消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、南充市天宇消防職業(yè)技能培訓(xùn)學(xué)校第四章第四章 消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)第一節(jié) 水的性質(zhì)水的性質(zhì)第一節(jié)第一節(jié) 水的性質(zhì)水的性質(zhì)水天然水：天然水：河流、湖泊、大氣水、海水、地下水等蒸餾水：蒸餾水：將水蒸餾、冷凝的水人工制水：人工制水：通過化學(xué)反應(yīng)使氫氧原子結(jié)合得到的水第一節(jié)第一節(jié) 水的性質(zhì)水的性質(zhì)純凈水是無嗅無味的液體，在化學(xué)上呈中性，無毒，且冷卻效果非常好。水取用方便，分布廣泛，是最常用、最主要的滅火劑。一、水的基本特性一、水的基本特性液體和固體的主要區(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。水有三種狀態(tài)：固體、液體和氣體。水在常溫下為液體，在常壓下，水溫超過1

2、00時(shí)，蒸發(fā)成氣體，水溫下降到0時(shí)，即凝結(jié)成固體稱為冰。（一）水的比熱容（一）水的比熱容水溫升高1，單位體積的水需要吸收的熱量，稱為比熱容。水比任何液體的比熱容都大。水的比熱容是4200J/L。若將1常溫的水噴灑到火源處，使水溫升到100 ，則要吸收熱量336kJ(1KJ=1000J)。水的比熱容大，因而用水滅火，冷卻效果好。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。水的汽化熱是2264kJ/L，水的汽化熱很大，將水噴到火源處，使水迅速汽化成蒸氣，具有良好的冷卻降溫作用。當(dāng)水蒸氣占燃燒區(qū)的體積達(dá)到35%時(shí)，火焰將熄滅。（二）水的汽化熱純凈的水當(dāng)溫度下降到0時(shí)，開始凝結(jié)成冰。水結(jié)成冰，

3、由液體狀態(tài)變成固體狀態(tài)，水分子間的距離增大，因而體積隨之?dāng)U大。處于流動(dòng)狀態(tài)的水不易結(jié)冰，因此，為了不使水帶內(nèi)的水凍結(jié)成冰，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。（三）水的冰點(diǎn)二、水的主要物理特性二、水的主要物理特性（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，水在4時(shí)，其密度是1000kg/m3。液體單位體積內(nèi)所具有的重量稱為容重，又叫重度，水在4時(shí)，其重度是9807N/m3。粘滯性在液體靜止或平衡時(shí)是不顯示作用的。由于水在管道或水帶內(nèi)流動(dòng)要克服粘滯力，因此，會(huì)產(chǎn)生水頭損失。（二）黏滯性（三）壓縮性水的體積隨壓力增加而減小的性質(zhì)稱為水的壓縮性。通常情況下，把水看成是不可壓

4、縮的液體。水的體積隨水溫升高而增大的性質(zhì)稱為水的膨脹性。在消防設(shè)計(jì)和火場供水中水的膨脹性可不考慮。（四）膨脹性如水槍上的開關(guān)突然關(guān)閉時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種水擊現(xiàn)象，在研究這一問題時(shí)，就必須考慮水的壓縮性。（五）溶解性溶質(zhì)在水中的擴(kuò)散稱為溶解。水的導(dǎo)電性能與水的純度，射流形式有關(guān)。水中含有雜質(zhì)越多，電阻率越小，導(dǎo)電性能越大。在火場上，射水滅火時(shí)，應(yīng)注意防止觸電，噴霧水槍可以用來撲救高壓電氣火災(zāi)，但要有一定的安全距離。（六）導(dǎo)電性凡是由極性分子或與水分子結(jié)構(gòu)相似的分子組成的物質(zhì)均易溶于水，與水分子極性不同的物質(zhì)不易溶于水或不溶于水。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

5、，如CS2火災(zāi)；用水可以稀釋溶于水的可燃液體，使火災(zāi)得到控制或撲滅。二、水的化學(xué)性質(zhì)（一）水的分解滅火時(shí)，消防射流觸及高溫設(shè)備，水滴瞬間汽化，體積突然擴(kuò)大，當(dāng)水蒸氣溫度繼續(xù)上升超過1500 以上時(shí)，水蒸氣會(huì)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)生化學(xué)性爆炸。1.水與活潑金屬反應(yīng)（二）水的化學(xué)反應(yīng)2H2O 2H2 +O2 水與活潑金屬接觸發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，放出氫氣和大量熱量，使釋放出來的氫氣與空氣中氧氣相混合形成爆炸性混合物，發(fā)生自燃或爆炸。2Na+2H2O 2NaOH +H2 +熱量2.水與金屬粉末反應(yīng)水與金屬粉末接觸，在火場高溫作用下反應(yīng)較劇烈，放出氫氣，會(huì)助長火

6、勢擴(kuò)大和火災(zāi)蔓延。Zn+H2O ZnO +H2 3.水與金屬氫化物反應(yīng)水與金屬氫化物接觸，產(chǎn)生大量的氫氣，會(huì)助長火勢。NaH+H2O NaOH +H2 +熱量 4.水與金屬硅化物反應(yīng)Mg2Si+4H2O Mg(OH)2 +SiH4 水與金屬硅化物接觸，會(huì)釋放出自燃物四氫化硅（Si4），四氫化硅易與空氣中的氧反應(yīng)，發(fā)生自燃。5.水與金屬碳化物反應(yīng)水與金屬碳化物如碳化鈣接觸，生成易燃易爆的乙炔氣體，放出大量熱量，乙炔氣體有助長火勢擴(kuò)大 和火災(zāi)蔓延可能。CaC2+2H2O Ca(OH)2C2H2熱量6.水與硼氫類物質(zhì)反應(yīng)水與硼氫類物質(zhì)接觸，釋放出氫氣和大量熱量。B2H6+6H2O 2H2BO3+62

7、熱量7.水與金屬磷化物反應(yīng)水與金屬磷化物接觸，生成磷化氫，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，釋放出易可燃?xì)怏w和大量熱量以及有毒氣體，從而引起燃燒或爆炸。因此，凡與水接觸能引起化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)嚴(yán)禁用水撲救。可用干沙、7150滅火劑撲救。第二節(jié) 水的滅火作用一、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。水與燃燒物接觸或流經(jīng)燃燒區(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，而具有滅火作用。由于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)，降低燃燒區(qū)氧濃度的性質(zhì)。在一般情況下，空氣中含有

8、35%體積的水蒸汽時(shí)，燃燒就會(huì)停止。根據(jù)的水的性質(zhì)，水的滅火作用主要有冷卻、窒息、稀釋、分離、乳化等方面。水的滅火作用主要是冷卻作用。二、窒息作用三、稀釋作用水是一種良好的溶劑，可以溶解水溶性的甲、乙、丙類液體，具有降低可燃物濃度的性質(zhì)。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，能夠使火焰產(chǎn)生分離的性質(zhì)。四、分離作用非水溶性可燃液體在初起火災(zāi)時(shí)，較強(qiáng)的水霧射流可在液體表面形成“油包水”型乳液的性質(zhì)。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。五、乳化作用第三節(jié) 消防射流一、消防射流消防射流是指滅火時(shí)由消防射水器具噴射出來的高速水流。常見的射流類型有

9、密集射流和分散射流兩種類型。（一）消防射流的定義（二）消防射流的分類1.密集射流高壓水流經(jīng)過直流水槍噴出，形成結(jié)實(shí)的，水滴粒徑大于1000um的射流稱為密集射流。密集射流耗水量大，射程遠(yuǎn)，沖擊力大，機(jī)械破壞力強(qiáng)。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，都是以密集射流撲救火災(zāi)。2.分散射流高壓水流經(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)離開消防射水器具，形成擴(kuò)散狀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。水滴粒徑平均小于100um的分散射流，稱為噴霧射流。噴霧射流由噴霧水槍產(chǎn)生。噴霧射流的特

10、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，有良好的冷卻和窒息作用，同時(shí)，水漬損失小，除煙效果好。（2）開花射流。分散射流時(shí)，水滴平均粒徑在100m1000m之間，用來降低熱輻射的傘形水射流，稱為開花射流。開花射流由開花水槍或多用水槍產(chǎn)生。二、消防射水器具消防射水器具是把水按需要的形狀有效地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1.按射流形式和特征不同分為：直流水槍（水滴粒徑d1000m）；噴霧水槍（水滴粒徑d 100m ）；開花水槍（水滴粒徑d在100m1000m之間）；多用水槍。2.按操作方式分為：手持式水槍（水槍噴嘴

11、口徑19mm）；帶架式水槍（水槍噴嘴口徑19mm）。3.按水槍功能分為：常規(guī)水槍；多用水槍（多用水槍既可噴射直流，又可噴射霧狀射流，有的還可噴射水幕，對(duì)火場需要適應(yīng)性強(qiáng)）。4.按壓力分為：低壓水槍（工作壓力在0.21.6Mpa之間）；中壓水槍（工作壓力在1.62.5Mpa之間）；高壓水槍（工作壓力在2.54.0Mpa之間）；超高壓水槍（工作壓力4.0Mpa）。1.直流水槍直流水槍是一種噴射密集充實(shí)水流的水槍，在滅火中，主要使用直流水槍，具有射程遠(yuǎn)、水量大，沖擊力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。直流水槍可分為普通直流水槍和開關(guān)式直流水槍兩種。常用的直流水槍噴嘴口徑有13mm、16mm、19mm三種。（1）直流水槍的分

12、類直流水槍（炮）直流水槍（炮）直流水槍（炮）直流水槍（炮）直流水槍的反作用力是指水槍射水時(shí)的后座力，水槍射流的反作用力，與射流方向相反，力的大小與射流噴出的作用力相等，射流的能量越大，產(chǎn)生的反作用力越大。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，造成水帶爆破或影響消防員安全。（2）直流水槍的使用火場上水槍的充實(shí)水柱又叫水槍的有效射程，是針對(duì)直流水槍的密集射流而言的。充實(shí)水柱是這樣定義的：手持式直流水槍，由水槍噴嘴起至射流90%的水柱水量穿過直徑為38cm圓孔處的一段射流長度稱為充實(shí)水柱。帶架式直流水槍，由水槍噴嘴起至射流90%的水柱水量穿過直

13、徑為125cm圓孔處的一段射流長度稱為充實(shí)水柱。通常情況下，水槍充實(shí)水柱是針對(duì)手持式通常情況下，水槍充實(shí)水柱是針對(duì)手持式直流水槍而言的，用直流水槍而言的，用S SK K表示表示。（3）水槍充實(shí)水柱撲滅不同建筑物火災(zāi)對(duì)水槍充實(shí)水柱的要求不同在火場上，最常用的SK為10 m15m之間。水槍的水力性能是指水槍噴嘴壓力hq與射水量Q、有效射程SK之間的關(guān)系。（4）水槍的控火能力 （了解） 火場上常采用19mm直流水槍，幾種常用的有效射程與水槍噴嘴壓力、射水量的技術(shù)數(shù)據(jù)是：2.噴霧水槍噴霧水槍是一種噴射霧狀射流的消防水槍。噴霧水槍的特點(diǎn)是：比密集充實(shí)射流有更好的冷卻和窒息效果，對(duì)可燃液體及氣體有吹滅和乳

14、化作用，有良好的隔絕熱輻射效果和電絕緣性能，有強(qiáng)烈的驅(qū)散煙氣能力。該水槍適用于撲救建筑物室內(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?xì)怏w和氧氣的濃度。（1）噴霧水槍的分類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。（2）噴霧水槍的使用a.合理確定噴霧角度。撲救一般火災(zāi)時(shí)，可取3050，增加射程。撲救強(qiáng)酸、堿等化工原料及粉狀可燃物時(shí)，應(yīng)適當(dāng)擴(kuò)大噴霧角，減少?zèng)_擊力，防止飛濺事故的發(fā)生。b.撲救液體流淌火災(zāi)時(shí)，應(yīng)有一定的俯射角，并以先近后遠(yuǎn)的順序向前推進(jìn)。c.撲救大面積可燃液體火災(zāi)初期，為防止水流夾帶大量氣流進(jìn)入引起擾動(dòng)，引起熱輻射強(qiáng)度增

15、加，應(yīng)注意消防員的隔熱防護(hù)。細(xì)水霧滅火3.直流開花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。由于開花直流水槍可以單獨(dú)或同時(shí)噴射密集充實(shí)射流和傘形開花射流，常在火場中以傘形開花射流隔離熱輻射，掩護(hù)消防員進(jìn)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(hù)其他物質(zhì)。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，有的還可噴射水幕，而且?guī)追N射流可以互換，組合使用，機(jī)動(dòng)性能強(qiáng)，對(duì)火場需要適應(yīng)性好。多用水槍最好不要用于撲救帶電設(shè)備火災(zāi)，以免誤操作造成傷害。5.脈沖水槍脈沖水槍是一種新型水槍，它主要由脈沖水槍、高壓氣瓶、貯水罐等部件組成，有效射程10m。其水漬損失小、用水量省、滅火

16、效率高，可以噴射超細(xì)水霧，主要撲救初起、小面積的A、B、C、E類火災(zāi)和交通工具火災(zāi)。脈沖水槍( (二二) )消防水炮消防水炮 消防水炮可安裝于各種消防車、消防艇、船、固定炮塔，大型庫房、娛樂場所、電影院、展館等大型空間建筑場所，可撲滅一般固體火災(zāi)。 習(xí)慣上將流量16L/s的射水設(shè)備定義為消防水炮。1.1.消防水炮適用場所消防水炮適用場所2.2.消防水炮的設(shè)置范圍消防水炮的設(shè)置范圍 建筑面積大于3000平方米且無法采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的展覽廳、體育館觀眾廳等人員密集場所，建筑面積大于5000平方米且無法采用自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的丙類廠房，宜設(shè)置固定消防炮等滅火系統(tǒng)； 甲、乙、丙類氣體、可燃液體設(shè)備的高大構(gòu)架和設(shè)備群應(yīng)設(shè)置消防水炮保護(hù)。3 3. .消防水炮的構(gòu)造消防水炮的構(gòu)造消防水炮由操縱手柄、臺(tái)座、回轉(zhuǎn)鎖定柄、雙分水管、射水口集水彎管、可調(diào)節(jié)噴頭、雙手柄、壓力表等組成。4 4. .消防水炮的分類消防水炮的分類 消防水炮按安裝方式分為固定式、車載式和移動(dòng)式水炮三種類型；按控制方式可分為手動(dòng)消防水炮、電控消防水炮和液控消防水炮三種類型。 PS型固定式消防水炮PS40