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消防水力学基本知识 导入 1 扑救火灾时常犯的一些错误 如 1 电器 电设备起火在没有切断电源的情况下用水去泼 2 汽油 煤油 柴油等油类可燃液体着火用水去泼灭 3 炙热的金属如高温的铁水 钢水起火用水去扑救 学习提纲 第二节水的灭火作用 第一节水的性质 第三节消防射流 第四节消防水力学基本知识习题 第一节水的性质 水是无嗅无味的液体 是人类赖以生存的基本物质 它取用方便 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 因此水是最常用 最主要的灭火剂 主要内容 一 水的基本特性二 水的主要物理性质三 水的化学性质 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 凝结成固体称为冰 一 水的比热容水温升高1 时 单位体积的水需要吸收的热量 称为比热容 若将水的比热作为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的水温升高1 需要吸收4200J的热量 若将1L常温的水 20 喷洒到火源处 使水温升高到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 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 变成100 的水蒸气 需要吸收吸收2264KJ的热量 水蒸气占燃烧区的体积达35 时 火焰就将熄灭 三 水的冰点 纯净的水当温度下降到0 时 开始凝结成冰 结冰时 释放出溶解热335KJ L 处于流动状态的水不易结冰 在冬季火场上 当消防队员需要转移阵地时 不要关闭水枪 二 水的主要物理性质 一 密度和容重液体单位体积内所具有的质量称为密度 液体单位体积内所具有的重量为容重 不同液体的密度和容重各不相同 同一种液体的密度和容重又随温度和压强而变化 在正常大气压强条件下 水在不同温度时的容重见表4 1 表4 1水在不同温度时的容重 二 黏滞性 当液体一旦流动时 分子间的作用力却立即显示为流动的抗阻作用 即显示处所谓的粘滞性阻力 内摩擦阻力 液体的这种阻抗变形运动的特性就称为粘滞性 也叫 内摩阻 黏滞性在液体静止时或平衡时是不显示作用的 三 压缩性 在密闭容器内液体表面上 用活塞加压 液体就受到压力 受压后的液体体积要缩小 液体的体积随压力增加而减小的性质称为液体的压缩性 液体的特点是压缩性很小 根据试验 把温度为20 在0 1MPa压力作用下的水体积为1 不同压力时的水体积如表4 2 表4 2温度为20 不同压力时的水体积 从表中可以看出 水体积变化不大 因此 在一般计算中 通常把水看成是不可压缩的液体 即认为水的密度P和容重y为一常数 但个别特殊情况 液体的压缩性不能忽略 如水枪上的开关突然关闭时 会产生一种水击现象 在研究这个问题时 就必须考虑液体的压缩性 四 膨胀性水的体积随水温升高而增大的性质为水的膨胀性 根据试验 10 20 的水在常压下 水温升高1 体积增加万分之一点五 其体积变化较小 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 凡是由极性分子或者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者不溶于水 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 用水可以扑救比水重且不溶于水的可燃液体 也可以稀释溶于水的可燃液体 六 水的导电性 水的导电性能与水的密度 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 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 因而被称为良性导体 三 水的化学性质 一 水的分解水由氢 氧两种元素组成 火场上的消防水柱射流触及高温设备 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 水蒸气将迅速分解为氢气和氧气2H2O高温2H2 O2 热量氢气为可燃气体 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 其爆炸威力大 若无可靠的防范措施 就会造成火灾爆炸事故 二 水的化学反应 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 2Na 2H2O高温 2NaOH H2 热量这些活泼金属与水化合时 夺取水中的氧原子 放出氢气和大量热量 使释放出来的氢气与空气中的氧气相混合形成的爆炸性混合物 发生自然或爆燃 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激烈 放出氢气 会助长火势扩大和火灾漫延 2Al 6H2O 2Al OH 3 3H2 热量 3 水与金属氢氧化物反应 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 则氢化物和水的氢原子放出 产生大量的氢气 也会助长火势 4 水与硅金属化合反应 水与硅化镁 硅化铁等接触 会释放出自然物四氢化硅 Mg2Si 4H2O 2Mg OH 2 SiH4四氢化硅易与空气中的氧反应 发生自燃 5 水与碳金属反应 水与碳化钙 碳化钾 碳化铝等物质接触时 发生易燃易爆的碳氢化合物气体 并释放出大量热量 CaC2 2H2O Ca OH 2 C2H2 热量水与石灰氮 电石 接触能释放出可燃气体氨 不纯的电石与水接触 还能释放出乙炔气 在火场上有助于火势的扩大和漫延 6 水与硼氢类物质化学反应 水与二硼氢 硼氢化钠等接触 释放出氢气和大量的热量 B2H6 H2O 2H3BO3 6H2 热量 7 水与磷化物发生反应 水与磷化钙 磷化锌等接触 生成磷化氢 磷化氢在空气中能自然 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 释放出可燃气体和大量以及有毒气体 从而引起燃烧或爆炸 因此 火场扑救过程中 应根据物质的性质 采取相应的灭火剂 凡是能与水接触能引起化学反应的物质严禁用水扑救 第二节水的灭火作用 根据水的性质 水的灭火作用主要有以下几种 一 冷却作用由于水的比热容大 汽化热高 而且水具有良好的导热性 因而 当水与燃烧物质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 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 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 可以水予以稀释 由于可燃物浓度降低而导致可燃蒸汽量减少 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 四 分离作用 经灭火器具 尤其是直流水枪 喷射形成的水流具有很大的冲击力 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 得不到可燃蒸汽的补充 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 五 乳化作用 非水溶性可燃液体的初起火灾 在末形成热波之前 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粘度的增加而增加 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度降低 致使燃烧中止 第三节消防射流 一 消防射流 一 消防射流的含义消防射流是指灭火时由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 1 密集射流 1 密集射流的定义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散 离水枪口较远处射流逐渐分散 密集射流耗水量更大 射程远 冲击力大 机械破坏力强 2 密集射流适用范围 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水枪 形成扩散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 分散射流时 水滴粒径平均小于100um时 称为喷雾水射流 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 有良好的降温和窒息作用 同时 水渍损失小 出烟效果好 喷雾射流适用于石油化工企业水幕分隔装置的扑救等 2 开花射流 分散射流时 水滴直径平均在100 1000um之间 用来降低热辐射的伞形水射流 称为开花射流 开花射流的特点同喷雾射流 其适用于要求水渍损失小或缺水地区 二 消防射水器 消防射水器具是把水需要的形状有效的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 脉冲水枪等 其中常用水枪为直流水枪和喷雾水枪 1 直流水枪 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 直流水枪是灭火的射水工具 用其与水带连接会喷射密集充实的水流 具有射程远 水量大等优点 它由管牙接口 枪体和喷嘴等主要零部件组成 常用的直流水枪喷嘴口径有13mm 16mm 19mm三种 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 造成水带爆破或者影响消防员安全 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 又称有效射程 2 喷雾水枪 1 喷雾水枪的分类和用途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 喷雾水枪是一种喷射雾状水流的消防水枪 用于扑救带电设备火灾 可燃粉尘火灾及部分可燃液体火灾等 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 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 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 有的还可以喷射水幕 而且几种射流可以相互转换 组合使用 对火场需要适应性好 多功能水枪最好不要用于扑救带电设备火灾 以免因误操作造成伤害 5 脉冲水枪 脉冲水枪是一种新型水枪 其自带水源和压缩空气源 水渍损失小 用水量省 灭火效率高 可以喷射超细水雾 适用于扑灭建筑内初起火灾 小型油品火灾和汽车火灾 二 消防水炮 消防水炮按操纵形式可分为手动操纵和远距离自动操纵水炮 按安装方式可以分为固定式 车载式和移动式水炮 1 消防水炮的构造 2 消防炮分类 消防炮灭火系统按喷射介质可分为 水炮系统 泡沫炮系统和干粉炮系统 按控制方式可分为 手动 电控 液控 按使用功能可分为 单用消防炮 组合消防炮 两用消防炮 按泡沫液吸入方式可分为 自吸式 非自吸式 按安装方式可分为 固定式 移动式 固定消防炮按安装的距离可分为 远控 手动 消防炮适用场所 1 泡沫炮适用于甲 乙 丙类液体 固体可燃物火灾场所 2 干粉炮适用于液化石油气 天然气等可燃气体火灾场所 3 水炮适用于一般固体可燃物火灾的场所 4 水炮和泡沫炮不得用于扑救遇水发生化学反应而引起燃烧 爆炸等物质的火灾 内容小结 1 水的性质 水的基本特性 液 气 固物理性质 密粘缩胀溶导化学性质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 第四节消防水力学基本知识习题 判断题1 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 2 水温升高1 单位体积的水需要的热量 称为比热容 3 水的比热容比其他液体的比热容都要小 4 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 5 纯净的水当温度下降到4 时 开始凝结成冰 6 液体单位体积内所具有的重量称为密度 7 液体单位体积内所具有的称为质量容重 8 水结成冰 由液体状态变成固体状态 水分子间的距离减小 因而体积随之减小 9 处于流动状态的水不易结冰 因此 为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 10 粘滞性在液体静止时是不显示作用的 11 粘滞性是水在管道或水带内流动产生水头损失的内因 12 水的体积随压力减小而增加的性质称为水的压缩性 13 通常把水看成是不可压缩的液体 14 水的体积随水温升高而增大的性质称为水的膨胀性 15 物质能否在水中溶解 与物质分子的极性有关 同水分子极性不同的物质易溶于水 与水分子极性相似的物质不易溶于水或不溶于水 16 水中含有杂质越多 电阻率越大 导电性能越大 17 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 它是最常用的 最主要的灭火剂 18 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 会助长火势扩大和火灾蔓延 19 锂 钾 钠 锶 钾钠合金等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 20 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 发生火灾 21 不纯净的电石与水接触 能释放出乙炔气 在火场上 乙炔有助长火势扩大和火灾蔓延的可能 22 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 从而引起爆炸 23 凡与水接触能引起化学反应的物质严禁用水扑救 24 高压水流经过直流水枪喷出 形成的射流称为密集射流 25 多用水枪可以用于扑救带电设备火灾 26 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 二 选择题 四选一 1 液态水具有易流动性和粘滞性 关于二者的相互关系 下列说法不正确的是 A 粘滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的 B 粘滞阻力不能阻止静止液体在切向力的作用下开始流动 C 液体运动时的粘滞阻力能够使液体的流动缓慢下来 D 液体运动时的粘滞阻力能够使液体的流动加快起来 2 液态水具有压缩性和膨胀性 通常状况下 二者的特性为 A 压缩性小 膨胀性小 B 压缩性小 膨胀性大 C 压缩性大 膨胀性小 D 压缩性大 膨胀性大 3 水的导电性能与水的密度 射流形式等有关 下列说法正确的是 A 杂质越少 直流射流 导电性能越大 B 杂质越少 开花射流 导电性能越大 C 杂质越多 直流射流 导电性能越大 D 杂质越多 开花射流 导电性能越大 4 若将1L常温的水 20 喷洒到火源处 使水温升到100 则要吸收热量kJ A 300 B 336 C 460 D 5605 水蒸汽占燃烧区的体积达时 火焰就将熄灭 A 15 B 25 C 30 D 35 6 水在4 时容重为N m A 9806 B 9807 C 9801 D 97897 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 A 粘滞性 B 压缩性 C 膨胀性 D 溶解性 8 水的体积随水温升高而增大的性质称为水的 A 粘滞性 B 压缩性 C 膨胀性 D 溶解性9 灭火时消防射流触及高温设备 水滴瞬间汽化 当水蒸汽温度上升超过1500 以上时 水蒸汽将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 A 物理性爆炸 B 化学性爆炸 C 自燃 D 爆炸 10 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 A 着火 B 闪燃 C 自燃 D 爆炸11 水与硅化镁 硅化铁等接触 会释放出自燃物 A AL OH 3 B NaOH C SiH4 D CaC2 12 水与某些化学物质接触 能引起燃烧或爆炸 是因为释放出了某些产物 这些产物中不包括 A 可燃气体