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1、第四章 消防水力学基础知识,水的性质水的灭火作用消防射流,第一节 水的性质,水的基本性质三种状态：固体、液体和气体。水在常温下为液体。在常压下、水温超过100时，蒸发为气体，水温降到0时，即凝结成固体为冰。,？,？,第一节 水的性质,（一）水的比热容 水温升高1，单位体积的水需要吸收的热量，称为水的比热容。1L水升高1，需要吸收4.2kJ的热量，即水的比热容为4.2kJ / (kg)。 水比任何液体的比热容都大。 若将1L常温的水（20）喷洒到火源处，使水温升到100，则要吸收热量336kJ。 水的比热容大，因而用水灭火、冷却效果最好。,？,？,第一节 水的性质,（二）水的汽化热 单位体积的水
2、由液体变成气体需要吸收的热量。1L100的水，变成100的水蒸气，需要吸收2264kJ热量，即水的汽化热为2264kJ / (kg) 。 水的汽化热很大，将水喷洒到火源处，水将吸收大量热迅速汽化成蒸汽，因此具有良好的冷却降温作用。 1L水变成水蒸气后体积扩大1725倍。水蒸气占据燃烧区空间，具有隔绝空气的窒息灭火作用。当水蒸气占燃烧区体积达35%时，火焰就将熄灭。,？,第一节 水的性质,（三）水的冰点 水在0时凝结成冰。冰的密度小于水，因而体积扩大。因此，在冬季应对消防给水管道和储水容器进行保温，以免结冰时体积扩大，致使消防设备损坏。 处于流动状态的水不易结冰，因为水的动能会转化成热能。因此，
3、为了不使水带内的水冻结，在冬季火场上，消防员转移阵地时不要关闭水枪。,？,？,第一节 水的性质,水的主要物理性质 （一）密度和容重 密度：单位体积内物质所具有的质量。 容重：单位体积内物质所具有的重量。水在4时容重最大，此时1L纯净的水重1kg。,？,？,第一节 水的性质,（二）黏滞性 水在流动时，水分子之间、水分子与固体壁面之间都具有黏滞性阻力，即内摩擦力，水的这种阻抗运动的特性就是黏滞性。 当液体运动一旦停止，这种阻力就立即消失，即黏滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的。,举例说明水的黏滞性：渠道过水断面流速分布渠道过水断面上的流速分布不均匀，是因为水流黏滞性所致。固体边界（壁面）通过水的
4、黏滞性，对水的运动起着阻滞作用。,第一节 水的性质,请思考： 圆形管道中流速分布情况,第一节 水的性质,（三）压缩性 水的体积随压力增加而减小的性质。通常，把水看成是不可压缩的液体。,？,第一节 水的性质,（四）膨胀性 水的体积随水温升高而增大的性质。 在火场供水中水的膨胀性可略去不计。 （五）溶解性 溶质在水中的扩散称为溶解。 用水可以扑灭易溶于水的固体物质火灾；用水可以扑救比水重且不溶于水的可燃液体；用水可以稀释溶于水的可燃液体，使火灾得到控制。 （六）水的导电性 水中含有杂质越多，电阻率越小，导电性越大。 天然水是良导体，因此，在火场上应防止触电。,？,？,第一节 水的性质,水的化学性质
5、 （一）水的分解 水由氢和氧两种元素组成。 当水蒸气温度超过1500时，水蒸气就会迅速分解生成氢气和氧气：2H2O 2H2 + O2 氢气为可燃气体，氧气为助燃气体，在高温下极易发生化学性爆炸。,？,？,？,第一节 水的性质,（二）水的化学反应1. 水与活泼金属反应水与活泼金属锂、钠、钾、锶、钾钠合金等接触，将发生强烈反应，放出氢气：2Na + 2H2O 2NaOH + H2 + 热量2. 水与金属粉末反应水与锌粉、镁铝粉等金属粉末接触，在火场高温情况下反应较剧烈，放出氢气，会助长火势。Zn + H2O ZnO + H2Mg(OH)2 + 2Al(OH)3 Mg(AlO2)2 + 4H2O2A
6、l + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2 + 热量,？,？,？,？,第一节 水的性质,3. 水与金属氢化物反应水与氢化锂、氢化钠、四氢化锂铝、氢化钙、氢化铝等接触，产生大量氢气：NaH + H2O NaOH + H2 + 热量AlH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H2 + 热量4. 水与硅金属化合物反应水与硅化镁、硅化铁等接触，会释放出自燃物四氢化硅： Mg2Si + 4H2O 2Mg(OH)2 + SiH4,？,？,第一节 水的性质,5. 水与碳金属反应水与碳化钙、碳化钾、碳化铝等接触，生成易燃易爆的碳氢化合物气体：CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2 + 热量
7、水与石灰氮（俗称电石，CaCN2）接触，能释放出可燃气体氨。不纯净电石与水接触，能释放出乙炔。6. 水与硼氢类物质化学反应水与硼氢类物质，如二硼氢、硼氢化钾、硼氢化钠等接触，释放出氢气和大量热：B2H6 + 6H2O 2H2BO3 + 6H2 + 热量,？,？,第一节 水的性质,7. 水与磷化物反应水与磷化钙、磷化锌等接触，生成磷化氢，在空气中能自燃：Ca3P2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2PH3 + 热量水与某些化学物质接触，有可能发生自燃，释放出可燃气体和大量热量以及有毒气体等，从而引起燃烧或爆炸。 在扑救火灾时应根据物质的性质，采取相应灭火剂。凡与水发生化学反应的物质严禁用水扑
8、救。,？,第二节 水的灭火作用,冷却作用由于水的比热容大，汽化热高，因而，当水与燃烧物接触或流经燃烧区时，将被加热或汽化，吸收大量热，从而使燃烧区温度大大降低，以致使燃烧中止。窒息作用水的汽化热将产生大量水蒸气占据燃烧区，可阻止新鲜空气进入燃烧区，降低燃烧区氧的浓度，使可燃物得不到氧的补充，导致燃烧强度减弱直至中止。,第二节 水的灭火作用,稀释作用水是一种良好的溶剂，可以稀释可燃物浓度而导致可燃蒸气量减少，使燃烧减弱。分离作用经灭火器具（尤其是直流水枪）喷射形成的水流有很大的冲击力，这样的水流遇到燃烧物时，将使火焰分离，这种分离作用一方面使火焰“端部”得不到可燃蒸气的补充，另一方面使火焰“根部
9、”失去维持燃烧所需的热量，使燃烧中止。,第二节 水的灭火作用,乳化作用非水溶性可燃液体的初起火灾，在未形成热波之前，以较强的水雾射流或滴状射流灭火，可在液体表面形成“油包水”型乳液，乳液的稳定程度随可燃液体黏度的增加而增加，重质油品甚至可形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液体表面冷却，使可燃蒸气产生速率降低，致使燃烧中止。,第三节 消防射流,消防射流 （一）消防射流的定义 灭火时由消防射水器具喷射出来的高速水流。 （二）消防射流的类型1. 密集射流 高压水流经水枪喷出，形成结实的柱状射流。 靠近水枪口处的射流密集而不分散，离水枪口较远处射流逐渐分散。 耗水量大，射程远，冲击力大，机械破坏力强。
10、直流水枪以密集射流灭火。,第三节 消防射流,消防射流 （一）消防射流的定义 灭火时由消防射水器具喷射出来的高速水流。 （二）消防射流的类型1. 密集射流 高压水流经过水枪喷出，形成结实的柱状射流。 靠近水枪口处的射流密集而不分散，离水枪口较远处射流逐渐分散。 耗水量大，射程远，冲击力大，机械破坏力强。 直流水枪以密集射流灭火。,第三节 消防射流,2. 分散射流 高压水流经过离心作用、机械撞击或机械强化作用使水流分散离开消防射水器具，形成滴状或雾状的射流称为分散射流。 根据水滴粒径可分为：（1）喷雾射流：水滴粒径平均小于100微米的分散射流。由喷雾水枪产生。 控制面积大，用水量省，蒸汽浓度大，隔
11、绝空气，有良好的冷却和窒息作用；水渍损失小，除烟效果好。（2）开花射流：水滴粒径在1001000微米，用来降低热辐射的伞形水射流。由开花或多用水枪产生。,第三节 消防射流,2. 分散射流 高压水流经过离心作用、机械撞击或机械强化作用使水流分散离开消防射水器具，形成滴状或雾状的射流称为分散射流。 根据水滴粒径可分为：（1）喷雾射流：水滴粒径平均小于100微米的分散射流。由喷雾水枪产生。 控制面积大，用水量省，蒸汽浓度大，隔绝空气，有良好的冷却和窒息作用；水渍损失小，除烟效果好。（2）开花射流：水滴粒径在1001000微米，用来降低热辐射的伞形水射流。由开花或多用水枪产生。,第三节 消防射流,消防
12、射水器具 （一）消防水枪 由单人或多人携带和操作的以水作为灭火剂的喷射管枪。根据射流形式和特征可分为直流、喷雾、开花、多用水枪等。1. 直流水枪 喷射密集充实水流的水枪，具有射程远、水量大、冲击力强等优点。 适用于远距离扑救一般固体物质火灾、冷却装置、储罐等。,第三节 消防射流,消防射水器具 （一）消防水枪 由单人或多人携带和操作的以水作为灭火剂的喷射管枪。根据射流形式和特征可分为直流、喷雾、开花、多用水枪等。1. 直流水枪 喷射密集充实水流的水枪，具有射程远、水量大、冲击力强等优点。 适用于远距离扑救一般固体物质火灾、冷却装置、储罐等。,第三节 消防射流,（1）直流水枪的分类和构造 分类：普
13、通和开关式两种。 构造：由枪筒和喷嘴组成。喷嘴一般采用圆锥形喷嘴，可增加水流的出口速度以形成动能较大且不分散的射流。为减少从水带来的水流涡流，在枪筒内安装稳流器（导流装置），消除横向水流和旋转水流，以提高枪筒结构的水力条件。 常用直流水枪喷嘴口径有13、16、19mm三种。,第三节 消防射流,（2）直流水枪的使用 水枪射流会产生反作用力，因此，应缓慢操作，避免产生水击现象，造成水带爆破或影响消防员安全。 （3）水枪充实水柱 由水枪喷嘴起到射流90%的水柱水量穿过直径380mm圆孔处的一段射流长度，又叫有效射程。 该段射流水量集中，射程远，冲击力大，破坏力强，便于瞄准着火点，能将燃烧聚集热量冲散
14、。,第三节 消防射流,（4）扑灭不同建筑物火灾对水枪充实水柱要求： 建筑高度不超过100m的高层民用建筑，不应小于10m； 高层工业建筑和建筑高度超过100m的高层民用建筑，不应小于13m； 甲、乙类厂房，层数超过6层的公共建筑和层数超过4层的厂房（仓库），不应小于10m； 高架仓库和体积大于25000m3的商店、体育馆、影剧院、会堂、展览建筑，车站、码头、机场建筑等，不应小于13m； 一般性的低层建筑，不应小于7m； 地下工程，不应小于10m； 停车库、修车库，不应小于10m； 扑灭室外火灾，应为1015m。,第三节 消防射流,2. 喷雾水枪 喷射雾状射流的消防水枪。 特点：比密集射流有更好
15、的冷却和窒息作用，对可燃液体及气体有吹灭和乳化灭火作用，有良好的隔热和电绝缘性能，有强烈的驱散烟气能力。 适用于扑救建筑室内火灾，带电设备火灾、可燃粉尘火灾及部分可燃液体和气体火灾等，还可稀释浓烟及可燃气体和氧气的浓度。（1）分类：离心式、机械撞击式、簧片式。（2）使用：注意喷雾角、射流方向和喷雾射流类型的选择。,第三节 消防射流,3. 开花直流水枪（两用水枪） 喷射直流和开花水流的水枪。可以单独或同时喷射密集充实和伞形水流。 常在火场中以伞形开花射流隔离热辐射，掩护消防员进入火场接近火源，以密集射流扑救一般固体物质火灾或冷却保护其他物质。,4. 多用水枪 可喷射密集和雾状射流，有的还可以喷射
16、水幕，而且几种可以互换，组合使用，机动性强，对火场需要适应性好。 最好不用于扑救带电火灾，以免误操作造成伤害。,导流式多用水枪 1.分流器；2.喷嘴套；3.开花圈；4.本体；5.本体套；6.枪体；7.接口,5. 脉冲水枪 由脉冲水枪、高压气瓶、贮水罐等组成，有效射程大于10m。 水渍损失小、用水省、灭火效率高，可喷射超细水雾，主要扑救初起、小面积的A、B、C类火灾、交通工具火灾和电气设备火灾。,消防水枪的编号,主参数：喷嘴当量直径,特征代号：G、H、J、L、P,组代号：Z、W、L、D,类型代号：Q（枪）,喷嘴直径为16mm的撞击式喷雾水枪：QWJ16,？,类型代号：Q 枪组代号：Z 直流、W 喷雾、L 两用、D 多用特征代号：G 开关、J 撞击、L 离心、P 簧片、H 开花 主参数：喷嘴当量直径13、16、19mm,第三节 消防射流,（二）消防水炮 大型号的“消防水枪”，习惯上将流量大于16L/s的射水设备定义为消防水炮。与水枪的最大差异在于其非手持性。 一般安装在消防车、消防艇上或油罐区、港口码头、大空间等场所。1. 消防水炮的构造：操纵手柄、台座、回转锁定柄、双分水管、射水口集水弯管、可调节喷头、双手柄、压力表等组成。2. 分类：固定式、车载式、移动式；手动、远距离操纵。,
