《建筑防火课中级课件》(中级)姜营营第四章消防水力学基础知识

CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association1第四章第四章 消防水力学根底知识消防水力学根底知识 姜营营 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association2一、水的根本特性一、水的根本特性 三种状态：三种状态： 固体、液体和气体。固体、液体和气体。 水在常温下为液体。水在常温下为液体。 在常压下、水温超过在常压下、水温超过100时，蒸发为气体，时，蒸发为气体，水温降到水温降到0时，即凝结成固体为冰。时，即凝结成固体为冰。第一节 水的性质 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association3一水的比热容一水的比热容 水温升高水温升高1，单位体积的水需要吸收的，单位体积的水需要吸收的热量，称为水的比热容。热量，称为水的比热容。 1水比任何液体的比热容都大。水比任何液体的比热容都大。 1L水升高水升高1，需要吸收的热量，需要吸收的热量， 即水的即水的比热容为比热容为 / (kg)。2假设将假设将1L常温的水常温的水20喷洒到火喷洒到火源处，使水温升到源处，使水温升到100，那么要吸收热量，那么要吸收热量336kJ。3水的比热容大，因而用水灭火、冷却效水的比热容大，因而用水灭火、冷却效果最好。果最好。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association4二水的汽化热二水的汽化热 单位体积的水由液体变成气体需要吸收的单位体积的水由液体变成气体需要吸收的热量称为水的汽化热。热量称为水的汽化热。 1L100的水，变成的水，变成100的水蒸气，需要的水蒸气，需要吸收吸收2264kJ热量，即水的汽化热为热量，即水的汽化热为2264kJ / (kg) 。1水的汽化热很大，将水喷洒到火源处，水的汽化热很大，将水喷洒到火源处，水将吸收大量热迅速汽化成蒸汽，因此具有水将吸收大量热迅速汽化成蒸汽，因此具有良好的冷却降温作用。良好的冷却降温作用。21L水变成水蒸气后体积扩大水变成水蒸气后体积扩大1725倍。水倍。水蒸气占据燃烧区空间，具有隔绝空气的窒息蒸气占据燃烧区空间，具有隔绝空气的窒息灭火作用。当水蒸气占燃烧区体积达灭火作用。当水蒸气占燃烧区体积达35%时，时，火焰就将熄灭。火焰就将熄灭。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association5 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association6二、水的主要物理性质二、水的主要物理性质一密度和容重一密度和容重1密度：单位体积内物质所具有的质量。密度：单位体积内物质所具有的质量。2容重：单位体积内物质所具有的重量。容重：单位体积内物质所具有的重量。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association7二黏滞性二黏滞性 水在流动时，水分子之间、水分子与固体壁水在流动时，水分子之间、水分子与固体壁面之间都具有黏滞性阻力，即内摩擦力，水的面之间都具有黏滞性阻力，即内摩擦力，水的这种阻抗运动的特性就是黏滞性。这种阻抗运动的特性就是黏滞性。 当液体运动一旦停止，这种阻力就立即消失，当液体运动一旦停止，这种阻力就立即消失，即黏滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的。即黏滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的。 由于水在管道或水带内流动要克服摩擦力，由于水在管道或水带内流动要克服摩擦力，因此，会产生水头损失。因此，会产生水头损失。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association8三压缩性三压缩性 水的体积随压力增大而减小的性质。水的体积随压力增大而减小的性质。1通常把水看成是不可压缩的液体。2但水枪上的开关突然关闭时，会产生一种水击现象，就必须考虑水的压缩性。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association9 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association10 三、水的化学性质三、水的化学性质一水的分解一水的分解 当水蒸气温度超过当水蒸气温度超过1500时，水蒸气就会迅速时，水蒸气就会迅速分解生成氢气和氧气：分解生成氢气和氧气： 2H2O 2H2 + O2高温因此，灭火时消防射流触及高温设备，水滴瞬间因此，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，会造成化学性爆炸事故。汽化，体积突然扩大，会造成化学性爆炸事故。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association11二水的化学反响二水的化学反响1.水与活泼金属反响锂、钠、钾、锶、钾钠合金水与活泼金属反响锂、钠、钾、锶、钾钠合金等等 2Na + 2H2O 2NaOH + H2 + 热量热量2.水与金属粉末反响锌粉、镁铝粉水与金属粉末反响锌粉、镁铝粉水与锌粉水与锌粉 Zn + H2O ZnO + H2水与镁铝粉水与镁铝粉 Mg(OH)2 + 2Al(OH)3 Mg(AlO2)2 + 4H2O 2Al + 6H2O 2Al(OH)3 + 3H2 + 热量热量 水与锌粉、镁铝粉等金属粉末接触，在火场高温水与锌粉、镁铝粉等金属粉末接触，在火场高温情况下反响较剧烈，放出氢气，会助长火势扩大情况下反响较剧烈，放出氢气，会助长火势扩大和火灾蔓延。和火灾蔓延。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association123.水与金属氢化物反响氢化锂、氢化钠、四氢化锂铝、氢化钙、氢化铝等 NaH + H2O NaOH + H2 + 热量 AlH3 + 3H2O Al(OH)3 + 3H2 + 热量4.水与硅金属化合物反响硅化镁、硅化铁等 Mg2Si + 4H2O 2Mg(OH)2 + SiH45.水与碳金属反响碳化钙、碳化钾、碳化铝等 CaC2 + 2H2O Ca(OH)2 + C2H2 + 热量 水与石灰氮CaCN2接触，能释放出可燃气体氨。不纯洁石灰氮与水接触，能释放出乙炔。自燃自燃物物乙炔乙炔 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association136.水与硼氢类物质反响二硼氢、硼氢化钾、硼氢化钠等 B2H6 + 6H2O 2H2BO3 + 6H2 + 热量7.水与磷化物反响磷化钙、磷化锌等Ca3P2 + 6H2O 3Ca(OH)2 + 2PH3 + 热量1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。2在扑救火灾时应根据物质的性质，采取相应灭火剂。凡与水发生化学反响的物质严禁用水扑救。自燃物自燃物 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association14第二节第二节 水的灭火作用水的灭火作用一、冷却作用一、冷却作用 由于水的比热容大，汽化热高，因而，当水与燃烧物接触或流经燃烧区时，将被加热或汽化，吸收大量热，从而使燃烧区温度大大降低，以致使燃烧中止。二、窒息作用二、窒息作用 水的汽化热将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。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association15三、稀释作用三、稀释作用 水是一种良好的溶剂，可以稀释可燃物浓度水是一种良好的溶剂，可以稀释可燃物浓度而导致可燃蒸气量减少，使燃烧减弱。而导致可燃蒸气量减少，使燃烧减弱。四、别离作用四、别离作用 经灭火器具尤其是直流水枪喷射形成的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水流有很大的冲击力，这样的水流遇到燃烧物时，将使火焰别离。时，将使火焰别离。五、乳化作用五、乳化作用 非水溶性可燃液体的初起火灾，在未形成热波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，可之前，以较强的水雾射流或滴状射流灭火，可在液体外表形成在液体外表形成“油包水型乳液，重质油品油包水型乳液，重质油品甚至可形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液甚至可形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液体外表冷却，使可燃蒸气产生速率降低，致使体外表冷却，使可燃蒸气产生速率降低，致使燃烧中止。燃烧中止。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association16第三节第三节 消防射流消防射流一、消防射流一、消防射流一消防射流的定义一消防射流的定义灭火时由消防射水器具喷射出来的高速水流。灭火时由消防射水器具喷射出来的高速水流。二消防射流的类型二消防射流的类型1.密集射流密集射流高压水流经过直流水枪喷出，高压水流经过直流水枪喷出，形成结实的射流。形成结实的射流。靠近水枪口处的射流密集而不分散，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。离水枪口较远处射流逐渐分散。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association172.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离开消防射水器具，形成滴状或雾状的射流称为分散射流。根据水滴粒径可分为：1喷雾射流：水滴粒径平均小于100微米的分散射流。由喷雾水枪产生。2开花射流：水滴粒径在1001000微米，用来降低热辐射的伞形水射流。由开花或多用水枪产生。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association18二、消防射水器具二、消防射水器具一消防水枪一消防水枪 由单人或多人携带和操作的以水作为灭火剂的由单人或多人携带和操作的以水作为灭火剂的喷射管枪。喷射管枪。 根据射流形式和特征可分为直流、喷雾、开花、根据射流形式和特征可分为直流、喷雾、开花、多用水枪等。多用水枪等。1、直流水枪、直流水枪 喷射密集充实水流的水枪，具有射程远、水量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。大、冲击力强等优点。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association19普通直流水枪开关式直流水枪 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association20 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association212. 喷雾水枪喷射雾状射流的消防水枪。特点：比密集射流有更好的冷却和窒息作用，对可燃液体及气体有吹灭和乳化灭火作用，有良好的隔热和电绝缘性能，有强烈的驱散烟气能力。 适用于扑救建筑室内火灾，带电设备火灾、可燃粉尘火灾及局部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。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association223. 开花直流水枪两用水枪开花直流水枪两用水枪 喷射直流和开花水流的水枪。可以单独或同时喷喷射直流和开花水流的水枪。可以单独或同时喷射密集充实射流和伞形射流。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，掩护消常在火场中以伞形开花射流隔离热辐射，掩护消防员进入火场接近火源，以密集射流扑救一般固防员进入火场接近火源，以密集射流扑救一般固体物质火灾或冷却保护其他物质。体物质火灾或冷却保护其他物质。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association23 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association24 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association25二消防水炮二消防水炮 大型号的大型号的“消防水枪，习惯上将流量大消防水枪，习惯上将流量大于于16L/s的射水设备定义为消防水炮。与的射水设备定义为消防水炮。与水枪的最大差异在于其非手持性。水枪的最大差异在于其非手持性。一般安装在消防车、消防艇上或油罐区、港一般安装在消防车、消防艇上或油罐区、港口码头、大空间等场所。口码头、大空间等场所。 1. 消防水炮的构造：操纵手柄、台座、回消防水炮的构造：操纵手柄、台座、回转锁定柄、双分水管、射水口集水弯管、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。可调节喷头、双手柄、压力表等组成。 2. 分类：固定式、车载式、移动式；手动、分类：固定式、车载式、移动式；手动、远距离操纵。远距离操纵。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association26 应用条件：1、消防队员难以接近火点实施射水活动；2、当有大风或火场产生上升气流时；3、需要采用高压大水量、远射程、强力射水流进行灭火。 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association27内容小结1、水的性质：1水的根本特性：液、气、固2物理性质: 密粘缩胀溶导(密度和容重，黏滞性，压缩性，膨胀性，溶解性，导电性) 3化学性质2、水的灭火作用： 五种作用(降、窒、稀、隔、乳3、消防射流:消防射流、消防射水器具 CFPA 中国消防协会 China Fire Protection Association28