消防水力学基础知识幻灯片

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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。 液体容易流动，不易压缩。 水在常温下为液体。 在常压下、水温超过100时，蒸发为气体，水温下降到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。若将水的比热容作为1，则其他液体比热容均小于1，水比任何液体的比热容都大。 1L水温度升高1，需要吸收4200J的热量。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

2、质,（二）水的汽化热 单位体积的水由液体变成气体需要吸收的热量称为水的汽化热。水的汽化热很大，1L100的水，变成100的水蒸气，需要吸收2264kJ的热量。因此，将水喷洒到火源处，使水迅速汽化成蒸汽，具有良好的冷却降温作用。 同时，水变成蒸汽时体积扩大。1L水变成水蒸气后体积扩大1725倍，且水蒸气是惰性气体，占据燃烧区空间，具有隔绝空气的窒息灭火作用。实验得知，水蒸气占燃烧区的体积达35%时，火焰就将熄灭。,第一节 水的性质,（三）水的冰点 纯净的水当温度下降到0时，开始凝结成冰。水结成冰时，放出溶解热335kJ/L。水结成冰，由液体变成固体，水分子间距增大，因而体积随之扩大。因此，在冬季

3、应对消防给水管道和储水容器进行保温，以免水结成冰时体积扩大，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，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 当水在流动时，水分子之间、水分子与固体壁面之间的作用力显示为对流动的阻抗作用，即显示出所谓黏滞性阻力（内摩擦阻力），水的这种阻抗变形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

4、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）通过水的黏滞性，对水的运动起着阻滞作用。,第一节 水的性质,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称为压缩性。 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称为膨胀性。 在火场供水中水的膨胀性均可略去不计。 （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

5、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 （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： 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

6、应较剧烈，放出氢气，会助长火势。 Zn + H2O ZnO + H2 Mg(OH)2 + 2Al(OH)3 Mg(AlO2)2 + 4H2O 2Al + 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

7、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 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，能释放出乙炔气。 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 水与磷酸钙、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 由此可见，水与某些化学物质接触，有可

8、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。 因此，在扑救火灾时应根据物质的性质，采取相应的灭火剂。凡与水发生化学反应的物质严禁用水扑救。,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，而且水具有较好的导热性。因而，当水与燃烧物接触或流经燃烧区时，将被加热或汽化，吸收热量，从而使燃烧区温度大大降低，以致使燃烧中止。 窒息作用 水的汽化热将在燃烧区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

9、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”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，重质油品甚至可以形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液体表面受到冷却，使可燃蒸气产生的速率降低，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 消防射流是指灭火

10、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 高压水流经过直流水枪喷出，形成结实的射流称为密集射流。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。 密集射流耗水量大，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成点滴状态离开消防射水器具，形成扩散状或幕状射流称为分散射流。根据水滴粒径大小可分为喷雾射流和开花射流两种。 （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。 特点是控制面积大，用水量省，燃烧区蒸汽浓度大，吸收大量汽化热，

11、隔绝空气，有良好的冷却和窒息作用，同时，水渍损失小，除烟效果好。 （2）开花射流：水滴粒径在1001000微米之间，用来降低热辐射的伞形水射流。由开花水枪或多用水枪产生。,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。 （1）直流水枪的分类和构造 分类：普通和开关式两种。,第三节 消防射流,构造：由枪筒和喷嘴组成。 喷嘴一般采用具有向出口断面收敛的圆锥形喷嘴，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

12、减少从水带来的水流涡流，在枪筒内安装稳流器（导流装置），使水流流过截面积较小的孔洞，消除横向水流和旋转水流，迫使枪筒内紊流趋于匀流状态，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称为充实水柱，又叫有效射程。该段射流水量集中，射程远，冲击力大，机械破坏力强，便于瞄准着火点，能将燃烧聚集热量冲散。,第三节 消防射流,（3）水枪充实水柱 扑灭不

13、同建筑物火灾对水枪充实水柱要求不同： 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：比密集射流有更好的冷却和窒息作用，对可燃液体及

14、气体吹灭和乳化灭火作用，有良好的隔绝热辐射效果和电绝缘性能，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 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，有的还可以喷射水幕，而且几种可以互换，组合使用，

15、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。 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。,第三节 消防射流,（二）消防水炮 大型号的“消防水枪”，与水枪的最大差异在于其非手持性。习惯上将流量大于16L/s的射水设备定义为消防水炮。 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、电控、液控式。,思考与练习四,简述水存在哪几种状态 简述水的比热容和汽化热的含义 简述水的密度和容重的含义 何谓水的黏滞性 简述水的压缩性、膨胀性和导电性 水能与哪些物质起化学反应,思考与练习四,简述水的灭火作用 何谓消防射流，它有哪几种类型 何谓密集射流，它有何特点 简述水枪充实水柱的定义，扑灭不同建筑物火灾对水枪充实水柱有何要求 简述直流水枪和喷雾水枪的使用注意事项 消防射水器具主要有哪些类型,