的实际性能曲线 40

2. 4. 1　水力损失 41

2. 4. 2　容积损失 42

2. 4. 3　机械损失 43

2. 4. 4　泵与风机的全效率 43

2. 4. 5　泵与风机的性能曲线 44

2. 5　相似律与比转速 45

2. 5. 1　泵与风机的相似律 45

2. 5. 2　风机的无量纲性能曲线 47

2. 5. 3　比转速 49

2. 6　其他常用流体机械 52

2. 6. 1　轴流式风机 52

2. 6. 2　贯流式风机 54

2. 6. 3　往复泵与真空泵 55

2. 6. 4　深井泵与旋涡泵 56

2. 6. 5　常用压缩机 57

2. 7　相似律的实际应用 62

2. 7. 1　当被输送流体的密度改变时性能

参数的换算 62

2. 7. 2　当转速改变时性能参数的换算 63

2. 7. 3　泵叶轮切削———仅叶轮直径D

改变的换算 63

2. 7. 4　当叶轮直径和转速都改变时性能

曲线的换算 63

思考题与习题 64

第3 章　冷、热水循环管路 67

3. 1　水的自然循环 67

3. 1. 1　自然(重力) 管流水力特征 67

3. 1. 2　自然(重力) 循环热水系统的

工作原理 68

3. 1. 3　自然循环热水系统的形式和

特点 68

3. 1. 4　自然循环热水系统的作用压力 69

3. 2　水的机械循环 74

目录Ⅺ

3. 2. 1　机械循环水力特征 75

3. 2. 2　机械循环水系统的工作原理 75

3. 2. 3　机械循环水系统形式 76

3. 2. 4　高层建筑水系统的特殊问题 82

3. 3　水循环系统管路水力计算 84

3. 3. 1　循环管路水力计算的原理 84

3. 3. 2　室内热水循环管路水力计算的

任务和方法 88

3. 3. 3　自然循环热水供暖系统的水力

计算 90

3. 3. 4　机械循环热水供暖系统的水力

计算 95

3. 3. 5　不等温降法水力计算 104

3. 3. 6　室外热水供热管网的水力计算 112

3. 3. 7　空调冷冻水系统的水力计算 115

3. 3. 8　冷却水系统的水力计算 117

思考题与习题 119

第4 章　蒸汽管网 124

4. 1　室内蒸汽管路系统的水力特征与基本

形式 124

4. 1. 1　蒸汽管路系统的水力特征 124

4. 1. 2　室内蒸汽管路系统的形式 125

4. 2　室内蒸汽管路系统的凝结水 127

4. 2. 1　低压蒸汽管路系统的凝结水 127

4. 2. 2　中压蒸汽管路系统的凝结水 129

4. 3　室内低压蒸汽管路系统的水力计算 131

4. 3. 1　室内低压蒸汽管路系统的水力

计算方法 131

4. 3. 2　室内低压蒸汽管路系统的水力

计算例题 132

4. 4　室内中压蒸汽管路系统的水力计算 134

4. 4. 1　室内中压蒸汽管路系统的水力

计算方法 134

4. 4. 2　室内中压蒸汽管路系统的水力

计算例题 135

4. 5　室外高压蒸汽管网的水力计算 137

4. 6　凝结水管网的水力计算方法 138

4. 7　凝结水管网的水力计算例题 141

思考题与习题 146

第5 章　建筑给水排水网路基础 148

5. 1　建筑给水管网的水力计算基础 148

5. 1. 1　给水系统及其分区与给水方式 148

5. 1. 2　给水管网计算 150

5. 2　建筑排水网路 162

5. 2. 1　建筑排水网路组成 162

5. 2. 2　建筑排水网路计算 165

5. 2. 3　建筑雨水排水与高层建筑排水

概述 173

5. 3　消防给水管网 174

5. 3. 1　消火栓给水系统管网 174

5. 3. 2　自动喷水灭火系统管网及水力

计算 179

5. 4　建筑内部热水管网 185

5. 4. 1　热水供应系统分类、组成与供水

方式 185

5. 4. 2　热水系统管网计算 186

思考题与习题 200

第6 章　气体流动及其网络 201

6. 1　通风空调管路 201

6. 1. 1　气体输配管网形式与装置 201

6. 1. 2　通风管道阻力计算 203

6. 1. 3　均匀送风管道设计计算 220

6. 2　气力输送系统的设计计算 225

6. 2. 1　气固两相流的特征 225

6. 2. 2　气力输送系统设计的主要参数 227

6. 2. 3　气力输送系统的阻力计算 229

6. 3　燃气管网水力计算基础 234

6. 3. 1　水力计算基本公式 234

6. 3. 2　摩阻系数λ 235

6. 3. 3　实用的水力计算公式 237

6. 3. 4　燃气管道水力计算图 239

6. 3. 5　压力修正系数 242

6. 3. 6　局部阻力 243

6. 3. 7　附加压力 245

6. 3. 8　管道的当量管径和当量长度 245

6. 3. 9　燃气管道总压力和压力降分配 247

6. 3. 10　管道计算 250

思考题与习题 263

第7 章　其他管网系统 264

7. 1　压缩空气管网 264

7. 1. 1　压缩空气消耗量 264

7. 1. 2　压缩空气管网系统设计容量的

确定 265

7. 1. 3　压缩空气管网系统 266

7. 1. 4　管道的水力计算 268

7. 2　其他消防系统管网 270

Ⅻ　流体输配管网　第3 版

7. 2. 1　泡沫灭火系统 270

7. 2. 2　二氧化碳灭火系统 272

7. 2. 3　卤代烷灭火系统 273

7. 3　制冷工艺管道 274

7. 3. 1　制冷工艺管道的特征 274

7. 3. 2　管径的确定方法 276

思考题与习题 280

第8 章　泵、风机与管网系统匹配 281

8. 1　管网系统压力分布及管路性能曲线 281

8. 1. 1　管路特性曲线 281

8. 1. 2　泵、风机与管网匹配的工作点 283

8. 1. 3　运行工况的稳定性 284

8. 1. 4　泵与风机的喘振及其预防 285

8. 1. 5　系统效应的影响 285

8. 1. 6　泵或风机联合运行及工况分析 287

8. 2　管网系统的压力分布 291

8. 2. 1　管网压力分布图的作用及绘制

方法 291

8. 2. 2　液体管网系统的压力分布 292

8. 2. 3　气体管网系统的压力分布 300

8. 3　管网系统的工况调节 302

8. 3. 1　管网系统的水力工况分析 302

8. 3. 2　泵与风机的工况调节 304

8. 4　泵与风机的选用和安装 312

8. 4. 1　常用泵的性能及选用原则 312

8. 4. 2　常用风机的性能及适用范围 313

8. 4. 3　泵与风机的选用原则 314

8. 5　泵与风机的安装与运行 321

8. 5. 1　泵的汽蚀与吸上真空度 321

8. 5. 2　泵与风机的安装 329

8. 5. 3　泵与风机的运行 331

思考题与习题 335

第9 章　管网水力计算的计算机方法 337

9. 1　图论基础 337

9. 1. 1　图的概念 337

9. 1. 2　图的矩阵表示 338

9. 2　管网水力计算及水力工况的计算机

分析 343

9. 2. 1　流体输配管网的基础参数 343

9. 2. 2　节点流量平衡方程 346

9. 2. 3　回路压力平衡方程 349

9. 2. 4　泵与风机性能曲线的代数方程 350

9. 2. 5　流体输配管网中的流量分配

规律 352

9. 2. 6　流体管网水力计算的计算机分析

步骤和实例 354

9. 3　输配管网调节的计算机分析 361

9. 3. 1　管网的调节方法 361

9. 3. 2　管网流体的稳定性及其判别 362

思考题与习题 363

附录　某师范学院供暖系统水力计算———

以Excel 作为水力计算工具

示例 365

参考文献 3702100433B

本书在第2版基础上，根据学科发展、规范变化、教学需求等更新和完善了相关内容。本书系统介绍了建筑物内部及其小区各专业工种(供暖、建筑给水排水、通风及燃气、消防与灭火、空压与制冷系统等)的配管设计方法、水力计算原理与方法等,分析了建筑流体管网的共性,如枝/环状管网水力计算基本理论与方法、计算机分析、管网压力分析、流体机械及其与管网的匹配等,同时还就专业分工的具体特点兼顾了供暖、通风、建筑给水排水、消防及燃气水力计算的相对独立性。增加了离心式压缩机与离心式水泵的喘振对比分析，补充了一个附录——某供暖系统水力计算实例。

第1章 流体输配管网的功能与类型

1.1 气体输配管网的功能与类型

1.2 液体输配管网的功能与类型

1.3 相变流或多相流管网的功能与类型

1.4 流体输配管网的基本功能、基本组成与基本类型

思考题与习题

第2章 气体管网水力特征与水力计算

2.1 气体管流水力特征

2.2 流体输配管网水力计算的基本原理和方法

2.3 气体输配管网水力计算

思考题与习题

第3章 液体管网水力特征与水力计算

3.1 闭式液体管网水力特征与水力计算

3.2 开式液体管网水力特征与水力计算

思考题与习题

第4章 多相流管网水力特征与水力计算

4.1 液气两相流管网水力特征与水力计算

4.2 汽液两相流管网水力特征与水力计算

4.3 气固两相流管网水力特征与水力计算

4.4 枝状管网水力共性与水力计算通用方法

思考题与习题

第5章 泵与风机的理论基础

5.1 离心式泵与风机的基本结构

5.2 离心式泵与风机的工作原理及性能参数

5.3 离心式泵与风机的基本方程——欧拉方程

5.4 泵与风机的损失与效率

5.5 性能曲线及叶型对性能的影响

5.6 相似律与比转数

5.7 其他常用泵与风机

思考题与习题

第6章 泵、风机与管网系统的匹配

6.1 泵、风机在管网系统中的工作状态点

6.2 泵、风机的工况调节

6.3 泵、风机的安装位置

6.4 泵、风机的选用

思考题与习题

第7章 枝状管网水力工况分析与调节

7.1 管网系统压力分布

7.2 调节阀的节流原理与流量特性

7.3 调节阀的选择

7.4 管网系统水力工况分析

7.5 管网系统水力平衡调节

思考题与习题

第8章 环状管网水力计算与水力工况分析

8.1 管网图及其矩阵表示

8.2 恒定流管网特性方程组及其求解方法

8.3 环状管网的水力计算

8.4 环状管网的水力工况分析与调节

8.5 角联管网的流动稳定性及其判别式

思考题与习题

附录 局部阻力系数表

参考文献 2100433B

本书第2版自2008年问世至今已经走过6个年头，承蒙很多高校材料力学教学第一线的老师和同学以及业余读者的关爱和支持，已经连续印刷了10次。 2012年获得清华大学优秀教材特等奖；同年，相应的教学成果获得北京市高等学校优秀教学成果一等奖。2012年本书第3版被列入 “十二五”普通高等教育本科国家级规划教材；2013年被批准为清华大学“985”三期名优教材建设项目立项。

最近的6年里，著者秉承不断提高课程重量、着力培养学生创新思维能力的教育与教学理念，先后在清华大学、南京航空航天大学、北京工业大学以及北京邮电大学从事“材料力学”研究型教学的研究与实践，坚持全过程讲授这门课程，授课对象每年约200名。在同事和同学们的支持与帮助下，对于教育和教学改革又有了一些新的体会和收获。材料力学（第3版）将着重反映6年来我们在研究型教学方面所取得的成果。主要有: 怎样在基于普遍提高教学质量的基础上，培养学生的创新思维能力；怎样提高课程的吸引力，增强课程教学的学术性；怎样挖掘基本教学内容的深度；怎样对传统内容中的某些概念、理论和方法加以改革和更新，突出挑战性。基于此，本书第3版修订的主要内容有以下几方面。

第一，调整了部分章节，将材料的力学性能从“第2章 轴向载荷作用下杆件的材料力学问题”中独立出来，形成“第3章 常温静载下材料的力学性能”； 重写了“剪力图与弯矩图”作为第6章；将原来的第6章分为3章: “第7章 平面弯曲正应力分析与强度设计”和“第8章 弯曲剪应力分析与弯曲中心的概念”以及“第9章 斜弯曲、弯曲与拉伸或压缩同时作用时的应力计算与强度设计”；将原来的第8章分为: “ 应力状态与应变状态分析”和“一般应力状态下的强度设计准则及其工程应用”，分别列为第11章和12章；将原来的12章也分为两章: “动载荷与动应力概述”和“疲劳强度与构件寿命估算概述”，分别列为第16章和第17章。

第二，增加了部分教学内容，主要有: 部分非金属材料的力学性能；梁的位移叠加法中的逐段刚化法；应变分析；细长压杆实验结果；线性累积损伤与疲劳寿命估算等。

第三，将力系简化的方法引入横截面的内力分析，改革传统剪力图与弯矩图的画法。

第四，正确处理变形与位移概念的联系与区别，将确定梁的转角和挠度的章节名改为“梁的位移分析与刚度设计”。

第五，在部分章节引入“反问题”: 相对于正问题，反问题的解答不是唯一的，通过对于反问题的思考，一方面可以加深对于正问题的理解；另一方面可以激励创新思维。

第六，在部分章节设计了“开放式思维案例”作为学生课外学习和研究的资源。最近几年的教学实践表明，这对于刺激思维鼓励创新是一种有效的措施。材料力学（第3版）第七，增加了若干工程案例以及灾难性工程事故的力学解析。

第八，增加和改变了部分例题和习题。

随着课程研究型教学在更多高校开展、深入和发展，材料力学的课程教学以及教材建设还会遇到一些新问题，我们将一如既往地坚持“在教学中研究，在研究中教学”，以不断提高人才培养质量为己任，在教学实践的基础上，不断提高材料力学教材的质量。

这一版的初稿于2012年下半年—2013年上半年在国内完成；2013年7—8月在加拿大多伦多定稿。定稿期间，得到旅加的赵渊先生和范心明女士的大力支持和协助，在本书出版之际，著者谨表诚挚谢意。

诚挚地感谢广大读者对本书的关爱，希望大家对本书的缺点和不足提出宝贵意见。

范钦珊2014.1.11

• 课程资源

《建筑CAD（第3版）》数字课程的数字化资源为教材配套图纸CAD文件、工程案例、拓展模块等。

《建筑CAD（第3版）》配有二维码资源。