水带的技术性能及水头损失

水带的技术性能及水头损失第一页，共七十七页，2022年，8月28日火场供水的要求1、作业2、实验报告（前两项占总成绩10%）3、期末考试占总成绩90%第二页，共七十七页，2022年，8月28日火场供水解决的问题1、制定灭火预案2、火灾现场供水指挥3、灭火总结第三页，共七十七页，2022年，8月28日本书讲解共有六章第一章压力损失计算第二章火场供灭火剂器材常用技术数据第三章火场供水方法第四章火场供灭火剂力量的计算第五章火场供水组织指挥第六章信息技术在火场供水中的应用第四页，共七十七页，2022年，8月28日实际主要解决

1火场消防车数量

火场战斗车数量火场供水车数量

2火场供水计划第五页，共七十七页，2022年，8月28日火场供水课程地位消防技术装备火场供水战术第六页，共七十七页，2022年，8月28日火场供水课程的学习方法

1.火场供水课程的特点(1)实践性强(2)理论性强(3)专业性强

2.学习方法(1)掌握基本概念、公式(2)理论与实践相结合第七页，共七十七页，2022年，8月28日一、流动形态的判别标准—雷诺数§1-1管道、水带水头损失计算二、能量损失的两种形式三、能量损失的计算公式

四、水带系统水头损失计算第八页，共七十七页，2022年，8月28日

水在管道内流动，由于水分子之间、水分子与管壁之间有摩擦，造成水的能量损失。在层状态下，水的摩擦损失（水头损失）较小，水头损失与流速的一次方成正比。当水流的流速超过临界流速，处于紊流状态时，水头损失大大增加，此时水头损失与流速的二次方成正比。雷诺通过试验得知，由层流变成紊流的原因，同管内的流速、管道（水带）的直径和液体的粘滞系数有关。一、流动形态的判别标准—雷诺数第九页，共七十七页，2022年，8月28日一、流动形态的判别标准—雷诺数式中：Re——雷诺数，由层流变紊流时的雷诺数称为临界雷诺数，其值为2300；v——流速，m/s；d——管道直径，m；V——液体的粘滞系数（见表1-1-1）。第十页，共七十七页，2022年，8月28日二、能量损失的两种形式

把液体的能量损失分为沿程能量损失和局部能量损失两种形式。1、沿程能量损失液体在过水断面的大小、形状、方向都不改变的管道中作均匀流动时，液体所受的阻力只有沿程不变的切应力，克服这种阻力做功而产生的能量损失为沿程能量损失，用hf表示。2、局部能量损失液体流动的固体边界如果在局部发生急剧的变化（大小、形状、方向等），将产生相对集中的能量损失，称之为局部能量损失，用hj表示。

第十一页，共七十七页，2022年，8月28日恒定流能量方程(伯努利方程)P1V12Z12g+r+=P2V22Z22g+r++h1-2z是对基准面的位置高程，称为位置水头p/γ表示测压管高度，习惯上称为压强水头v2/2g称为流速水头

z+(p/γ)＋（v2/2g）称为总水头

h1－2称为水头损失三、能量损失的计算公式第十二页，共七十七页，2022年，8月28日三、能量损失的计算公式1、沿程能量损失的计算公式消防管道、水带内的水头损失与下述因素有关。设水在截面积相等的管道内作稳定流动；如图所示。假定：v——水的平均流速，m/s;F——截面积，m2，常数;S——截面上湿周长度，m；第十三页，共七十七页，2022年，8月28日L——管段长度，m（即I、II两断面间的距离）；R——水的容重，Kg/m3Α——管轴与水平面成的角度，度；Z1——截面I重心的高度，m；Z2——截面II重心的高度，m；

三、能量损失的计算公式第十四页，共七十七页，2022年，8月28日由于截面面积为恒定，同时水流是连续的，即：v＝常数按力学分析可知，当一物体在静止时或作等速运动时，作用在这物体上的力处于平衡状态。取截面I至II间的管段，设作用于截面I上的平均压力为p1，则作用于截面I左方的总压力为：P1＝p1FP1与截面I垂直，即与管轴平行，方向与水流方向相反。三、能量损失的计算公式第十五页，共七十七页，2022年，8月28日

设作用于截面II上的平均压力为p2，则作用于截面II右方的总压力为：P2＝p2FP2与管轴平行，但方向与水流方向相同。水流的体积等于FL，其重量W（Kg）为：W=rFL力作用于液柱的重心，方向系垂直向下。

三、能量损失的计算公式第十六页，共七十七页，2022年，8月28日当水流动时，由于水的粘滞性及管壁的粗糙度，而有阻力产生。以τ0代表水与管壁每单位接触面上的阻力（Kg/cm2）。接触表面等于周长与长度的乘积。以T表示阻力（Kg），则T=τ0SL式中S为周长。此力与管轴平行，但与流动方向相反。三、能量损失的计算公式第十七页，共七十七页，2022年，8月28日上述作用于水柱上所有的力均处于平衡状态，即沿管轴方向所有的力的投影等于零。P1-P2-T-Wsinα=0（p1-p2）F=τ0SL-rFLsinα=0三、能量损失的计算公式但sinα＝，代入上式，则得：（p1-p2）F+rF(Z1-Z2)=τ0SL第十八页，共七十七页，2022年，8月28日两边除以rF，则

对I、II两断面作伯诺里方程式，得：

由于两断面是等断面，故，v1=v2，则：将公式（1）与（2）比较，并将hf代入公式（1），得：

三、能量损失的计算公式第十九页，共七十七页，2022年，8月28日水流截面积与湿周之比为水力半径R，即：，由此得，代入公式(3)。

消防管道为圆形截面，则

圆形管的水头损失：

三、能量损失的计算公式第二十页，共七十七页，2022年，8月28日试验证明：而，则代入公式（4）。则得管道和水带（圆形截面）的水头损失为：

式中：λ——摩擦系数，取决于管道、水带壁的粗糙度；D——管道和水带的直径，米；

三、能量损失的计算公式第二十一页，共七十七页，2022年，8月28日三、能量损失的计算公式

公式（5）指出，水带和管道的压力损失与管道、水带的粗糙度、长度、直径以及水的流速有关。与管道、水带内的水压大小无关。式中：λ——摩擦系数，取决于管道、水带壁的粗糙度；D——管道和水带的直径，米；v——平均流速，米/秒；g——重力加速度，米/秒；L——水带长度，米；——流速水头，米水柱。

第二十二页，共七十七页，2022年，8月28日2、局部能量损失的计算公式局部能量损失的计算公式在这里不做推导，但为计算方便，人们把局部能量损失的计算公式也写成了流速水头倍数的形式，即

三、能量损失的计算公式第二十三页，共七十七页，2022年，8月28日

3、能量损失的计算公式一个恒定流动的总机械能损失应等于各流段沿程能量损失和所有局部能量损失之河，即

三、能量损失的计算公式第二十四页，共七十七页，2022年，8月28日（一）水带水头损失若在消防水带两端安上压力表，当水流过水带时，可以观测到进口处压力表上指示的压力大，末端压力表上指示的压力小，可见水流过水带有水头损失（压力损失）。实验说明，水带的压力损失大小与水带的内壁光滑程度、长度、直径以及流量有密切关系。水带压力损失可按公式（8）计算。水带内的流速为

四、水带系统水头损失计算第二十五页，共七十七页，2022年，8月28日式中：v——水在水带内的流速，米/秒；Q——水在水带内的流量，米3/秒；ω——水带截面积，米2。将上式v和ω代入公式得

四、水带系统水头损失计算第二十六页，共七十七页，2022年，8月28日

四、水带系统水头损失计算从公式（9）中可以看出，水带的压力损失与水带的粗度、水带长度成正比例，与流量平方成正比例，水带直径的5次方成正比例。第二十七页，共七十七页，2022年，8月28日

设，则公式（9）成为

以α代替，则

若αL=S，则水带水头损失公式为

四、水带系统水头损失计算第二十八页，共七十七页，2022年，8月28日水头损失——水流流过水带的能量变化。1、单条水带水头损失的计算公式①水平铺设Pdx=Pd+PxPdx——每条水平铺设的水带的水头损失，104Pa

四、水带系统水头损失计算第二十九页，共七十七页，2022年，8月28日1、Pdx=Pd+PxPd=SQ2S是水带的阻抗系数Q是水带内的流量，单位L/sPx是水平铺设水带的修正系数。中压时取0.5×104Pa常压时取0

四、水带系统水头损失计算第三十页，共七十七页，2022年，8月28日直径类型50658090胶里水带0.150.0350.0150.008麻质水带0.300.0860.030.016

四、水带系统水头损失计算第三十一页，共七十七页，2022年，8月28日例：D65mm胶里水带，流量6.5L/s，水带阻抗系数0.035，计算其水头损失？解：Pdx=Pd+Px=0.035×6.52+0=1.48(104pa)

四、水带系统水头损失计算第三十二页，共七十七页，2022年，8月28日垂直铺设低压水带，每条水带的，可按下式计算。

②垂直铺设Pdy=Pd+Py式中：Pdy是每条水带的压力损失104pa；Py是垂直铺设水带修正系数。仅适于中低压消防车，一般取值为1×104pa。

四、水带系统水头损失计算第三十三页，共七十七页，2022年，8月28日例：沿窗口垂直铺设D65mm胶里水带，铺设水带系数0.8，流量6.5L/s，水带阻抗系数0.035，计算其水头损失。

解：Pdy=Pd+Py=0.0035×6.52+0=1.48(104pa)

四、水带系统水头损失计算第三十四页，共七十七页，2022年，8月28日水带系统的水头损失串联系统并联系统①水平铺设②垂直铺设①水平铺设②垂直铺设压力损失叠加法阻力系数叠加法混联系统

四、水带系统水头损失计算第三十五页，共七十七页，2022年，8月28日2、水带串联系统水头损失的计算方法PD=Pdx1+Pdx2+……+Pdxn①水平铺设的串联系统PD=i=1nPdxi

四、水带系统水头损失计算第三十六页，共七十七页，2022年，8月28日PD=i=1nPdxi=Pdx1+Pdx2+……+Pdxn=()Q2+

i=1nKii=1nPx

四、水带系统水头损失计算第三十七页，共七十七页，2022年，8月28日PD=i=1nPdxi=()Q2+

i=1nKii=1nPx=nkQ2+npx阻力系数叠加法压力损失叠加法=npdx=k总Q2+npx

四、水带系统水头损失计算第三十八页，共七十七页，2022年，8月28日①水平铺设的串联系统PD=i=1nPdxi=()Q2+

i=1nKii=1nPxPD

四、水带系统水头损失计算第三十九页，共七十七页，2022年，8月28日水平铺设1盘D65胶里水带，1盘D80胶里水带，水带过水流量6.5L/s，计算其水头损失。D65胶里D80胶里PD=i=12Pdxi=K1Q2+Px+K2Q2+Px=0.035×6.52+0+0.015×6.52+0=2.11(104Pa)（K1+K2）Q2第四十页，共七十七页，2022年，8月28日②垂直铺设的串联系统PD=i=1nPdyi

四、水带系统水头损失计算第四十一页，共七十七页，2022年，8月28日PD=i=1nPdyi=K1Q2+Py+K2Q2+Py+……+KnQ2+Py=()Q2+nPy

i=1nKi

四、水带系统水头损失计算第四十二页，共七十七页，2022年，8月28日沿窗口垂直串联铺设1盘D65胶里水带，1盘D65麻质水带，过水流量6.5L/s，计算其水头损失。D65胶里D65麻质PD=i=12Pdyi=K1Q2+Py+K2Q2+Py=0.035×6.52+0+0.086×6.52+0=5.11(104Pa)第四十三页，共七十七页，2022年，8月28日3、水带并联系统水头损失的计算方法①水平并联铺设

四、水带系统水头损失计算第四十四页，共七十七页，2022年，8月28日3、水带并联系统水头损失的计算方法①水平并联铺设⑴各支线铺设情况完全相同各支线铺设的是同型、同材质、等长的水带ql支=Q/n此时，整个并联系统的水头损失等于任意一条支线的水头损失。第四十五页，共七十七页，2022年，8月28日⑴各支线铺设情况完全相同此时，整个并联系统的水头损失等于任意一条支线的水头损失。K支1=K支2=K支3PD=PD支1=PD支2=PD支3ql支=Q/n

四、水带系统水头损失计算第四十六页，共七十七页，2022年，8月28日消防车两侧水泵出口各水平铺设1条3×D65胶里水带支线，合并后接QJ32移动式带架水枪，水枪工作压力55×104Pa，流量26L/s，计算并联系统的水头损失。3×D65胶里3×D65胶里PD=PD支1=PD支2K支1=K支2

第四十七页，共七十七页，2022年，8月28日=K支1ql支2+Px13×D65胶里3×D65胶里PD=PD支1=PD支2K支1=K支2

ql支=Q/n=26/2=13(L/s)PD=PD支1=17.745(104Pa)

四、水带系统水头损失计算第四十八页，共七十七页，2022年，8月28日⑵各支线铺设情况不完全相同把各支路组成的整个并联系统看作一个整体来计算PD=KDQ2+i=1nPxiKD是整个并联系统总的阻抗系数第四十九页，共七十七页，2022年，8月28日PD=KDQ2+i=1nPxiKD是整个并联系统总的阻抗系数KD1=i=1nK支i1?K支——支线的阻抗系数n——支线的数量第五十页，共七十七页，2022年，8月28日⑵各支线铺设情况不完全相同PD=KDQ2+i=1nPxiKD1=i=1nK支i1第五十一页，共七十七页，2022年，8月28日消防车两侧水泵出口，一出口铺设2×D65胶里水带，另一出口铺设2×D65麻质水带，合并后接QJ32移动式带架水枪，水枪的工作压力为55×104Pa，流量26L/s，计算并联系统的水头损失。2×D65胶里2×D65麻质KD第五十二页，共七十七页，2022年，8月28日KD1=i=12K支i12×D65胶里2×D65麻质=K支11+K支21=12×0.03512×0.086+第五十三页，共七十七页，2022年，8月28日2×D65胶里2×D65麻质KD1=12×0.03512×0.086+=6.19KD=0.026第五十四页，共七十七页，2022年，8月28日2×D65胶里2×D65麻质PD=KDQ2+i=1nPxi=0.026×262+0=17.58(104Pa)

四、水带系统水头损失计算第五十五页，共七十七页，2022年，8月28日②垂直并联铺设⑵各支线铺设情况不完全相同⑴各支线铺设情况完全相同第五十六页，共七十七页，2022年，8月28日4、水带混联系统水头损失的计算

干线接分水器PD=ΣPD干+ΣPD支第五十七页，共七十七页，2022年，8月28日式中：PD是串、并联混合系统的压力损失，104pa；PD干是每条干线水带的压力损失，104pa；PD支是任一支线每条水带的压力损失，104pa。

四、水带系统水头损失计算第五十八页，共七十七页，2022年，8月28日4、水带混联系统水头损失的计算

双干线接集水器PD=ΣPD干+ΣPD支

=k总Q2=(k支+k干)Q2=(k1/n2+k干)Q2

=(k2/n2+k干)Q2第五十九页，共七十七页，2022年，8月28日式中：PD是串、并联混合系统的压力损失，104pa；K总是串、并联混合系统的总阻抗系数；Q是串、并联混合系统的流量，L/s;K支是支线并联系统（任一条）的阻抗系数；K干是干线串联系统的阻抗系数；K1、K2是支线各线的阻抗系数。

四、水带系统水头损失计算第六十页，共七十七页，2022年，8月28日水泵出口接3×D65胶里水带干线，利用2分水，出2条2×D65胶里水带支线，出2支SK15m的φ19水枪，水枪流量6.5L/s，计算混联系统的水头损失。3×D65胶里2×D65胶里2×D65胶里φ19φ19PD=PD干+PD支第六十一页，共七十七页，2022年，8月28日3×D65胶里2×D65胶里2×D65胶里φ19φ19PD=PD干+PD支PD干=

i=13Pdxi=3×[0.035×(6.5×2)2+0]=17.745(104Pa)

四、水带系统水头损失计算第六十二页，共七十七页，2022年，8月28日3×D65胶里2×D65胶里2×D65胶里φ19φ19PD=PD干+PD支PD支=2×(0.035×6.52+0)=2.958(104Pa)PD=PD干+PD支=17.745+2.958=20.7(104Pa)第六十三页，共七十七页，2022年，8月28日例：消防车接2条支线，每条支线为5条直径65mm胶里水带,集水器前接1条直径65mm胶里水带,出1支口径25mm水枪，流量15.2L/s,计算水带系统压力损失是多少？5×D651×D65解：k1=k2=0.035×5=0.175k干=0.035k支=k1/n2=k2/n2=0.175/22=0.044PD=(k支+k干)Q2=(0.044+0.035)×15.22=18.25(104pa)第六十四页，共七十七页，2022年，8月28日火场供水时，由于消防车型号各不相同，消防车配备水带也各不相同，水带干线最好铺设大口径水带，这样就会使系统水头损失为最小。不同型、不同径水带混联系统的压力损失也可以用压力损失叠加法和阻力系数计算法。

四、水带系统水头损失计算第六十五页，共七十七页，2022年，8月28日例：消防车接2条支线，一条支线为5条D65胶里水带,另一条支线为5条D65麻质水带，集水器前接1条D80胶里水带,出1支口径25mm水枪，流量15.2L/s,计算水带系统压力损失是多少？解：k1=0.035×5=0.175k2=0.086×5=0.43k干=0.015

PD=(k支+k干)Q2=(0.065+0.015)×15.22=18.48(104pa)k支=0.065第六十六页，共七十七页，2022年，8月28日橡胶吸水管的水头损失hf＝kQ2式中hf—每2米长吸水管水头损失，（104Pa）米水柱；Q—流过吸水管的水量，L/s；K—橡胶吸水管的阻抗系数，吸水管直径（mm）6575100K值0.002560.001160.00026橡胶吸水管阻抗系数表第六十七页，共七十七页，2022年，8月28日第二节水锤作用

1.定义：有压力的水，在管道、水带内流动时，由于消防阀门、消火栓、水枪等的迅速关闭或消防车轮跨压水带等作用，使管道、水带内的水流瞬时停止流动，造成在管道、水带内的水压瞬时升高。升高的压力对管道、水带或单向阀等的作用，如锤击一样，这种现象称为水锤作用。2.危害：由于水锤作用，管道或水带内增加的压力可达几个或至几百个大气压力，导致管道、水带的破裂，影响火场供水。

第六十八页，共七十七页，2022年，8月28日水锤作用3、分类：完全水锤；不完全水锤

式中：L为管道、水带长度，米；α为冲击波传递速度，米/秒）

称为不完全水锤，又称间接水锤。

称为完全水锤。第六