消防水力学基础知识

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南消防职业培训学校（漯河站）,*,“,”,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南消防职业培训学校（漯河站）,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南消防职业培训学校（漯河站）,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,河南消防职业培训学校（漯河站）,*,消防水力学,基础知识,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,1,第一节 水的性质,水是无嗅无味的液体，其不仅取用方便，分布广泛，在化学上呈中性，无毒，且冷却效果非常好。因此，水是最常用、最主要的灭火剂。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,2,一、水的基本特性,水有三种状态：,固体，液体和气体,。,液体与固体的主要区别是液体容易流动，液体与气体的主要区别是液体体积不易压缩。,水在常温下为液体，在常压下、水温超过,100,时，蒸发成气体，水温下降到,0,时，即凝结成固体称为冰,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,3,水温升高,1,，单位体积的水需要吸收的热量，称为比热容,。,若将水的比热容作为,1,，则其他液体的比热容均小于,1,，,水比任何液体的比热容都大。,1L,水温度升高,1,，需要吸收,4200J,的热量。,若将,1,常温的水,(20),喷洒到火源处，使水温升到,100,，则要吸收热量,336kJ,。,水的比热容大，因而用水灭火、冷却效果最好。,(,一,),水的比热容,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,4,(,二,),水的汽化热,单位体积的水由液体变成气体需要吸收的热量称为汽化热,。,水的汽化热很大，,1L100,的水，变成,100,的水蒸气，需要吸,2264kJ,的热量。因此，将水喷洒到火源处，使水迅速汽化成蒸汽，具有良好的冷却降温作用。,水变成蒸汽时体积扩大,1L,水变成水蒸气后体积扩大,1725,倍，且水蒸气是惰性气体，占据燃烧区空间，具有隔绝空气的窒息灭火作用。,实验得知，,水蒸气占燃烧区的体积达,35,时，火焰就将熄灭,。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,5,(,三,),水的冰点,纯净的水当温度下降到,0,时，开始凝结成冰。,水结成冰时，释放出溶解热,335kJ,L,。,水结成冰，由液体状态变成固体状态，水分子间的距离增大，因而体积随之扩大,。,因此，在冬季应对消防给水管道和储水容器进行保温，以免水结成冰时体积扩大，致使消防设备损坏。,处于流动状态的水不易结冰。因为水的部分动能转化为热能。因此，为了不使水带内的水冻结成冰，在冬季火场上，当消防队员需要转移阵地时不要关闭水枪,。,若需要关闭时，应关小射流，使水仍处于流动状态。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,6,从表,4-2,中可以看出，随着压力增加水体积变化不大。因此，,通常把水看成是不可压缩的液体。,但对个别特殊情况，水的压缩性不能忽略。如,水枪上的开关突然关闭时，会产生一种水击现象，在研究这一问题时，就必须考虑水的压缩性,。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,7,(,四,),膨胀性,水的体积随水温升高而增大的性质称为水的膨胀性,。根据实验，在常压,1020,的水，温度升高,1,，水的体积增加万分之,点五；在常压下,7095,的水，温度升高,1,，水的体积增加万分之六。可以看出，其体积变化较小。因此，在消防设计和火场供水中水的膨胀性均可略去不计。,液态水具有压缩性和膨胀性，通常状况下，二者的特性为压缩性小，膨胀性小,。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,8,(,五,),溶解性,溶质在水中的扩散称为,溶解,。,物质能否在水中溶解，与物质分子的极性有关,。,凡是由极性分子或与水分子结构相似的分子组成的物质均易溶于水。,如食盐、糖，丙酮、乙醚、乙醇等。,与水分子极性不同的物质不易溶于水或不溶于水。,如汽油、煤油、柴油、苯等。,用水可以扑灭易溶于水的固体物质火灾；如：煤。用水可以扑救比水重且不溶于水的可燃液体；如：二硫化碳、沥青。用水可以稀释溶于水的可燃液体，如：乙醇。使火灾得到控制或扑灭。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,9,(,六,),水的导电性,水的导电性能与水的纯度、射流形式等有关。,水中含有杂质越多，电阻率越小，导电性能越大,。,水的导电性能与水的密度、射流形式等有关，杂质越多，直流射流，导电性能越大,。,纯净水电阻率很大，为不良导体。,天然水源一般都含有各种杂质，因而称为良导体。流散于地面上的水，均能导电，在火场上应防止触电。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,10,三、水的化学性质,(,一,),水的分解,水由氢、氧两元素组成。,灭火时消防射流触及高温设备，水滴瞬间汽化，体积突然扩大，会造成物理性爆炸事故,。,当水蒸气温度继续上升超过,1500,以上时，水蒸气将会迅速分解为氢气和氧气：,2H,2,O,2H,2,+O,2,氢气为可燃气体，氧气为助燃气体，氢气和氧气相互混合，形成混合气体，在高温下极易发生化学性爆炸，其爆炸范围广，爆炸威力大。,若无可靠的防范措施，就会造成火灾爆炸事故。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,11,(,二,),水的化学反应,水能与许多物质起化学反应。,1,水与活泼金属反应,水与活泼金属锂、钾、钠、锶、钾钠合金等接触，将发生强烈反应。这些活泼金属与水化合时，夺取水中的氧原子，放出氢气和大量的热量，使释放出来的氢气与空气中氧气相混合形成的爆炸性混合物，发生自燃或爆炸。,2Na+2H,2,0,2NaOH+H,2,+,热量,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,12,2,水与金属粉末反应,水与锌粉、镁铝粉等金属粉末接触，在火场高温情况下反应较剧烈，放出氢气，会助长火势扩大和火灾蔓延。,Zn+H,2,O,ZnO+H,2,金属铝粉和镁粉相互混合的镁铝粉与水接触，比水单独与镁粉或铝粉接触反应强烈得多。,水与镁粉或铝粉单独接触时，在反应过程中生成不溶于水的氢氧化铝和氢氧化镁沉淀，而氢氧化铝和氢氧化镁是不燃烧的薄膜，覆盖在金属表面，阻碍着铝粉和镁粉的继续燃烧。,而水与镁铝粉接触，则同时生成偏铝酸镁。偏铝酸镁溶解于水，因而使镁铝粉表面不能形成不燃的薄膜，使水与镁铝粉无障碍地继续反应，放出氢气和大量的热量，这在火场上会助长燃烧或发生爆炸现象。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,13,3,水与金属氢化物反应,水与氢化锂、氢化钠、四氢化锂铝、氢化钙、氢化铝等金属氢化物接触，氢化物中的金属原子与水中的氧原子结合，则氢化物和水中的氢原子放出，产生大量的氢气，会助长火势。,NaH+H,2,0,NaOH+H,2,+,热量,AlH,3,+3H,2,0,Al(OH),3,+3H,2,4,水与硅金属化合物反应,水与硅化镁、硅化铁等接触，会释放出自燃物四氢化硅，四氢化硅易与空气中的氧反应，发生自燃。,Mg,2,Si,十,4H,2,O,2Mg(OH),2,+SiH,4,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,14,5,水与碳金属反应,水与碳化钙、碳化钾、碳化铝等接触时，碳化物中的金属原子与水中的氧原子结合，碳化物中的碳原子与水中的氢原子化合，生成易燃易爆的碳氢化合物气体，并释放出大量的热量：,CaC,2,+2H,2,0,Ca(OH),2,+C,2,H,2,+,热量,水与石灰氮,(,俗称电石，,CaCN,2,),接触，能释放出可燃气体氨。,不纯净的电石与水接触，还能释放出乙炔气,。 在火场上，这些碳氢化合物,(,如乙炔、甲烷和氨等,),都有助长火势扩大和火灾蔓延的可能。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,15,6,水与硼氢类物质化学反应,水与硼氢类物质，如二硼氢、硼氢化钾、硼氢化钠等接触，释放出氢气和大量的热量。,B,2,H,6,+6H,2,O,2H,2,BO,3,+6H,2,+,热量,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,16,7,水与磷化物发生反应,水与磷酸钙、磷化锌等磷化物接触，生成磷化氢，磷化氢在空气中能自燃,。,Ca,3,P,2,+6H,2,O,3,3Ca(OH),2,+2PH,3,+,热量,水与某些化学物质接触，有可能发生自燃，释放出可燃气体和大量热量以及有毒气体等，从而引起燃烧或爆炸,。,因此，在扑救火灾时应根据物质的性质，采取相应的灭火剂。,凡与水接触能引起化学反应的物质严禁用水扑救。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,17,第二节 水的灭火作用,根据水的性质，水的灭火作用主要有,冷却、窒息、稀释、分离、乳化等方面，,灭火时往往是几种作用的共同结果，但冷却发挥着主要作用 ，,水取用方便，分布广泛，同时由于水在化学上呈中性，无毒，且冷却效果非常好，因此，它是最常用、最主要的灭火剂 。,一、冷却作用,二、窒息作用,三、稀释作用,四、分离作用,五、乳化作用,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,18,一、冷却作用,由于水的比热容大，汽化热高，而且水具有较好的导热性。因而，当水与燃烧物接触或流经燃烧区时，将被加热或汽化，吸收热量，从而使燃烧区温度大大降低，以致使燃烧中止。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,19,二、窒息作用,水的汽化将在燃烧区产生大量水蒸气占据燃烧区，可阻止新鲜空气进入燃烧区，降低燃烧区氧的浓度，使可燃物得不到氧的补充，导致燃烧强度减弱直至中止,。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,20,三、稀释作用,水本身是一种良好的溶剂，可以溶解水溶性甲、乙、丙类液体，如醇、醛、醚、酮、酯等。因此，当此类物质起火后，如果容器的容量允许或可燃物料流散，可用水予以稀释。由于可燃物浓度降低而导致可燃蒸气量的减少，使燃烧减弱。当可燃液体的浓度降到可燃浓度以下时，燃烧即行中止,。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,21,经灭火器具,(,尤其是直流水枪,),喷射形成的水流有很大的冲击力，这样的水流遇到燃烧物时，将使火焰产生分离，这种分离作用一方面使火焰“端部”得不到可燃蒸气的补充，另一方面使火焰“根部”失去维持燃烧所需的热量，使燃烧中止。,四、分离作用,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,22,五、乳化作用,非水溶性可燃液体的初起火灾，在未形成热波之前，以较强的水雾射流或滴状射流灭火，可在液体表面形成“油包水”型乳液，乳液的稳定程度随可燃液体黏度的增加而增加，重质油品甚至可以形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液体表面受到冷却，使可燃蒸气产生的速率降低，致使燃烧中止,。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,23,第三节 消防射流,一、消防射流,(,一,),消防射流的定义,消防射流是指灭火时由消防射水器具喷射出来的高速水流。,(,二,),消防射流的类型,常见的射流类型有密集射流和分散射流两种类型。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,24,1,密集射流,高压水流经过直流水枪喷出，形成结实的射流称为密集射流,。密集射流靠近水枪口处的射流密集而不分散，离水枪口较远处射流逐渐分散，如图,4-2,所示。,密集射流耗水量大，射程远，冲击力大，机械破坏力强。,建,(,构,),筑物室内消火栓给水系统中配备的直流水枪和消防车上使用的直流水枪，都是以密集射流扑救火灾。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,25,2,分散射流,高压水流经过离心作用、机械撞击或机械强化作用使水流分散成点滴状态离开消防射水器具，形成扩散状或幕状射流称为分散射流。分散射流根据其水滴粒径大小又分为喷雾射流和开花射流两种类型。,(1),喷雾射流,。喷雾射流由喷雾水枪产生。喷雾射流的特点是控制面积大，用水量省，燃烧区蒸汽浓度大，吸收大量汽化热，隔绝空气，降低空气中含氧量，有良好的冷却和窒息作用，同时，水渍损失小，除烟效果好。,(2),开花射流,。分散射流时，用来降低热辐射的伞形水射流，称为开花射流。开花射流由开花水枪或多用水枪产生。开花射流一般用来掩护消防队员、保护邻近设施、冷却可燃液体储罐容器等。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,26,二、消防射水器具,消防射水器具是把水按需要的形状有效地喷射到燃烧物上的灭火器具，包括消防水枪和消防水炮。,(,一,),消防水枪,消防水枪是指由单人或多人携带和操作的以水作为灭火剂的喷射管枪。消防水枪根据射流形式和特征不同可分为,:,直流水枪、喷雾水枪、开花水枪、多用水枪等。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,27,1,直流水枪,直流水枪是一种喷射密集充实水流的水枪，具有射程远、水量大、冲击力强等优点。,室内消火栓系统中配备的 直流水枪,，,是以密集射流灭火的。,(1),直流水枪的分类和构造,直流水枪分为普通直流水枪和开关式直流水枪两种。,直流水枪是由枪筒和喷嘴所组成。水枪喷嘴一般采用具有向出口断面方向收敛的圆锥形喷嘴，该喷嘴主要用途为增加水流的出口速度以形成动能较大的射流，并使射流不分散。,常用的直流水枪喷嘴口径有,13mm,、,16mm,、,19mm,三种。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,28,(2),直流水枪的使用,使用直流水枪灭火时，由于水枪射流产生反作用力，因此，如变更射流方向时应缓慢操作；使用开关式直流水枪时，开关动作应缓慢进行，以免产生水击现象，造成水带爆破或影响消防员安全。,(3),水枪充实水柱,由水枪喷嘴起到射流,90,的水柱水量穿过直径,380mm,圆孔处的一段射流长度称为充实水柱,(,又叫有效射程,),。该段射流水量集中，射程远，冲击力大，机械破坏力强，便于瞄准着火点，能将燃烧聚集热量冲散。,扑灭不同建筑物火灾对水枪充实水柱的要求不同：扑灭室外火灾，其水枪充实水柱应,10m15m,。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,29,2,喷雾水枪,喷雾水枪是一种喷射雾状射流的消防水枪。其具有以下特点：,比密集充实射流有更好的冷却和窒息效果，对可燃液体及气体吹灭和乳化灭火作用，有良好的隔绝热辐射效果和电绝缘性能，有强烈的驱散烟气能力。,该水枪适用于扑救建筑室内火灾，带电设备火灾、可燃粉尘火灾及部分可燃液体和气体火灾等，还可稀释浓烟及可燃气体和氧气的浓度。,(1),喷雾水枪的分类,喷雾水枪分离心式喷雾水枪、机械撞击式喷雾水枪和簧片式喷雾水枪三种。,(2),喷雾水枪的使用,使用喷雾水枪灭火时，应注意喷雾角、射流方向和喷雾射流类型的选择。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,30,3,开花直流水枪,开花直流水枪是一种喷射直流水流和开花水流的水枪。由于开花直流水枪可以单独或同时喷射密集充实射流和伞形射流，常在火场中以伞形开花射流隔离热辐射，掩护消防员进人火场接近火源，以密集射流扑救一般固体物质火灾或冷却保护其他物质。,4,多用水枪,多用水枪既可喷射密集射流，也可喷射雾状射流，有的还可以喷射水幕，而且几种射流可以互换，组合使用，机动性能强，对火场需要适应性好。,多用水枪最好不要用于扑救带电设备火灾，以免误操作造成伤害。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,31,5,脉冲水枪,脉冲水枪是一种新型水枪，它主要由脉冲水枪、高压气瓶、贮水罐等部件组成，有效射程大于,10M,。其水渍损失小、用水量省、灭火效率高，可以喷射超细水雾，主要扑救初起、小面积的,A,、,B,、,C,类火灾、交通工具火灾和电气设备火灾等。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,32,(,二,),消防水炮,消防水炮是大型号的“消防水枪”，与水枪的最大差异在于其非手持性。习惯上将流量大于,16L,s,的射水设备定义为消防水炮。,消防水炮一般安装在消防车、消防艇上或油罐区、港口码头、大空间等场所。,当发生大规模、大面积火灾时，由于强烈的热辐射和浓烟使消防员难以接近火源实施射水活动，或遇大风消防水枪射流会被冲散，在这些情况下，需要采用流量大、有效射程远的消防水炮进行灭火。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,33,1,消防水炮的构造,消防水炮主要由操纵手柄、台座、回转锁定柄、双分水管、射水口集水弯管、可调节喷头、双手柄、压力表等组成。,2,消防水炮的分类,消防水炮按安装方式可分为固定式、车载式和移动式水炮三种类型；按控制方式可分为手动消防水炮、电控消防水炮和液控消防水炮三种类型。,2024/9/22,河南消防职业培训学校（漯河站）,34,