第04章 消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)課件

第四章消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)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(dòng)，不易壓縮。水在常溫下為液體。在常壓下、水溫超過(guò)100℃時(shí)，蒸發(fā)為氣體，水溫下降到0℃時(shí)，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(chēng)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(chēng)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(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。實(shí)驗(yàn)得知，水蒸氣占燃燒區(qū)的體積達(dá)35%時(shí)，火焰就將熄滅。第一節(jié)水的性質(zhì)（三）水的冰點(diǎn)純凈的水當(dāng)溫度下降到0℃時(shí)，開(kāi)始凝結(jié)成冰。水結(jié)成冰時(shí)，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(duì)消防給水管道和儲(chǔ)水容器進(jìn)行保溫，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膭?dòng)能會(huì)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(chǎng)上，消防員轉(zhuǎn)移陣地時(shí)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：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)物質(zhì)所具有的質(zhì)量。容重：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)物質(zhì)所具有的重量。

水在4℃時(shí)容重最大，此時(shí)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(dòng)時(shí)，水分子之間、水分子與固體壁面之間的作用力顯示為對(duì)流動(dòng)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(yùn)動(dòng)的特性就是黏滯性。當(dāng)液體運(yùn)動(dòng)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(shí)是不顯示作用的。舉例說(shuō)明水的黏滯性：渠道過(guò)水?dāng)嗝媪魉俜植?/p>

渠道過(guò)水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植疾痪鶆?，是因?yàn)樗黟运?。固體邊界（壁面）通過(guò)水的黏滯性，對(duì)水的運(yùn)動(dòng)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(chēng)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(chēng)為膨脹性。在火場(chǎng)供水中水的膨脹性均可略去不計(jì)。（五）溶解性溶質(zhì)在水中的擴(kuò)散稱(chēng)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(chǎng)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(guò)1500℃時(shí)，水蒸氣就會(huì)迅速分解生成氫氣和氧氣：2H2O═2H2+O2

氫氣為可燃?xì)怏w，氧氣為助燃?xì)怏w，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(qiáng)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(chǎng)高溫情況下反應(yīng)較劇烈，放出氫氣，會(huì)助長(zhǎng)火勢(shì)。

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(huì)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?xì)浠衔餁怏w：CaC2+2H2O═Ca(OH)2+C2H2+熱量水與石灰氮（俗稱(chēng)電石，CaCN2）接觸，能釋放出可燃?xì)怏w氨。不純凈電石與水接觸，能釋放出乙炔氣。6.水與硼氫類(lèi)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)水與硼氫類(lèi)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(jiàn)，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(shí)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(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。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(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。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?zhuān)﹪娚湫纬傻乃饔泻艽蟮臎_擊力，這樣的水流遇到燃燒物時(shí)，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(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。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(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(shí)由消防射水器具噴射出來(lái)的高速水流。（二）消防射流的類(lèi)型1.密集射流高壓水流經(jīng)過(guò)直流水槍噴出，形成結(jié)實(shí)的射流稱(chēng)為密集射流?？拷畼尶谔幍纳淞髅芗环稚?，離水槍口較遠(yuǎn)處射流逐漸分散。密集射流耗水量大，射程遠(yuǎn)，沖擊力大，機(jī)械破壞力強(qiáng)。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(guò)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(kāi)消防射水器具，形成擴(kuò)散狀或幕狀射流稱(chēng)為分散射流。根據(jù)水滴粒徑大小可分為噴霧射流和開(kāi)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(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，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(kāi)花射流：水滴粒徑在100～1000微米之間，用來(lái)降低熱輻射的傘形水射流。由開(kāi)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(kāi)花、多用水槍等。1.直流水槍噴射密集充實(shí)水流的水槍?zhuān)哂猩涑踢h(yuǎn)、水量大、沖擊力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。（1）直流水槍的分類(lèi)和構(gòu)造分類(lèi)：普通和開(kāi)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(dòng)能較大且不分散的射流。為減少?gòu)乃畮?lái)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(guò)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(huì)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(shí)水柱由水槍噴嘴起到射流90%的水柱水量穿過(guò)直徑380mm圓孔處的一段射流長(zhǎng)度稱(chēng)為充實(shí)水柱，又叫有效射程。該段射流水量集中，射程遠(yuǎn)，沖擊力大，機(jī)械破壞力強(qiáng)，便于瞄準(zhǔn)著火點(diǎn)，能將燃燒聚集熱量沖散。第三節(jié)消防射流（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)水柱要求不同：建筑高度不超過(guò)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(guò)100m的高層民用建筑，不應(yīng)小于13m；甲、乙類(lèi)廠(chǎng)房，層數(shù)超過(guò)6層的公共建筑和層數(shù)超過(guò)4層的廠(chǎng)房（倉(cāng)庫(kù)），不應(yīng)小于10m；高架倉(cāng)庫(kù)和體積大于25000m3的商店、體育館、影劇院、會(huì)堂、展覽建筑，車(chē)站、碼頭、機(jī)場(chǎng)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(chē)庫(kù)、修車(chē)庫(kù)，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(diǎn)：比密集射流有更好的冷卻和窒息作用，對(duì)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(qiáng)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?xì)怏w和氧氣的濃度。（1）分類(lèi)：離心式、機(jī)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(lèi)型的選擇。第三節(jié)消防射流3.開(kāi)花直流水槍噴射直流和開(kāi)花水流的水槍?？梢詥为?dú)或同時(shí)噴射密集充實(shí)和傘形水流，常在火場(chǎng)中以傘形開(kāi)花射流隔離熱輻射，掩護(hù)消防員進(jìn)入火場(chǎng)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(jī)動(dòng)性強(qiáng)，對(duì)火場(chǎng)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(xì)水霧，主要撲救初起、小面積的A、B、C類(lèi)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(hào)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(chē)、消防艇上或油罐區(qū)、港口碼頭、大空間等場(chǎng)所。1.消防水炮的構(gòu)造：操縱手柄、臺(tái)座、