第四章消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識課件

第四章消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識1、從火災(zāi)撲救統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，水是滅火的主要滅火劑，從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，用水撲救的次數(shù)占90%以上。而且多數(shù)搶救救援現(xiàn)場都需要用水進(jìn)行冷卻、稀釋，降低濃度防止爆炸、控制毒源，用水進(jìn)行中和、洗消。如①2003年9月6日6時34分，長春市長營高速公路與長平高速公路連接處，一輛裝載液氨的槽車側(cè)翻泄漏事故處置。②吉林市吉林雙苯廠苯胺車間“11.13”特大爆炸火災(zāi)事故處置（2003年）。③山東省黃島油庫特大火災(zāi)（1989.8.12）。

前言

水在消防工作中的重要意義

2、滅火戰(zhàn)斗成敗來看，水是重要因素從滅火戰(zhàn)斗失敗的原因來看80%是由于水源缺乏，供水措施不當(dāng)引起的，如：1984年某市罐頭廠火災(zāi)。從成功的戰(zhàn)例來看，必須具備水源充足，供水得當(dāng)。如：1988年11月延邊開山屯化學(xué)纖維漿廠火災(zāi)。3、從滅火劑的研究應(yīng)用來看水消防滅火工作中的重要性。俗話說：“水火不相容”“水克火”，從古代開始，我們的祖先就知道用水滅火（北京故宮防火缸）。在近代不少科學(xué)家研究取代水的新型滅火劑，但研究來研究去還是認(rèn)定水的滅火性能和作用無法用其它滅火劑替代?，F(xiàn)在很多建筑的固定滅火設(shè)施主要還是用水。而且用技術(shù)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)作了明確的規(guī)定。如：消火栓給水系統(tǒng)，自動滅火噴水系統(tǒng)，泡沫滅火系統(tǒng)，水幕……滅火劑分類（一）按滅火原理分1、物理滅火劑：水、泡沫、二氧化碳2、化學(xué)滅火劑：干粉、鹵代烷（二）按物質(zhì)形態(tài)分1、氣體滅火劑：二氧化碳、鹵代烷2、液體滅火劑：水、泡沫、7150等3、固態(tài)滅火劑：干粉、G－1粉等第一節(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。水在常溫下為液體。在常壓下、水溫超過100℃時，蒸發(fā)為氣體，水溫降到0℃時，即凝結(jié)成固體為冰。水蒸汽第一節(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，稱為水的比熱容。1L水升高1℃，需要吸收4.2kJ的熱量，即水的比熱容為4.2kJ

/(kg·℃)。水比任何液體的比熱容都大。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。1L100℃的水，變成100℃的水蒸氣，需要吸收2264kJ熱量，即水的汽化熱為2264kJ

/(kg·℃)。水的汽化熱很大，將水噴灑到火源處，水將吸收大量熱迅速汽化成蒸汽，因此具有良好的冷卻降溫作用。1L水變成水蒸氣后體積擴(kuò)大1725倍。水蒸氣占據(jù)燃燒區(qū)空間，具有隔絕空氣的窒息滅火作用。當(dāng)水蒸氣占燃燒區(qū)體積達(dá)35%時，火焰就將熄滅。第一節(jié)水的性質(zhì)（三）水的冰點(diǎn)水在0℃時凝結(jié)成冰。冰的密度小于水，因而體積擴(kuò)大。因此，在冬季應(yīng)對消防給水管道和儲水容器進(jìn)行保溫，以免結(jié)冰時體積擴(kuò)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?yàn)樗膭幽軙D(zhuǎn)化成熱能。因此，為了不使水帶內(nèi)的水凍結(jié)，在冬季火場上，消防員轉(zhuǎn)移陣地時不要關(guān)閉水槍。冰第一節(jié)水的性質(zhì)

水的主要物理性質(zhì)（一）密度和容重密度：單位體積內(nèi)物質(zhì)所具有的質(zhì)量。容重：單位體積內(nèi)物質(zhì)所具有的重量。

水在4℃時容重最大，此時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）黏滯性水在流動時，水分子之間、水分子與固體壁面之間都具有黏滯性阻力，即內(nèi)摩擦力，水的這種阻抗運(yùn)動的特性就是黏滯性。當(dāng)液體運(yùn)動一旦停止，這種阻力就立即消失，即黏滯性在液體靜止或平衡時是不顯示作用的。舉例說明水的黏滯性：渠道過水?dāng)嗝媪魉俜植?/p>

渠道過水?dāng)嗝嫔系牧魉俜植疾痪鶆?，是因?yàn)樗黟运隆９腆w邊界（壁面）通過水的黏滯性，對水的運(yùn)動起著阻滯作用。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)。

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)。在火場供水中水的膨脹性可略去不計。（五）溶解性溶質(zhì)在水中的擴(kuò)散稱為溶解。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1500℃時，水蒸氣就會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)，放出氫氣：

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，在火場高溫情況下反應(yīng)較劇烈，放出氫氣，會助長火勢。

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。

6.水與硼氫類物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)水與硼氫類物質(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2007年5月5日，一場暴雨剛過，京滬高速寶應(yīng)段一輛滿載20噸電石的大貨車發(fā)生火災(zāi)，隨時可能發(fā)生爆炸，消防官兵利用消防車載干粉滅火器控制火勢，并重點(diǎn)保護(hù)油箱等部位防止爆炸，并廣泛調(diào)集干粉滅火器、水泥、篷布等物資滅火。第一節(jié)水的性質(zhì)7.水與磷化物反應(yīng)水與磷化鈣、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。在撲救火災(zāi)時應(yīng)根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)，采取相應(yīng)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。不能用水撲救的火災(zāi)1、鉀、鈉、鎂等輕金屬火災(zāi)

例：長春市西安橋外垃圾站火災(zāi)2、檔案、精密儀器、樂器等貴重的物品火災(zāi)

例：長春市樂器廠火災(zāi)3、密度小于水和不溶解于水的易燃液體火災(zāi)4、對熔融的鹽類和沸騰的原油5、儲存大量濃硫酸、濃硝酸6、不能用水直接撲救高壓電氣設(shè)備火災(zāi)7、可燃粉塵積聚處

例：春頭溝亞麻廠火災(zāi)8、熾熱物體火災(zāi)

對水質(zhì)的要求：滅火用水要無腐蝕，無污

染和無被油污染含有其它易燃液體。

例：江西油庫火災(zāi)

供水計算有關(guān)數(shù)據(jù)：1、水壓力1個物理大氣壓＝1.033Kg/cm2＝10.33米水柱1個體積大氣壓＝1Kg/cm2＝10米水柱1Mpa=10Kg/cm2=100米水柱2、流量

升/秒M3/小時3、供給強(qiáng)度

升/秒.平方米4、有效射程（充實(shí)水柱）

手提式水槍：（22mm以下）

由水槍噴嘴至射流90%水量穿過直徑38cm圓圈止的一段長度常用7m、10m、13m、15m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，因而，當(dāng)水與燃燒物接觸或流經(jīng)燃燒區(qū)時，將被加熱或汽化，吸收大量熱，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。2007年5月23日，位于南京市高淳縣古柏鎮(zhèn)雙高路的南京敖廣日用化工有限公司蚊香原材料倉庫突發(fā)火災(zāi)。由于起火倉庫內(nèi)存放的是大量的碳粉，由于碳燃燒后可以生成一氧化碳接著燃燒，根據(jù)這一燃燒特性，在滅火過程中要盡可能、盡快地降低空氣中的含氧量，消防官兵采用噴霧水滅火。一家針織品廠的原料倉庫發(fā)生火災(zāi)，消防隊(duì)及時趕到，迅速投入撲救?？墒前胄r過去了，消防車?yán)瓉淼?0立方米水仍未將大火撲滅。當(dāng)看到附近有只燒開水的大鍋爐時，消防隊(duì)員立即改變了滅火作戰(zhàn)方案，把大量的熱水澆到熊熊燃燒的火焰上，奇跡出現(xiàn)了，僅僅９分鐘火焰開始降低，最后漸漸地熄滅。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）噴射形成的水流有很大的沖擊力，這樣的水流遇到燃燒物時，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)油品甚至可形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液體表面冷卻，使可燃蒸氣產(chǎn)生速率降低，致使燃燒中止。第三節(jié)消防射流

消防射流（一）消防射流的定義滅火時由消防射水器具噴射出來的高速水流。（二）消防射流的類型

1.密集射流高壓水流經(jīng)水槍噴出，形成結(jié)實(shí)的柱狀射流?？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。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

消防射流（一）消防射流的定義滅火時由消防射水器具噴射出來的高速水流。（二）消防射流的類型

1.密集射流高壓水流經(jīng)過水槍噴出，形成結(jié)實(shí)的柱狀射流。靠近水槍口處的射流密集而不分散，離水槍口較遠(yuǎn)處射流逐漸分散。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)過離心作用、機(jī)械撞擊或機(jī)械強(qiáng)化作用使水流分散離開消防射水器具，形成滴狀或霧狀的射流稱為分散射流。根據(jù)水滴粒徑可分為：（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?？刂泼娣e大，用水量省，蒸汽濃度大，隔絕空氣，有良好的冷卻和窒息作用；水漬損失小，除煙效果好。（2）開花射流：水滴粒徑在100～1000微米，用來降低熱輻射的傘形水射流。由開花或多用水槍產(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、開花、多用水槍等。

1.直流水槍噴射密集充實(shí)水流的水槍，具有射程遠(yuǎn)、水量大、沖擊力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。適用于遠(yuǎn)距離撲救一般固體物質(zhì)火災(zāi)、冷卻裝置、儲罐等。第三節(jié)消防射流（1）直流水槍的分類和構(gòu)造分類：普通和開關(guān)式兩種。構(gòu)造：由槍筒和噴嘴組成。噴嘴一般采用圓錐形噴嘴，可增加水流的出口速度以形成動能較大且不分散的射流。為減少從水帶來的水流渦流，在槍筒內(nèi)安裝穩(wěn)流器（導(dǎo)流裝置），消除橫向水流和旋轉(zhuǎn)水流，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%的水柱水量穿過直徑380mm圓孔處的一段射流長度，又叫有效射程。該段射流水量集中，射程遠(yuǎn)，沖擊力大，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（4）撲滅不同建筑物火災(zāi)對水槍充實(shí)水柱要求：建筑高度不超過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100m的高層民用建筑，不應(yīng)小于13m；甲、乙類廠房，層數(shù)超過6層的公共建筑和層數(shù)超過4層的廠房（倉庫），不應(yīng)小于10m；高架倉庫和體積大于25000m3的商店、體育館、影劇院、會堂、展覽建筑，車站、碼頭、機(jī)場建筑等，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；停車庫、修車庫，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，對可燃液體及氣體有吹滅和乳化滅火作用，有良好的隔熱和電絕緣性能，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：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型的選擇。第三節(jié)消防射流3.開花直流水槍（兩用水槍）噴射直流和開花水流的水槍?？梢詥为?dú)或同時噴射密集充實(shí)和傘形水流。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)動性強(qiáng)，對火場需要適應(yīng)性好。最好不用于撲救帶電火災(zāi)，以免誤操作造成傷害。導(dǎo)流式多用水槍1.分流器；2.噴嘴套；3.開花圈；4.本體；5.本體套；6.槍體；7.接口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類火災(zāi)、交通工具火災(zāi)和電