第04章 消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識課件

第四章消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識水的性質(zhì)水的滅火作用消防射流第一節(jié)水的性質(zhì)水的基本性質(zhì)三種狀態(tài)：固體、液體和氣體。液體容易流動，不易壓縮。水在常溫下為液體。在常壓下、水溫超過100℃時，蒸發(fā)為氣體，水溫下降到0℃時，即凝結(jié)成固體為冰。第一節(jié)水的性質(zhì)（一）水的比熱容水溫升高1℃，單位體積的水需要吸收的熱量，稱為水的比熱容。若將水的比熱容作為1，則其他液體比熱容均小于1，水比任何液體的比熱容都大。1L水溫度升高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。第一節(jié)水的性質(zhì)（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水的汽化熱。水的汽化熱很大，1L100℃的水，變成100℃的水蒸氣，需要吸收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，水變成蒸汽時體積擴大。1L水變成水蒸氣后體積擴大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。實驗得知，水蒸氣占燃燒區(qū)的體積達35%時，火焰就將熄滅。第一節(jié)水的性質(zhì)（三）水的冰點純凈的水當(dāng)溫度下降到0℃時，開始凝結(jié)成冰。水結(jié)成冰時，放出溶解熱335kJ/L。水結(jié)成冰，由液體變成固體，水分子間距增大，因而體積隨之?dāng)U大。因此，在冬季應(yīng)對消防給水管道和儲水容器進行保溫，以免水結(jié)成冰時體積擴大，致使消防設(shè)備損壞。處于流動狀態(tài)的水不易結(jié)冰，因為水的動能會轉(zhuǎn)化成熱能。因此，為了不使水帶內(nèi)的水凍結(jié)，在冬季火場上，消防員轉(zhuǎn)移陣地時不要關(guān)閉水槍。第一節(jié)水的性質(zhì)

水的主要物理性質(zhì)（一）密度和容重密度：單位體積內(nèi)物質(zhì)所具有的質(zhì)量。容重：單位體積內(nèi)物質(zhì)所具有的重量。

水在4℃時容重最大，此時1L純凈的水重1kg。溫度（℃）041020304060100容重（N/m3）98069807980197899764973096429399第一節(jié)水的性質(zhì)（二）黏滯性當(dāng)水在流動時，水分子之間、水分子與固體壁面之間的作用力顯示為對流動的阻抗作用，即顯示出所謂黏滯性阻力（內(nèi)摩擦阻力），水的這種阻抗變形運動的特性就是黏滯性。當(dāng)液體運動一旦停止，這種阻力就立即消失，即黏滯性在液體靜止或平衡時是不顯示作用的。舉例說明水的黏滯性：渠道過水?dāng)嗝媪魉俜植?/p>

渠道過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植疾痪鶆?，是因為水流黏滯性所致。固體邊界（壁面）通過水的黏滯性，對水的運動起著阻滯作用。第一節(jié)水的性質(zhì)第一節(jié)水的性質(zhì)（三）壓縮性水的體積隨壓力增加而減小的性質(zhì)稱為壓縮性。

通常，把水看成是不可壓縮的液體。壓力（MPa）0.11020304050水體積1.00000.99430.98970.98530.98100.9766第一節(jié)水的性質(zhì)（四）膨脹性水的體積隨水溫升高而增大的性質(zhì)稱為膨脹性。在火場供水中水的膨脹性均可略去不計。（五）溶解性溶質(zhì)在水中的擴散稱為溶解。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；用水可以稀釋溶于水的可燃液體，使火災(zāi)得到控制。（六）水的導(dǎo)電性水中含有雜質(zhì)越多，電阻率越小，導(dǎo)電性越大。天然水是良導(dǎo)體，因此，在火場上應(yīng)防止觸電。第一節(jié)水的性質(zhì)水的化學(xué)性質(zhì)（一）水的分解水由氫和氧兩種元素組成。當(dāng)水蒸氣溫度超過1500℃時，水蒸氣就會迅速分解生成氫氣和氧氣：2H2O═2H2+O2

氫氣為可燃氣體，氧氣為助燃氣體，在高溫下極易發(fā)生化學(xué)性爆炸。第一節(jié)水的性質(zhì)（二）水的化學(xué)反應(yīng)1.水與活潑金屬反應(yīng)水與活潑金屬鋰、鈉、鉀、鍶、鉀鈉合金等接觸，將發(fā)生強烈反應(yīng)：2Na+2H2O═2NaOH+H2+熱量2.水與金屬粉末反應(yīng)水與鋅粉、鎂鋁粉等金屬粉末接觸，在火場高溫情況下反應(yīng)較劇烈，放出氫氣，會助長火勢。

Zn+H2O═ZnO+H2Mg(OH)2+2Al(OH)3

═Mg(AlO2)2+4H2O

2Al+6H2O═2Al(OH)3+3H2+熱量第一節(jié)水的性質(zhì)3.水與金屬氫化物反應(yīng)水與氫化鋰、氫化鈉、四氫化鋰鋁、氫化鈣、氫化鋁等接觸，產(chǎn)生大量氫氣：NaH+H2O═NaOH+H2+熱量AlH3+3H2O═Al(OH)3+3H2+熱量4.水與硅金屬化合物反應(yīng)水與硅化鎂、硅化鐵等接觸，會釋放出自燃物四氫化硅：Mg2Si+4H2O═2Mg(OH)2+SiH4

第一節(jié)水的性質(zhì)5.水與碳金屬反應(yīng)水與碳化鈣、碳化鉀、碳化鋁等接觸，生成易燃易爆的碳氫化合物氣體：CaC2+2H2O═Ca(OH)2+C2H2+熱量水與石灰氮（俗稱電石，CaCN2）接觸，能釋放出可燃氣體氨。不純凈電石與水接觸，能釋放出乙炔氣。6.水與硼氫類物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)水與硼氫類物質(zhì)，如二硼氫、硼氫化鉀、硼氫化鈉等接觸，釋放出氫氣和大量熱：B2H6+6H2O═2H2BO3+6H2+熱量第一節(jié)水的性質(zhì)7.水與磷化物反應(yīng)水與磷酸鈣、磷化鋅等接觸，生成磷化氫，在空氣中能自燃：Ca3P2+6H2O═3Ca(OH)2+2PH3+熱量由此可見，水與某些化學(xué)物質(zhì)接觸，有可能發(fā)生自燃，釋放出可燃氣體和大量熱量以及有毒氣體等，從而引起燃燒或爆炸。因此，在撲救火災(zāi)時應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，采取相應(yīng)的滅火劑。凡與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)嚴(yán)禁用水撲救。第二節(jié)水的滅火作用冷卻作用由于水的比熱容大，汽化熱高，而且水具有較好的導(dǎo)熱性。因而，當(dāng)水與燃燒物接觸或流經(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。窒息作用水的汽化熱將在燃燒區(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(dǎo)致燃燒強度減弱直至中止。第二節(jié)水的滅火作用稀釋作用水是一種良好的溶劑，可以稀釋可燃物濃度而導(dǎo)致可燃蒸氣量減少，使燃燒減弱。分離作用經(jīng)滅火器具（尤其是直流水槍）噴射形成的水流有很大的沖擊力，這樣的水流遇到燃燒物時，將使火焰分離，這種分離作用一方面使火焰“端部”得不到可燃蒸氣的補充，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。第二節(jié)水的滅火作用乳化作用非水溶性可燃液體的初起火災(zāi)，在未形成熱波之前，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)定程度隨可燃液體黏度的增加而增加，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)生的速率降低，致使燃燒中止。第三節(jié)消防射流

消防射流（一）消防射流的定義消防射流是指滅火時由消防射水器具噴射出來的高速水流。（二）消防射流的類型1.密集射流高壓水流經(jīng)過直流水槍噴出，形成結(jié)實的射流稱為密集射流?？拷畼尶谔幍纳淞髅芗环稚ⅲx水槍口較遠處射流逐漸分散。密集射流耗水量大，射程遠，沖擊力大，機械破壞力強。直流水槍以密集射流滅火。第三節(jié)消防射流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)離開消防射水器具，形成擴散狀或幕狀射流稱為分散射流。根據(jù)水滴粒徑大小可分為噴霧射流和開花射流兩種。（1）噴霧射流：水滴粒徑平均小于100微米的分散射流。由噴霧水槍產(chǎn)生。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，有良好的冷卻和窒息作用，同時，水漬損失小，除煙效果好。（2）開花射流：水滴粒徑在100～1000微米之間，用來降低熱輻射的傘形水射流。由開花水槍或多用水槍產(chǎn)生。第三節(jié)消防射流消防射水器具（一）消防水槍由單人或多人攜帶和操作的以水作為滅火劑的噴射管槍。根據(jù)射流形式和特征可分為直流、噴霧、開花、多用水槍等。1.直流水槍噴射密集充實水流的水槍，具有射程遠、水量大、沖擊力強等優(yōu)點。（1）直流水槍的分類和構(gòu)造分類：普通和開關(guān)式兩種。第三節(jié)消防射流構(gòu)造：由槍筒和噴嘴組成。噴嘴一般采用具有向出口斷面收斂的圓錐形噴嘴，可增加水流的出口速度以形成動能較大且不分散的射流。為減少從水帶來的水流渦流，在槍筒內(nèi)安裝穩(wěn)流器（導(dǎo)流裝置），使水流流過截面積較小的孔洞，消除橫向水流和旋轉(zhuǎn)水流，迫使槍筒內(nèi)紊流趨于勻流狀態(tài)，以提高槍筒結(jié)構(gòu)的水力條件。常用直流水槍噴嘴口徑有13、16、19mm三種。第三節(jié)消防射流（2）直流水槍的使用水槍射流會產(chǎn)生反作用力，因此，應(yīng)緩慢操作，避免產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，造成水帶爆破或影響消防員安全。（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，又叫有效射程。該段射流水量集中，射程遠，沖擊力大，機械破壞力強，便于瞄準(zhǔn)著火點，能將燃燒聚集熱量沖散。第三節(jié)消防射流（3）水槍充實水柱撲滅不同建筑物火災(zāi)對水槍充實水柱要求不同：建筑高度不超過100m的高層民用建筑，不應(yīng)小于10m；高層工業(yè)建筑和建筑高度超過100m的高層民用建筑，不應(yīng)小于13m；甲、乙類廠房，層數(shù)超過6層的公共建筑和層數(shù)超過4層的廠房（倉庫），不應(yīng)小于10m；高架倉庫和體積大于25000m3的商店、體育館、影劇院、會堂、展覽建筑，車站、碼頭、機場建筑等，不應(yīng)小于13m；一般性的低層建筑，不應(yīng)小于7m；地下工程，不應(yīng)小于10m；停車庫、修車庫，不應(yīng)小于10m；撲滅室外火災(zāi)，應(yīng)為10～15m。第三節(jié)消防射流2.噴霧水槍噴射霧狀射流的消防水槍。特點：比密集射流有更好的冷卻和窒息作用，對可燃液體及氣體吹滅和乳化滅火作用，有良好的隔絕熱輻射效果和電絕緣性能，有強烈的驅(qū)散煙氣能力。適用于撲救建筑室內(nèi)火災(zāi)，帶電設(shè)備火災(zāi)、可燃粉塵火災(zāi)及部分可燃液體和氣體火災(zāi)等，還可稀釋濃煙及可燃氣體和氧氣的濃度。（1）分類：離心式、機械撞擊式、簧片式。（2）使用：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3.開花直流水槍噴射直流和開花水流的水槍。可以單獨或同時噴射密集充實和傘形水流，常在火場中以傘形開花射流隔離熱輻射，掩護消防員進入火場接近火源，以密集射流撲救一般固體物質(zhì)火災(zāi)或冷卻保護其他物質(zhì)。4.多用水槍可噴射密集和霧狀射流，有的還可以噴射水幕，而且?guī)追N可以互換，組合使用，機動性強，對火場需要適應(yīng)性好。最好不用于撲救帶電火災(zāi)，以免誤操作造成傷害。5.脈沖水槍由脈沖水槍、高壓氣瓶、貯水罐等組成，有效射程大于10m。水漬損失小、用水省、滅火效率高，可噴射超細水霧，主要撲救初起、小面積的A、B、C類火災(zāi)、交通工具火災(zāi)和電氣設(shè)備火災(zāi)。第三節(jié)消防射流（二）消防水炮大型號的“消防水槍”，與水槍的最大差異在于其非手持性。習(xí)慣上將流量大于16L/s的射水設(shè)備定義為消防水炮。一般安裝在消防車、消防艇上或油罐區(qū)、港口碼頭、大空間等場所。1.消防水炮的構(gòu)造：操縱手柄、臺座、