職業(yè)技能培訓(xùn)課件水力學(xué).ppt

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)基本知識習(xí)題 學(xué)習(xí)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(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 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 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 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?dāng)U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(shè)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(dāng)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(yīng)關(guān)小射流 使水仍處于流動狀態(tài) 第一節(jié)水的性質(zhì) 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(xué)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?fàn)顟B(tài) 產(chǎn)生無限止的變形 即發(fā)生流動 當(dāng)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(dāng)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(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(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 六 水的導(dǎo)電性水的導(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 第一節(jié)水的性質(zhì) 三 水的化學(xué)成分 一 水的分解水由氫 氧兩種元素組成 火場上的消防水柱射流觸及高溫設(shè)備 水滴瞬間汽化 體積突然擴大 會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2H2O高溫2H2 O2 熱量氫氣為可燃氣體 氧氣為助燃氣體 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 就會造成火災(zāi)爆炸事故 二 水的化學(xué)反應(yīng)水能與許多物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng) 1 水與活潑金屬反應(yīng)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(yīng) 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(yīng)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(yīng)強烈得多 Mg OH 2 2Al OH 3 Mg AlO2 2 4H2O2Al 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 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(yīng)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(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 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(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(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(dǎo)熱性 因而 當(dāng)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(dǎo)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(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 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(zāi) 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(zāi) 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(yīng)緩慢操作 使用開關(guān)式直流水槍時 開關(guān)動作應(yīng)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(shè)備火災(zāi) 可燃粉塵火災(zāi)及部分可燃液體火災(zāi)等 2 噴霧水槍的使用使用噴霧水槍滅火時 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 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(yīng)性好 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 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(zāi) 小型油品火災(zāi)和汽車火災(zāi) 二 消防水池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 第三節(jié)消防射流 常見的消防水炮口徑有25mm 28mm 30mm 32mm 使消防隊員難以接近火源實施射水 或遇大風(fēng)消防水槍射流會被沖散 在這些情況下 需要采用高壓大流量 射水有效射程遠的消防水炮進行滅火 使消防隊員難以接近火源實施射水 或遇大風(fēng)消防水槍射流會被沖散 消防水池的特點是射程遠 水量大 當(dāng)發(fā)生大規(guī)?；馂?zāi)時 由于會產(chǎn)生強烈的熱輻射和濃煙 并且存在著建筑物坍塌等危險 第四節(jié)消防水力學(xué)基本知識習(xí)題 一 簡答題1 簡述水的基本特性 2 水的主要物理性質(zhì)有哪些 3 水的化學(xué)性質(zhì)有哪些 4 消防射流的定義和類型 消防射水器具主要有哪些 二 判斷題1 液體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為容重 2 單位體積的水 溫度升高1 時需要吸收的熱量 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 3 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 具有良好的冷卻降溫作用 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 5 處于流動的水不易結(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)的的水凍結(jié)成冰 使水處于流動狀態(tài) 第四節(jié)消防水力學(xué)基本知識習(xí)題 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 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 液體與氣體的主要區(qū)別是液體體積不易壓縮 8 水取用方便 分布廣泛 同時由于水在化學(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 三 選擇題1 液態(tài)水具有易流動性和粘滯性 關(guān)于二者的相互關(guān)系 下列說法不正確的是 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 液體運動的粘滯阻力能夠使液體的流動加快起來 第四節(jié)消防水力學(xué)基本知識習(xí)題 2 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C 壓縮性大 膨脹性小D 壓縮性大 膨脹性大3 水的導(dǎo)電性能與水的密度 設(shè)流量形式等有關(guān) 下列說法正確的是 A 雜質(zhì)