職業(yè)技能培訓(xùn)與指導(dǎo)課件-消防水力學(xué)基本知識(shí)【管理培訓(xùn)資料】

1、LOGO 消防水力學(xué)基本知識(shí) 重慶消防總隊(duì)重保處 鄒俊第一節(jié) 水的性質(zhì)第二節(jié) 水的滅火作用第三節(jié) 消防射流第四節(jié) 消防水力學(xué)基本知識(shí)習(xí)題學(xué) 習(xí) 提 綱第一節(jié) 水的性質(zhì)v 水是無嗅無味的液體，是人類賴以生存的基本物質(zhì)。它取用方便，分布廣泛，同時(shí)由于水在化學(xué)上呈中性，無毒，且冷卻效果非常好，因此水是最常用的滅火劑。v一、水的基本特性 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(dòng)，液體與氣體的主要區(qū)別是液體體積不易壓縮。 水在常溫下為液體，在常壓下、水溫超過100時(shí)， 凝結(jié)成固體稱為冰。(一)水的比熱容 水溫升高1時(shí)， 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

2、，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。v (二）水的汽化熱 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。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。因此，將水噴灑到火源處，使水迅速汽化成蒸汽，具有良好的冷卻降溫作用。同時(shí)，水變成蒸汽時(shí)體積擴(kuò)大。1L水變成水蒸氣后體積擴(kuò)大1725倍，且水蒸氣是惰性氣體，占據(jù)燃燒區(qū)空間，具有隔絕空氣的窒息滅火作用。試驗(yàn)得知，水蒸氣占

3、燃燒區(qū)的體積達(dá)35時(shí)，火焰就將熄滅。 (三）水的冰點(diǎn) 純凈的水溫度下降到0時(shí)，開始凝結(jié)成冰。水結(jié)成冰時(shí)，釋放出溶解熱335KJ/L。水結(jié)成冰，由液體狀態(tài)變成固體狀態(tài)，水分子間距離增大，因而體積隨之?dāng)U大。因此，對消防給水管道和儲(chǔ)水容器在冬季進(jìn)行保溫，防止結(jié)冰，以免水結(jié)成冰時(shí)體積擴(kuò)大，致使消防設(shè)備損壞。 處于流動(dòng)狀態(tài)的水不易結(jié)冰，因?yàn)樗牟糠謩?dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。因此，為了不使水帶內(nèi)結(jié)冰，在冬季火場上，當(dāng)消防隊(duì)員需要轉(zhuǎn)移陣地時(shí)，不要關(guān)閉水槍。若需要關(guān)閉時(shí)，應(yīng)關(guān)小射流，使水仍處于流動(dòng)狀態(tài)。第一節(jié) 水的性質(zhì)第一節(jié) 水的性質(zhì)v二、水的主要物理性質(zhì)v 水的平衡和運(yùn)動(dòng)，除了與作用于液體的外界因素有關(guān)外，更重要的是

4、取決于水本身的物理性質(zhì)。在水力學(xué)中，與水運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理性質(zhì)主要有以下方面。 （一）密度和容重v 液體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為密度，液體單位體積內(nèi)所具有的重量為容重。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(qiáng)而變化。在正常大氣壓強(qiáng)條件下，水在不同溫度時(shí)的容重見表4-1。v 表4-1 水在不同溫度時(shí)的容重v 溫度溫度 / / 0 4 10 20 30 40 60 100 Y Y/(N/(N/) )98069807980197899764973096429399第一節(jié) 水的性質(zhì)v(二)粘滯性v 液體具有流動(dòng)性，在相對靜止時(shí)，液體不能抵制抗切力，在微小切力的作用下，將破壞原來

5、的相對靜止?fàn)顟B(tài)，產(chǎn)生無限止的變形，即發(fā)生流動(dòng)。當(dāng)液體一旦流動(dòng)時(shí)，分子間的作用力卻立即顯示為流動(dòng)的抗阻作用，即顯示處所謂的粘滯性阻力（內(nèi)摩擦阻力），液體的這種阻抗變形運(yùn)動(dòng)的特性就稱為粘滯性,也叫“內(nèi)摩阻”。需要說明的是當(dāng)液體運(yùn)動(dòng)一旦停止，這種阻力就立即消失。因此，粘滯性在液體靜止或平衡時(shí)是不顯示作用的。液體運(yùn)動(dòng)時(shí)的粘滯阻力只能使液體的變形即流動(dòng)緩慢下來，但不能阻止靜止液體任何時(shí)候微小的切向力作用下開始流動(dòng)。 （三）壓縮性v 在密閉容器內(nèi)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(zhì)稱為液體的壓縮性。液體的特點(diǎn)是壓縮性很小。根據(jù)試驗(yàn)，把溫度為20在

6、壓力作用下的水體積為1，不同壓力時(shí)的水體積如表4-2。v 表4-2 溫度為20不同壓力時(shí)的水體積 壓力壓力 /Mpa/Mpa 0.1 0.1 10 10 20 20 30 30 40 40 50 50水體積水體積1.00001.00000.99430.99430.98970.98970.98530.98530.98100.98100.97660.9766第一節(jié) 水的性質(zhì)v 從表中可以看出，水體積變化不大。因此，在一般計(jì)算中，通常把水看成是不可壓縮的液體。即認(rèn)為水的密度P和容重y為一常數(shù)，但個(gè)別特殊情況，液體的壓縮性不能忽略。如水槍上的開關(guān)突然關(guān)閉時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種水擊現(xiàn)象，在研究這個(gè)問題時(shí)，就必須

7、考慮液體的壓縮性。v（四）膨脹性v 水的體積隨水溫升高而增大的性質(zhì)為水的膨脹性。根據(jù)試驗(yàn)，10-20的水在常壓下，水溫升高1，體積增加萬分之一點(diǎn)五，其體積變化較小。v（五）溶解性v 溶質(zhì)在水中的擴(kuò)散稱為溶解。物質(zhì)能否在水中溶解，與物質(zhì)分子的極性有關(guān)。凡是由極性分子或者水分子結(jié)構(gòu)相似的分子組成的物質(zhì)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(zhì)不易溶于水或者不溶于水，如：汽油、煤油、柴油、苯等。v 用水可以撲滅易溶于水的固體物質(zhì)火災(zāi)；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。v（六）水的導(dǎo)電性v 水的導(dǎo)電性能與水的密度、射流形式等有關(guān)。水中含有雜質(zhì)越

8、多，電阻率越小，導(dǎo)電性能越大。純凈水電阻率很大，為不良導(dǎo)體。天然水源一般都含有各種雜質(zhì)，因而被稱為良性導(dǎo)體。v 第一節(jié) 水的性質(zhì)v 三、水的化學(xué)成分 v （一）水的分解v 水由氫、氧兩種元素組成?；饒錾系南浪淞饔|及高溫設(shè)備， 水滴瞬間汽化，體積突然擴(kuò)大，會(huì)造成物理性爆炸事故。當(dāng)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v 2H2O 高溫 2H2 + O2 +熱量v 氫氣為可燃?xì)怏w，氧氣為助燃?xì)怏w，氧氣為阻燃劑，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(xué)性爆炸，其爆炸威力大，若無可靠的防范措施，就會(huì)造成火災(zāi)爆炸事故。v （二）水的化學(xué)反應(yīng)v 水能與許多物質(zhì)

9、起化學(xué)反應(yīng)。v 1.水與活潑金屬反應(yīng)v水與活潑金屬鋰、鉀、鈉、鍶、鉀鈉合金等接觸，將發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)：v v 2Na+2H2O 高溫 2NaOH + H2 +熱量v v 這些活潑金屬與水化合時(shí)，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。v v v 2.水與金屬粉末反應(yīng) 水與鋅粉、鎂鋁粉相互混合的鎂鋁粉與水接觸，比水單獨(dú)與鎂粉或鋁粉接觸反應(yīng)強(qiáng)烈得多。 Mg(OH)2 + 2Al(OH)3 = Mg(AlO2)2 + 4H2O 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 +熱量3.水與金屬氫氧化物反應(yīng) 水與氫化鋰、氫化鈉、

10、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(jié)合，則氫化物和水的氫原子放出，產(chǎn)生大量的氫氣，也會(huì)助長火勢。4.水與硅金屬化合反應(yīng) 水與硅化鎂、硅化鐵等接觸，會(huì)釋放出自然物四氫化硅： MgSi + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4 四氫化硅易與空氣中的氧反應(yīng)，發(fā)生自然 5.水與碳金屬反應(yīng) 水與碳化鈣、碳化鉀、碳化鋁等物質(zhì)接觸時(shí)，碳化物中的金屬原子與水中的氧原子結(jié)合，碳化物中的碳原子與水中的氫原子化合，發(fā)生易燃易爆的碳?xì)浠衔餁怏w，并釋放出大量熱量： CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2 + 熱量 第一節(jié) 水的性質(zhì)第一節(jié) 水的性質(zhì)6.

11、水與硼氫類物質(zhì)化學(xué)反應(yīng) 水與二硼烷、硼氫化鈉等接觸，釋放出氫氣和大量的熱量。 B2H6 + HO = 2H3BO3 + 6H2 + 熱量 7.水與磷化物發(fā)生反應(yīng) 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。 由此可見，水與某些化學(xué)物質(zhì)接觸，有可能發(fā)生自燃，釋放出可燃?xì)怏w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(yīng)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，采取相應(yīng)的滅火劑。凡是能與水接觸能引起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)嚴(yán)禁用水撲救。 第二節(jié) 水的滅火作用v根據(jù)水的性質(zhì)，水的滅火作用主要有以下幾種：v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(dǎo)熱性。因而，當(dāng)水與燃燒物質(zhì)接觸或流經(jīng)燃燒

12、區(qū)時(shí)，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。v二、窒息作用v 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(jìn)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(bǔ)充，導(dǎo)致燃燒強(qiáng)度減弱直至中止。v三、稀釋作用v 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(dāng)此類物質(zhì)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(dǎo)致可燃蒸汽量減少，使燃燒減弱。當(dāng)可燃液體的濃度降到可燃濃度以下時(shí)，燃燒即行中止。v 第二節(jié) 水的滅火作用v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

13、擊力，這樣的水流遇到燃燒物時(shí)，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(bǔ)充，另一方面使火焰“根部”失去維持燃燒所需的熱量，使燃燒中止。v五、乳化作用 非水溶性可燃液體的初起火災(zāi)，在末形成熱波之前，以較強(qiáng)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(zhì)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v一、消防射流v （一）消防射流的含義v 消防射流是指滅火時(shí)由射水器具噴射出來的高速水流。v （二）消防射流的類型v 常見的射流類型有密集射流和分

14、散射流兩種。v 1.密集射流v （1）密集射流的定義v 高壓水流經(jīng)過直流水槍噴出，形成結(jié)實(shí)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散，離水槍口較遠(yuǎn)處射流逐漸分散。密集射流耗水量更大，射程遠(yuǎn)。沖擊力大，機(jī)械破壞力強(qiáng)。v （2）密集射流適用范圍 v 建（構(gòu)）筑物室內(nèi)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(zāi)。v 第三節(jié) 消防射流v2.分散射流v 高壓水流經(jīng)過離心作用、機(jī)械撞擊或機(jī)械強(qiáng)化作用使水流分散成點(diǎn)滴狀態(tài)離開水槍，形成擴(kuò)散或幕狀射流稱為分散射流。v 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。v (1)噴霧射流v 分散射流時(shí)，水滴

15、粒徑平均小于100um時(shí)，稱為噴霧水射流。噴霧射流的特點(diǎn)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(shí)，水漬損失小，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。v（2）開花射流 v 分散射流時(shí)，水滴直徑平均在100-1000um之間，稱為開花射流。開花射流的特點(diǎn)同噴霧射流，其適用于要求水漬損失小或缺水地區(qū)。第三節(jié) 消防射流v二、消防射水器v 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。v （一）消防水槍v 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、多功能水槍

16、等，其中常用水槍為直流水槍和噴霧水槍。v 1.直流水槍v （1）直流水槍的分類和構(gòu)造v 直流水槍分為普通直流水槍和開關(guān)式直流水槍。v 直流水槍是由槍筒和噴嘴所組成。直流水槍密集射流的質(zhì)量與水槍噴嘴有密切關(guān)系。直流水槍噴嘴一般采用具有向出口斷面方向收斂的圓錐體狀噴嘴。圓錐形噴嘴主要用途為增加水流的出口速度以形成動(dòng)能較大的射流，并使射流不分散。槍筒的構(gòu)造要求有良好的水力條件，為減少從水帶的水流渦流，迫使槍筒內(nèi)安裝穩(wěn)流器，使水流流過的截面積較小的孔洞，消除橫向水流和旋轉(zhuǎn)水流，迫使槍筒內(nèi)呈勻流狀態(tài)，以提高槍筒結(jié)構(gòu)的水力條件。v v 第三節(jié) 消防射流v常用的直流水槍噴嘴口徑有13mm、16mm、19mm

17、三種。v （2）直流水槍的使用v 使用直流水槍滅火時(shí)，由于水槍射流產(chǎn)生反作用力，因此，如變更射流方向時(shí)應(yīng)緩慢操作；使用開關(guān)式直流水槍時(shí)，開關(guān)動(dòng)作應(yīng)緩慢進(jìn)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。v2.噴霧水槍v （1）噴霧水槍的分類和用途v 噴霧水槍分為離心式噴霧水槍、機(jī)械撞擊式噴霧水槍和簧片式噴霧水槍三種。 v 噴霧水槍是一種噴射霧狀水流的消防水槍，用于撲救帶電設(shè)備火災(zāi)、可燃粉塵火災(zāi)及部分可燃液體火災(zāi)等。v （2）噴霧水槍的使用v 使用噴霧水槍滅火時(shí)，應(yīng)注意噴霧角、射流方向和噴霧射流類型的選擇。第三節(jié) 消防射流v3.多功能水槍v 多功能水槍既可噴射密集射流，又可噴射霧狀射流，有的

18、還可以噴射水幕，而且?guī)追N射流可以相互轉(zhuǎn)換，組合使用，對火場需要適應(yīng)性好。v 多功能水槍最好不要用于撲救帶電設(shè)備火災(zāi)，以免因誤操作造成傷害。v4.脈沖水槍v 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(xì)水霧，適用于撲滅建筑內(nèi)初起火災(zāi)、小型油品火災(zāi)和汽車火災(zāi)。v（二）消防水池v 消防水炮按操縱形式可分為手動(dòng)操縱和遠(yuǎn)距離自動(dòng)操縱水炮；按安裝方式可以分為固定式、車載式和移動(dòng)式水炮。v 第三節(jié) 消防射流常見的消防水炮口徑有25mm、28mm、30mm、32mm使消防隊(duì)員難以接近火源實(shí)施射水，或遇大風(fēng)消防水槍射流會(huì)被沖散在這些情況下，需要采用高壓大流量、射

19、水有效射程遠(yuǎn)的消防水炮進(jìn)行滅火使消防隊(duì)員難以接近火源實(shí)施射水，或遇大風(fēng)消防水槍射流會(huì)被沖散消防水池的特點(diǎn)是射程遠(yuǎn)、水量大。當(dāng)發(fā)生大規(guī)?；馂?zāi)時(shí)，由于會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的熱輻射和濃煙，并且存在著建筑物坍塌等危險(xiǎn)第四節(jié) 消防水力學(xué)基本知識(shí)習(xí)題v一、簡答題v 1.簡述水的基本特性？v 2.水的主要物理性質(zhì)有哪些？v 3.水的化學(xué)性質(zhì)有哪些？v 4.消防射流的定義和類型？消防射水器具主要有哪些？v二、判斷題v 1.液體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為容重。 （ ）v 2.單位體積的水，溫度升高1時(shí)需要吸收的熱量，稱為水的比熱容。水比任何液 體的比熱都大。用水滅火，冷卻效果最好。 （ ）v 3.單位體積的水由液體變成氣

20、體需要吸收的熱量稱為汽化熱。水的汽化熱很大，具有良好的冷卻降溫作用。v 4.水結(jié)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。 （ ）v 5.處于流動(dòng)的水不易結(jié)冰，因?yàn)樗牟糠謩?dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能。因此，為了不使水帶內(nèi)的的水凍結(jié)成冰，使水處于流動(dòng)狀態(tài)。 （ ）第四節(jié) 消防水力學(xué)基本知識(shí)習(xí)題v 6.物質(zhì)能否在水中溶解，與物質(zhì)分子的極性有關(guān)。同水分子極性不同的物質(zhì)易溶于水，與水分子極性相似的物質(zhì)不易溶于水或不溶于水。 （ ）v 7.水的三種狀態(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(dòng)，液體與氣體的主要區(qū)別是液體體積不易壓縮。 （ )v 8.水取用方便，分布廣泛，同時(shí)由

21、于水在化學(xué)上呈中性，無毒，且冷卻效果非常好，因此，它是最常用、最主要的滅火劑。 （ ）v三、選擇題v 1.液態(tài)水具有易流動(dòng)性和粘滯性，關(guān)于二者的相互關(guān)系，下列說法不正確的是。v A.粘滯性在液體靜止或平衡時(shí)是不顯示作用的v 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(dòng)v C.液體運(yùn)動(dòng)時(shí)的粘滯阻力能夠使液體的流動(dòng)緩慢下來v D.液體運(yùn)動(dòng)的粘滯阻力能夠使液體的流動(dòng)加快起來第四節(jié) 消防水力學(xué)基本知識(shí)習(xí)題v2.液體水具有壓縮性和膨脹性，通常狀態(tài)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v C.壓縮性大，膨脹性小 D.壓縮性大，膨脹性大v3.水的導(dǎo)電性能與水的密度、設(shè)流量形式等有關(guān)。下列說法正確的