第一篇第四章 消防水力學基本知識(一至三)

1、第四章 消防水力學基本知識廣東省新世紀消防職業(yè)培訓學校 莫勤達導入n1、撲救火災時常犯的一些錯誤: 如：1)電器、電設備起火在沒有切斷電源的情況下用水去潑； 2)汽油、煤油、柴油等油類可燃液體著火用水去潑滅； 3)炙熱的金屬如高溫的鐵水、鋼水起火用水去撲救 學 習 提 綱 第二節(jié) 水的滅火作用 第一節(jié) 水的性質 第三節(jié) 消防射流第四節(jié) 消防水力學基本知識習題 第一節(jié) 水的性質 水是無嗅無味的液體，是人類賴以生存的基本物質。它取用方便，分布廣泛，同時由于水在化學上呈中性，無毒，且冷卻效果非常好，因此水是最常用、最主要的滅火劑。主要內容n一、水的基本特性n二、水的主要物理性質n三、水的化學性質一、

2、水的基本特性一、水的基本特性n水有三種狀態(tài)：固體、液體和氣體。液體與固體的主要區(qū)別是液體容易流動，液體與氣體的主要區(qū)別是液體體積不易壓縮。 n水在常溫下為液體，在常壓下、水溫超過100時，蒸發(fā)成氣體，水溫下降到0 時 ，凝結成固體稱為冰。(一)水的比熱容 水溫升高1時， 單位體積的水需要吸收的熱量，稱為比熱容。 若將水的比熱作為1，則其他液體的比熱容均小于1，水比任何液體的比熱容都大。1L的水溫升高1 ，需要吸收4200J的熱量。若將1L常溫的水（20 ）噴灑到火源處，使水溫升高到100 ，則要吸收熱量336KJ。水的比熱容大，因而用水滅火、冷卻效果最好。(二）水的汽化熱 單位體積的水由液體變

3、成氣體需要吸收的熱量稱為汽化熱。水的汽化熱很大，1L100，變成100的水蒸氣，需要吸收吸收2264KJ的熱量。 水蒸氣占燃燒區(qū)的體積達35時，火焰就將熄滅。（三）水的冰點 純凈的水當溫度下降到0時，開始凝結成冰。結冰時，釋放出溶解熱335KJ/L。 處于流動狀態(tài)的水不易結冰，在冬季火場上，當消防隊員需要轉移陣地時，不要關閉水槍。二、水的主要物理性質（一）密度和容重n 液體單位體積內所具有的質量稱為密度。n 液體單位體積內所具有的重量為容重。n 不同液體的密度和容重各不相同、同一種液體的密度和容重又隨溫度和壓強而變化。n在正常大氣壓強條件下，水在不同溫度時的容重見表4-1。 n 表4-1 水在

4、不同溫度時的容重0 04 410102020303040406060100100 Y Y/(N/(N/) )980698079801978997649730 溫度溫度 / /9399(二)黏 滯性n 當液體一旦流動時，分子間的作用力卻立即顯示為流動的抗阻作用，即顯示處所謂的粘滯性阻力（內摩擦阻力），液體的這種阻抗變形運動的特性就稱為粘滯性,也叫“內摩阻”。n 黏 滯性在液體靜止時或平衡時是不顯示作用的。（三）壓縮性 在密閉容器內液體表面上，用活塞加壓，液體就受到壓力，受壓后的液體體積要縮小。 液體的體積隨壓力增加而減小的性質稱為液體的壓縮性。液體的特點是壓縮性很小。 根據(jù)試驗，把溫度為20在0

5、.1MPa壓力作用下的水體積為1，不同壓力時的水體積如表4-2。n 表4-2 溫度為20不同壓力時的水體積 壓力壓力 /Mpa/Mpa 0.1 0.1 10 1020203030 40 40 50 50水體水體積積1.00001.0000 0.99430.9943 0.98970.9897 0.98530.9853 0.98100.9810 0.97660.9766 從表中可以看出，水體積變化不大。因此，在一般計算中，通常把水看成是不可壓縮的液體。即認為水的密度P和容重y為一常數(shù)，但個別特殊情況，液體的壓縮性不能忽略。如水槍上的開關突然關閉時，會產(chǎn)生一種水擊現(xiàn)象，在研究這個問題時，就必須考慮液

6、體的壓縮性。n（四）膨脹性 水的體積隨水溫升高而增大的性質為水的膨脹性。根據(jù)試驗，10-20的水在常壓下，水溫升高1，體積增加萬分之一點五，其體積變化較小。（五）溶解性n 溶質在水中的擴散稱為溶解。n 物質能否在水中溶解，與物質分子的極性有關。凡是由極性分子或者水分子結構相似的分子組成的物質均易溶于水，如食鹽、糖、丙酮、乙醚、乙醇等。與水分子極性不同的物質不易溶于水或者不溶于水，如：汽油、煤油、柴油、苯等。n 用水可以撲滅易溶于水的固體物質火災；用水可以撲救比水重且不溶于水的可燃液體，也可以稀釋溶于水的可燃液體。（六）水的導電性n 水的導電性能與水的密度、射流形式等有關。n水中含有雜質越多，電

7、阻率越小，導電性能越大。n純凈水電阻率很大，為不良導體。天然水源一般都含有各種雜質，因而被稱為良性導體。三、水的化學性質n （一）水的分解n 水由氫、氧兩種元素組成?；饒錾系南浪淞饔|及高溫設備。 水滴瞬間汽化，體積突然擴大，會造成物理性爆炸事故。當水蒸氣溫度繼續(xù)上升超過1500以上，水蒸氣將迅速分解為氫氣和氧氣 2H2O 高溫 2H2 + O2 +熱量 氫氣為可燃氣體，氧氣為助燃氣體，氫氣和氧氣相互混合，形成混合氣體，在高溫下極易發(fā)生化學性爆炸，其爆炸威力大，若無可靠的防范措施，就會造成火災爆炸事故。（二）水的化學反應 1.水與活潑金屬反應 水與活潑金屬鋰、鉀、鈉、鍶、鉀鈉合金等接觸，將

8、發(fā)生強烈反應： 2Na+2H2O 高溫 = 2NaOH + H2 +熱量 這些活潑金屬與水化合時，奪取水中的氧原子，放出氫氣和大量熱量，使釋放出來的氫氣與空氣中的氧氣相混合形成的爆炸性混合物，發(fā)生自然或爆燃。2.水與金屬粉末反應n 水與鋅粉、鎂鋁粉等金屬粉末接觸，在火場高溫情況下反應較激烈，放出氫氣，會助長火勢擴大和火災漫延。n2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 +熱量3.水與金屬氫氧化物反應 水與氫化鋰、氫化鈉、四氫化鋰鋁、氫化鈣、氫化鋁等金屬氫化物接觸，氫化物中的金屬原子與水中的氧原子結合，則氫化物和水的氫原子放出，產(chǎn)生大量的氫氣，也會助長火勢。4.水與硅金屬化合反應

9、水與硅化鎂、硅化鐵等接觸，會釋放出自然物四氫化硅： Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4 四氫化硅易與空氣中的氧反應，發(fā)生自燃 5.水與碳金屬反應 水與碳化鈣、碳化鉀、碳化鋁等物質接觸時，發(fā)生易燃易爆的碳氫化合物氣體，并釋放出大量熱量： CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 + 熱量 水與石灰氮（電石）接觸能釋放出可燃氣體氨。不純的電石與水接觸，還能釋放出乙炔氣，在火場上有助于火勢的擴大和漫延。 6.水與硼氫類物質化學反應 水與二硼氫、硼氫化鈉等接觸，釋放出氫氣和大量的熱量。 B2H6 + H2O = 2H3BO3 + 6H2 + 熱量 7.水與磷化

10、物發(fā)生反應 水與磷化鈣、磷化鋅等接觸、生成磷化氫，磷化氫在空氣中能自然。 Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3 +熱量n n 由此可見，水與某些化學物質接觸，有可能發(fā)生自燃，釋放出可燃氣體和大量以及有毒氣體，從而引起燃燒或爆炸。因此，火場撲救過程中，應根據(jù)物質的性質，采取相應的滅火劑。凡是能與水接觸能引起化學反應的物質嚴禁用水撲救。第二節(jié) 水的滅火作用 根據(jù)水的性質，水的滅火作用主要有以下幾種： 一、冷卻作用 由于水的比熱容大，汽化熱高，而且水具有良好的導熱性。因而，當水與燃燒物質接觸或流經(jīng)燃燒區(qū)時，將被加熱或汽化，吸收熱量，從而使燃燒區(qū)溫度大大降低，以致使燃燒中止。二、窒息作用

11、水的汽化將在燃燒區(qū)產(chǎn)生大量水蒸氣占據(jù)燃燒區(qū)，可阻止新鮮空氣進入燃燒區(qū)，降低燃燒區(qū)氧的濃度，使可燃物得不到氧的補充，導致燃燒強度減弱直至中止。三、稀釋作用 水本身是一種良好的溶劑，可以溶解水溶性甲、乙、丙類液體，如醇、醛、醚、酮、酯等。因此，當此類物質起火后，如果容器的容量允許或可燃物料流散，可以水予以稀釋。由于可燃物濃度降低而導致可燃蒸汽量減少，使燃燒減弱。當可燃液體的濃度降到可燃濃度以下時，燃燒即行中止。四、分離作用 經(jīng)滅火器具（尤其是直流水槍）噴射形成的水流具有很大的沖擊力，這樣的水流遇到燃燒物時，將使火焰產(chǎn)生分離，這種分離作用一方面使火焰“端部”得不到可燃蒸汽的補充，另一方面使火焰“根部

12、”失去維持燃燒所需的熱量，使燃燒中止。五、乳化作用 非水溶性可燃液體的初起火災，在末形成熱波之前，以較強的水霧射流或滴狀射流滅火，可在液體表面形成“油包水”型乳液，乳液的穩(wěn)定程度隨可燃液體粘度的增加而增加，重質油品甚至可以形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液體表面受到冷卻，使可燃蒸氣產(chǎn)生的速度降低，致使燃燒中止。 第三節(jié) 消防射流一、消防射流 （一）消防射流的含義 消防射流是指滅火時由射水器具噴射出來的高速水流。（二）消防射流的類型常見的射流類型有密集射流和分散射流兩種: 1.密集射流 （1）密集射流的定義 高壓水流經(jīng)過直流水槍噴出，形成結實的射流稱為密集射流。密集射流靠近水槍口處的射流密集而不

13、散，離水槍口較遠處射流逐漸分散。密集射流耗水量更大，射程遠。沖擊力大，機械破壞力強。（2）密集射流適用范圍 建（構）筑物室內消火栓給水系統(tǒng)中配備的直流水槍和消防車上使用的直流水槍，都是密集射流撲救火災。 2.分散射流 高壓水流經(jīng)過離心作用、機械撞擊或機械強化作用使水流分散成點滴狀態(tài)離開水槍，形成擴散或幕狀射流稱為分散射流。 分散射流根據(jù)其水滴粒徑大小又分為噴霧射流和開花射流兩種類型。(1)噴霧射流 分散射流時，水滴粒徑平均小于100um時，稱為噴霧水射流。噴霧射流的特點是控制面積大，用水量省，燃燒區(qū)蒸汽濃度大，吸收大量汽化熱，隔絕空氣，降低空氣中含氧量，有良好的降溫和窒息作用，同時，水漬損失小

14、，出煙效果好。噴霧射流適用于石油化工企業(yè)水幕分隔裝置的撲救等。（2）開花射流 分散射流時，水滴直徑平均在100-1000um之間，用來降低熱輻射的傘形水射流，稱為開花射流。開花射流的特點同噴霧射流，其適用于要求水漬損失小或缺水地區(qū)。二、消防射水器 消防射水器具是把水需要的形狀有效的噴射到燃燒物上的滅火器具，包括消防水槍和消防水炮。（一）消防水槍 消防水槍根據(jù)射流形式和特征不同可分為直流水槍、噴霧水槍、開花水槍、多用水槍、脈沖水槍等，其中常用水槍為直流水槍和噴霧水槍。1.直流水槍 （1）直流水槍的分類和構造n 直流水槍分為普通直流水槍和開關式直流水槍。 直流水槍是滅火的射水工具，用其與水帶連接會

15、 噴射密集充實的水流；具有射程遠、水量大等優(yōu)點； 它由管牙接口、槍體和噴嘴等 主要零部件組成. 常用的直流水槍噴嘴口徑有13mm、16mm、19mm三種。（2）直流水槍的使用 使用直流水槍滅火時，由于水槍射流產(chǎn)生反作用力，因此，如變更射流方向時應緩慢操作；使用開關式直流水槍時，開關動作應緩慢進行，以免產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，造成水帶爆破或者影響消防員安全。（3）水槍充實水柱 由水槍噴嘴起到射流90%的水柱水量穿過直徑380mm圓孔處的一段射流長度稱為充實水柱。（又稱有效射程）2.噴霧水槍（1）噴霧水槍的分類和用途 噴霧水槍分為離心式噴霧水槍、機械撞擊式噴霧水槍和簧片式噴霧水槍三種。 噴霧水槍是一種噴射霧

16、狀水流的消防水槍，用于撲救帶電設備火災、可燃粉塵火災及部分可燃液體火災等。（2）噴霧水槍的使用 使用噴霧水槍滅火時，應注意噴霧角、射流方向和噴霧射流類型的選擇。3.開花直流水槍 開花直流水槍是一種噴射直流水流和開花水流的水槍。4.多用水槍 多用水槍既可噴射密集射流，又可噴射霧狀射流，有的還可以噴射水幕，而且?guī)追N射流可以相互轉換，組合使用，對火場需要適應性好。 多功能水槍最好不要用于撲救帶電設備火災，以免因誤操作造成傷害。5.脈沖水槍 脈沖水槍是一種新型水槍，其自帶水源和壓縮空氣源，水漬損失小、用水量省、滅火效率高，可以噴射超細水霧，適用于撲滅建筑內初起火災、小型油品火災和汽車火災。（二）消防水

17、炮 消防水炮按操縱形式可分為手動操縱和遠距離自 動操縱水炮；按 安裝方式可以分 為固定式、車載 式和移動式水炮。 1)消防水炮的構造2） 消防炮分類n消防炮滅火系統(tǒng)按噴射介質可分為：水炮系統(tǒng)、泡沫炮系統(tǒng)和干粉炮系統(tǒng)。n按控制方式可分為：手動、電控、液控。按使用功能可分為：單用消防炮、組合消防炮、兩用消防炮。n按泡沫液吸入方式可分為：自吸式、非自吸式。n按安裝方式可分為：固定式、移動式。n固定消防炮按安裝的距離可分為：遠控、手動。消防炮適用場所n 1.泡沫炮適用于甲、乙、丙類液體、固體可燃物火災場所。n 2.干粉炮適用于液化石油氣、天然氣等可燃氣體火災場所。n3.水炮適用于一般固體可燃物火災的場

18、所。n4.水炮和泡沫炮不得用于撲救遇水發(fā)生化學反應而引起燃燒、爆炸等物質的火災。內容小結： 1 1、水的性質、水的性質：水的基本特性：液、氣、固：水的基本特性：液、氣、固 物理性質物理性質: : 密粘縮脹溶導密粘縮脹溶導 化學性質化學性質 2 2、水的滅火作用水的滅火作用： 五種作用五種作用( (降、窒、稀、隔、降、窒、稀、隔、乳）乳） 3 3、 消防射流消防射流: :消防射流、消防射水器具消防射流、消防射水器具 第四節(jié) 消防水力學基本知識習題n判斷題1、水有三種狀態(tài)：固體、液體和氣體。液體與固體的主要區(qū)別是液體容易流動，液體與氣體的主要區(qū)別是液體體積不易壓縮。（ ）2、水溫升高1，單位體積的

19、水需要的熱量，稱為比熱容。（ ） 3、水的比熱容比其他液體的比熱容都要小。（ ） 4、單位體積的水由液體變成氣體需要吸收的熱量稱為汽化熱。（ ） 5、純凈的水當溫度下降到4時，開始凝結成冰。（ ） 6、液體單位體積內所具有的重量稱為密度。（ ） 7、液體單位體積內所具有的稱為質量容重。（ ）8、水結成冰，由液體狀態(tài)變成固體狀態(tài)，水分子間的距離減小，因而體積隨之減小。（ ）9、處于流動狀態(tài)的水不易結冰。因此，為不使水帶內的水凍結成冰，在冬季火場上，當消防隊員需要轉移陣地時不要關閉水槍。（ ） 10、粘滯性在液體靜止時是不顯示作用的。（ ） 11、粘滯性是水在管道或水帶內流動產(chǎn)生水頭損失的內因。（

20、 ） 12、水的體積隨壓力減小而增加的性質稱為水的壓縮性。（ ） 13、通常把水看成是不可壓縮的液體。（ ） 14、水的體積隨水溫升高而增大的性質稱為水的膨脹性。（ ） 15、物質能否在水中溶解，與物質分子的極性有關。同水分子極性不同的物質易溶于水，與水分子極性相似的物質不易溶于水或不溶于水。（ ）16、水中含有雜質越多，電阻率越大，導電性能越大。（ ）17、水取用方便，分布廣泛，同時由于水在化學上呈中性，無毒，且冷卻效果非常好，因此，它是最常用的、最主要的滅火劑。（ ）18、水與鋅粉、鎂鋁粉等金屬粉末接觸，在火場高溫情況下反應較劇烈，會助長火勢擴大和火災蔓延。（ ）19、鋰、鉀、鈉、鍶、鉀鈉

21、合金等活潑金屬與水化合時，奪取水中的氧原子，放出氫氣和大量的熱量，使釋放出來的氫氣與空氣中氧氣相混合形成的爆炸性混合物，發(fā)生自燃或爆炸。 （ ）20、水與硅化鎂、硅化鐵等接觸，會釋放出自燃物四氫化硅，四氫化硅易與空氣中的氧反應，發(fā)生火災。（ ）21、不純凈的電石與水接觸，能釋放出乙炔氣。在火場上，乙炔有助長火勢擴大和火災蔓延的可能。（ ）22、水與某些化學物質接觸，有可能發(fā)生自燃，釋放出可燃氣體和大量熱量以及有毒氣體等，從而引起爆炸。（ ）23、凡與水接觸能引起化學反應的物質嚴禁用水撲救。（ ）24、高壓水流經(jīng)過直流水槍噴出，形成的射流稱為密集射流。（ ） 25、多用水槍可以用于撲救帶電設備火

22、災。（ ） 26、由水槍噴嘴起到射流90%的水柱水量穿過直徑380mm圓孔處的一段射流長度稱為充實水柱。（ ）二、選擇題（四選一）1、液態(tài)水具有易流動性和粘滯性，關于二者的相互關系，下列說法不正確的是 （A）粘滯性在液體靜止或平衡時是不顯示作用的 （B）粘滯阻力不能阻止靜止液體在切向力的作用下開始流動（C）液體運動時的粘滯阻力能夠使液體的流動緩慢下來（D）液體運動時的粘滯阻力能夠使液體的流動加快起來 2、液態(tài)水具有壓縮性和膨脹性，通常狀況下，二者的特性為 （A）壓縮性小，膨脹性小 （B）壓縮性小，膨脹性大 （C）壓縮性大，膨脹性小 （D）壓縮性大，膨脹性大3、水的導電性能與水的密度、射流形式等

23、有關。下列說法正確的是 n（A）雜質越少，直流射流，導電性能越大 （B）雜質越少，開花射流，導電性能越大n（C）雜質越多，直流射流，導電性能越大 （D）雜質越多，開花射流，導電性能越大n4、若將1L常溫的水（20）噴灑到火源處，使水溫升到100，則要吸收熱量 kJn （A） 300 (B) 336 (C) 460 (D) 560 n5、水蒸汽占燃燒區(qū)的體積達 時，火焰就將熄滅。（A） 15 （B） 25 （C） 30 （D） 356、水在4時容重為 N/m。（A） 9806 （B） 9807 （C） 9801 （D）97897、水槍上的開關突然關閉時，會產(chǎn)生一種水擊現(xiàn)象。在研究這一問題時，就必

24、須考慮水的 。（A）粘滯性 （B）壓縮性 （C）膨脹性 （D）溶解性8、水的體積隨水溫升高而增大的性質稱為水的 （A）粘滯性 （B）壓縮性 （C）膨脹性 （D）溶解性9、滅火時消防射流觸及高溫設備，水滴瞬間汽化。當水蒸汽溫度上升超過1500以上時，水蒸汽將會迅速分解為氫氣和氧氣，氫氣和氧氣相互混合，形成混合氣體，在高溫下極易發(fā)生 。n（A）物理性爆炸 （B）化學性爆炸 （C）自燃 （D）爆炸10、水與磷酸鈣、磷化鋅等磷化物接觸，生成磷化氫，磷化氫在空氣中能 。（A）著火 （B）閃燃 （C）自燃 （D）爆炸n11、水與硅化鎂、硅化鐵等接觸，會釋放出自燃物 。（A） AL(OH)3 （B） NaOH （C） SiH4 （D）CaC2n12、水與某些化學物質接觸，能引起燃燒或爆炸，是因為