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南充市天宇消防职业技能培训学校 第四章消防水力学基础知识 第一节水的性质 第一节水的性质 水 天然水 河流 湖泊 大气水 海水 地下水等 蒸馏水 将水蒸馏 冷凝的水 人工制水 通过化学反应使氢氧原子结合得到的水 第一节水的性质 纯净水是无嗅无味的液体 在化学上呈中性 无毒 且冷却效果非常好 水取用方便 分布广泛 是最常用 最主要的灭火剂 一 水的基本特性 液体和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 水有三种状态 固体 液体和气体 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 一 水的比热容 水温升高1 单位体积的水需要吸收的热量 称为比热容 水比任何液体的比热容都大 水的比热容是4200J L 若将1 常温的水喷洒到火源处 使水温升到100 则要吸收热量336kJ 1KJ 1000J 水的比热容大 因而用水灭火 冷却效果好 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 水的汽化热是2264kJ L 水的汽化热很大 将水喷到火源处 使水迅速汽化成蒸气 具有良好的冷却降温作用 当水蒸气占燃烧区的体积达到35 时 火焰将熄灭 二 水的汽化热 纯净的水当温度下降到0 时 开始凝结成冰 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 处于流动状态的水不易结冰 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 三 水的冰点 二 水的主要物理特性 一 密度和容重 液体单位体积内所具有的质量称为密度 水在4 时 其密度是1000kg m3 液体单位体积内所具有的重量称为容重 又叫重度 水在4 时 其重度是9807N m3 粘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粘滞力 因此 会产生水头损失 二 黏滞性 三 压缩性 水的体积随压力增加而减小的性质称为水的压缩性 通常情况下 把水看成是不可压缩的液体 水的体积随水温升高而增大的性质称为水的膨胀性 在消防设计和火场供水中水的膨胀性可不考虑 四 膨胀性 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 五 溶解性 溶质在水中的扩散称为溶解 水的导电性能与水的纯度 射流形式有关 水中含有杂质越多 电阻率越小 导电性能越大 在火场上 射水灭火时 应注意防止触电 喷雾水枪可以用来扑救高压电气火灾 但要有一定的安全距离 六 导电性 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 与水分子极性不同的物质不易溶于水或不溶于水 用水可以扑灭易溶于水的固体物质火灾 用水可以扑救比水重且不溶于水的可燃液体 如CS2火灾 用水可以稀释溶于水的可燃液体 使火灾得到控制或扑灭 二 水的化学性质 一 水的分解 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 当水蒸气温度继续上升超过1500 以上时 水蒸气会迅速分解为氢气和氧气 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 1 水与活泼金属反应 二 水的化学反应 2H2O 2H2 O2 水与活泼金属接触发生强烈反应 放出氢气和大量热量 使释放出来的氢气与空气中氧气相混合形成爆炸性混合物 发生自燃或爆炸 2Na 2H2O 2NaOH H2 热量 2 水与金属粉末反应 水与金属粉末接触 在火场高温作用下反应较剧烈 放出氢气 会助长火势扩大和火灾蔓延 Zn H2O ZnO H2 3 水与金属氢化物反应 水与金属氢化物接触 产生大量的氢气 会助长火势 NaH H2O NaOH H2 热量 4 水与金属硅化物反应 Mg2Si 4H2O Mg OH 2 SiH4 水与金属硅化物接触 会释放出自燃物四氢化硅 Si 4 四氢化硅易与空气中的氧反应 发生自燃 5 水与金属碳化物反应 水与金属碳化物如碳化钙接触 生成易燃易爆的乙炔气体 放出大量热量 乙炔气体有助长火势扩大和火灾蔓延可能 CaC2 2H2O Ca OH 2 C2H2 热量 6 水与硼氢类物质反应 水与硼氢类物质接触 释放出氢气和大量热量 B2H6 6H2O 2H2BO3 6 2 热量 7 水与金属磷化物反应 水与金属磷化物接触 生成磷化氢 磷化氢在空气中能自燃 Ca3P2 6H2O 3Ca OH 2 2PH3 热量 由此可见 水与某些化学物质接触 有可能发生自燃 释放出易可燃气体和大量热量以及有毒气体 从而引起燃烧或爆炸 因此 凡与水接触能引起化学反应的物质严禁用水扑救 可用干沙 7150灭火剂扑救 第二节水的灭火作用 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 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 而具有灭火作用 由于水的汽化将在燃烧区产生大量水蒸气占据燃烧区 降低燃烧区氧浓度的性质 在一般情况下 空气中含有35 体积的水蒸汽时 燃烧就会停止 根据的水的性质 水的灭火作用主要有冷却 窒息 稀释 分离 乳化等方面 水的灭火作用主要是冷却作用 二 窒息作用 三 稀释作用 水是一种良好的溶剂 可以溶解水溶性的甲 乙 丙类液体 具有降低可燃物浓度的性质 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 能够使火焰产生分离的性质 四 分离作用 非水溶性可燃液体在初起火灾时 较强的水雾射流可在液体表面形成 油包水 型乳液的性质 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 五 乳化作用 第三节消防射流 一 消防射流 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 常见的射流类型有密集射流和分散射流两种类型 一 消防射流的定义 二 消防射流的分类 1 密集射流 高压水流经过直流水枪喷出 形成结实的 水滴粒径大于1000um的射流称为密集射流 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 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 水滴粒径平均小于100um的分散射流 称为喷雾射流 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 水滴平均粒径在100 m 1000 m之间 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 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 1 按射流形式和特征不同分为 直流水枪 水滴粒径d 1000 m 喷雾水枪 水滴粒径d 100 m 开花水枪 水滴粒径d在100 m 1000 m之间 多用水枪 2 按操作方式分为 手持式水枪 水枪喷嘴口径 19mm 带架式水枪 水枪喷嘴口径 19mm 3 按水枪功能分为 常规水枪 多用水枪 多用水枪既可喷射直流 又可喷射雾状射流 有的还可喷射水幕 对火场需要适应性强 4 按压力分为 低压水枪 工作压力在0 2 1 6Mpa之间 中压水枪 工作压力在1 6 2 5Mpa之间 高压水枪 工作压力在2 5 4 0Mpa之间 超高压水枪 工作压力 4 0Mpa 1 直流水枪 直流水枪是一种喷射密集充实水流的水枪 在灭火中 主要使用直流水枪 具有射程远 水量大 冲击力强等优点 直流水枪可分为普通直流水枪和开关式直流水枪两种 常用的直流水枪喷嘴口径有13mm 16mm 19mm三种 1 直流水枪的分类 直流水枪 炮 直流水枪 炮 直流水枪的反作用力是指水枪射水时的后座力 水枪射流的反作用力 与射流方向相反 力的大小与射流喷出的作用力相等 射流的能量越大 产生的反作用力越大 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 2 直流水枪的使用 火场上水枪的充实水柱又叫水枪的有效射程 是针对直流水枪的密集射流而言的 充实水柱是这样定义的 手持式直流水枪 由水枪喷嘴起至射流90 的水柱水量穿过直径为38cm圆孔处的一段射流长度称为充实水柱 带架式直流水枪 由水枪喷嘴起至射流90 的水柱水量穿过直径为125cm圆孔处的一段射流长度称为充实水柱 通常情况下 水枪充实水柱是针对手持式直流水枪而言的 用SK表示 3 水枪充实水柱 扑灭不同建筑物火灾对水枪充实水柱的要求不同 在火场上 最常用的SK为10m 15m之间 水枪的水力性能是指水枪喷嘴压力hq与射水量Q 有效射程SK之间的关系 4 水枪的控火能力 了解 火场上常采用19mm直流水枪 几种常用的有效射程与水枪喷嘴压力 射水量的技术数据是 2 喷雾水枪 喷雾水枪是一种喷射雾状射流的消防水枪 喷雾水枪的特点是 比密集充实射流有更好的冷却和窒息效果 对可燃液体及气体有吹灭和乳化作用 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物室内火灾 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 喷雾水枪分为离心式喷雾水枪 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 a 合理确定喷雾角度 扑救一般火灾时 可取30 50 增加射程 扑救强酸 碱等化工原料及粉状可燃物时 应适当扩大喷雾角 减少冲击力 防止飞溅事故的发生 b 扑救液体流淌火灾时 应有一定的俯射角 并以先近后远的顺序向前推进 c 扑救大面积可燃液体火灾初期 为防止水流夹带大量气流进入引起扰动 引起热辐射强度增加 应注意消防员的隔热防护 细水雾灭火 3 直流开花水枪 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开花射流 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 4 多用水枪 多用水枪既可喷射密集射流 又可喷射雾状射流 有的还可喷射水幕 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 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 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 E类火灾和交通工具火灾 脉冲水枪 二 消防水炮 消防水炮可安装于各种消防车 消防艇 船 固定炮塔 大型库房 娱乐场所 电影院 展馆等大型空间建筑场所 可扑灭一般固体火灾 习惯上将流量 16L s的射水设备定义为消防水炮 1 消防水炮适用场所 2 消防水炮的设置范围 建筑面积大于3000平方米且无法采用自动喷水灭火系统的展览厅 体育馆观众厅等人员密集场所 建筑面积大于5000平方米且无法采用自动喷水灭火系统的丙类厂房 宜设置固定消防炮等灭火系统 甲 乙 丙类气体 可燃液体设备的高大构架和设备群应设置消防水炮保护 3 消防水炮的构造 消防水炮由操纵手柄 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 4 消防水炮的分类 消防水炮按安装方式分为固定式 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 PS型固定式消防水