《消防培訓水力學》PPT課件.pptVIP

,消防水力學基礎知識,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) 消防水力學基本知識習題,學 習 提 綱,第一節(jié) 水的性質(zhì),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，因此水是最常用的滅火劑。 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，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，蒸發(fā)為水蒸氣，溫度等于或低于0 ，凝結(jié)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成氣體需要吸收的熱量稱為汽化熱。水的汽化熱很大，1L100的水，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，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。試驗得知，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 純凈的水溫度下降到0時，開始凝結(jié)成冰。水結(jié)成冰時，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，因而體積隨之擴大。因此，對消防給水管道和儲水容器在冬季進行保溫，防止結(jié)冰，以免水結(jié)成冰時體積擴大，致使消防設備損壞。 處于流動狀態(tài)的水不易結(jié)冰，因為水的部分動能轉(zhuǎn)化為熱能。因此，為了不使水帶內(nèi)結(jié)冰，在冬季火場上，當消防隊員需要轉(zhuǎn)移陣地時，不要關(guān)閉水槍。若需要關(guān)閉時，應關(guān)小射流，使水仍處于流動狀態(tài)。,第一節(jié) 水的性質(zhì),水蒸汽,冰,第一節(jié) 水的性質(zhì),二、水的主要物理性質(zhì) 水的平衡和運動，除了與作用于液體的外界因素有關(guān)外，更重要的是取決于水本身的物理性質(zhì)。在水力學中，與水運動有關(guān)的物理性質(zhì)主要有以下方面。 （一）密度和容重 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而變化。在正常大氣壓強條件下，水在不同溫度時的容重見表4-1。 表4-1 水在不同溫度時的容重,第一節(jié) 水的性質(zhì),(二)粘滯性 液體具有流動性，在相對靜止時，液體不能抵制抗切力，在微小切力的作用下，將破壞原來的相對靜止狀態(tài)，產(chǎn)生無限止的變形，即發(fā)生流動。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(nèi)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(nèi)摩阻”。需要說明的是當液體運動一旦停止，這種阻力就立即消失。因此，粘滯性在液體靜止或平衡時是不顯示作用的。液體運動時的粘滯阻力只能使液體的變形即流動緩慢下來，但不能阻止靜止液體任何時候微小的切向力作用下開始流動。 （三）壓縮性 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。液體的特點是壓縮性很小。根據(jù)試驗，把溫度為20在0.1MPa壓力作用下的水體積為1，不同壓力時的水體積如表4-2。 表4-2 溫度為20不同壓力時的水體積,第一節(jié) 水的性質(zhì),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。即認為水的密度和容重為一常數(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(guān)突然關(guān)閉時，會產(chǎn)生一種水擊現(xiàn)象，在研究這個問題時，就必須考慮液體的壓縮性。 （四）膨脹性 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，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 溶質(zhì)在水中的擴散稱為溶解。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。 用水可以撲滅易溶于水的固體物質(zhì)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 水的導電性能與水的密度、射流形式等有關(guān)。水中含有雜質(zhì)越多，電阻率越小，導電性能越大。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(zhì)，因而被稱為良性導體。,第一節(jié) 水的性質(zhì),三、水的化學成分 （一）水的分解 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 水能與許多物質(zhì)起化學反應。 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 水與鋅粉、鎂鋁粉相互混合的鎂鋁粉與水接觸，比水單獨與鎂粉或鋁粉接觸反應強烈得多。 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(jié)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 水與硅化鎂、硅化鐵等接觸，會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，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(zhì)接觸時，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)生易燃易爆的碳氫化合物氣體，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.水與硼氫類物質(zhì)化學反應 水與二硼烷、硼氫化鈉等接觸，釋放出氫氣和大量的熱量。 B2H6 + 6H2O = 2H3BO3 + 6H2 + 熱量 7.水與磷化物發(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燃。 由此可見，水與某些化學物質(zhì)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(zhì)的性質(zhì)，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(zhì)嚴禁用水撲救。,第二節(jié) 水的滅火作用,根據(jù)水的性質(zhì)，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(zhì)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 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(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。,第二節(jié) 水的滅火作用,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”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(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,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(jié)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(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。,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，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，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)。,第三節(jié) 消防射流,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、多功能水槍等，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(gòu)造 直流水槍分為普通直流水槍和開關(guān)式直流水槍。 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。,第三節(jié) 消防射流,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(guān)式直流水槍時，開關(guān)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。 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。,直流水槍（炮）,脈沖水槍,直流水槍（炮）,細水霧滅火,第三節(jié) 消防射流,3.多功能水槍 多功能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(zhuǎn)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。 4.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(nèi)初起火災、小型油品火災和