消防水力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

第一節(jié)水的性質(zhì)第二節(jié)水的滅火作用第三節(jié)消防射流第四節(jié)消防水力學(xué)基本知識(shí)習(xí)題學(xué)習(xí)提綱第一節(jié)水的性質(zhì)

水是無嗅無味的液體，是人類賴以生存的基本物質(zhì)。它取用方便，分布廣泛，同時(shí)由于水在化學(xué)上呈中性，無毒，且冷卻效果非常好，因此水是最常用的滅火劑。一、水的基本特性

水有三種狀態(tài)：固體、液體和氣體。液體與固體的主要區(qū)別是液體容易流動(dòng)，液體與氣體的主要區(qū)別是液體體積不易壓縮。水在常溫下為液體，在常壓下、水溫超過100℃時(shí)，蒸發(fā)為水蒸氣，溫度等于或低于0℃，凝結(jié)成固體稱為冰。(一)水的比熱容水溫升高1℃時(shí)，

單位體積的水需要吸收的熱量，稱為比熱容。若將水的比熱作為1，則其他液體的比熱容均小于1，水比任何液體的比熱容都大。1L的水溫升高1℃，需要吸收4200J的熱量。若將1L常溫的水（20℃）噴灑到火源處，使水溫升高到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。水蒸汽冰第一節(jié)水的性質(zhì)二、水的主要物理性質(zhì)

水的平衡和運(yùn)動(dòng)，除了與作用于液體的外界因素有關(guān)外，更重要的是取決于水本身的物理性質(zhì)。在水力學(xué)中，與水運(yùn)動(dòng)有關(guān)的物理性質(zhì)主要有以下方面。

（一）密度和容重

液體單位體積內(nèi)所具有的質(zhì)量稱為密度，液體單位體積內(nèi)所具有的重量為容重。不同液體的密度和容重各不相同、同一種液體的密度和容重又隨溫度和壓強(qiáng)而變化。在正常大氣壓強(qiáng)條件下，水在不同溫度時(shí)的容重見表4-1。

表4-1水在不同溫度時(shí)的容重

溫度/℃041020304060100Y/(N/m3)98069807980197899764973096429399第一節(jié)水的性質(zhì)

從表中可以看出，水體積變化不大。因此，在一般計(jì)算中，通常把水看成是不可壓縮的液體。即認(rèn)為水的密度ρ和容重γ為一常數(shù)，但個(gè)別特殊情況，液體的壓縮性不能忽略。如水槍上的開關(guān)突然關(guān)閉時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一種水擊現(xiàn)象，在研究這個(gè)問題時(shí)，就必須考慮液體的壓縮性。（四）膨脹性

水的體積隨水溫升高而增大的性質(zhì)為水的膨脹性。根據(jù)試驗(yàn)，10-20℃的水在常壓下，水溫升高1℃，體積增加萬分之一點(diǎn)五，其體積變化較小。（五）溶解性

溶質(zhì)在水中的擴(kuò)散稱為溶解。物質(zhì)能否在水中溶解，與物質(zhì)分子的極性有關(guān)。凡是由極性分子或者水分子結(jié)構(gòu)相似的分子組成的物質(zhì)均易溶于水，如食鹽、糖、丙酮、乙醚、乙醇等。與水分子極性不同的物質(zhì)不易溶于水或者不溶于水，如：汽油、煤油、柴油、苯等。

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，也可以稀釋溶于水的可燃液體。（六）水的導(dǎo)電性

水的導(dǎo)電性能與水的密度、射流形式等有關(guān)。水中含有雜質(zhì)越多，電阻率越小，導(dǎo)電性能越大。純凈水電阻率很大，為不良導(dǎo)體。天然水源一般都含有各種雜質(zhì)，因而被稱為良性導(dǎo)體。第一節(jié)水的性質(zhì)

三、水的化學(xué)成分

（一）水的分解

水由氫、氧兩種元素組成?；饒?chǎng)上的消防水柱射流觸及高溫設(shè)備，水滴瞬間汽化，體積突然擴(kuò)大，會(huì)造成物理性爆炸事故。當(dāng)水蒸氣溫度繼續(xù)上升超過1500℃以上，水蒸氣將迅速分解為氫氣和氧氣

2H2O高溫

2H2↑+O2↑+熱量

氫氣為可燃?xì)怏w，氧氣為助燃?xì)怏w，氫氣和氧氣相互混合，形成混合氣體，在高溫下極易發(fā)生化學(xué)性爆炸，其爆炸威力大，若無可靠的防范措施，就會(huì)造成火災(zāi)爆炸事故。

（二）水的化學(xué)反應(yīng)

水能與許多物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)。

1.水與活潑金屬反應(yīng)水與活潑金屬鋰、鉀、鈉、鍶、鉀鈉合金等接觸，將發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)：

2Na+2H2O高溫2NaOH+H2↑+熱量

這些活潑金屬與水化合時(shí)，奪取水中的氧原子，放出氫氣和大量熱量，使釋放出來的氫氣與空氣中的氧氣相混合形成的爆炸性混合物，發(fā)生自然或爆燃。

2.水與金屬粉末反應(yīng)

水與鋅粉、鎂鋁粉相互混合的鎂鋁粉與水接觸，比水單獨(dú)與鎂粉或鋁粉接觸反應(yīng)強(qiáng)烈得多。

Mg(OH)2+2Al(OH)3=Mg(AlO2)2+4H2O2Al+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2↑+熱量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、氫化鋁等金屬氫化物接觸，氫化物中的金屬原子與水中的氧原子結(jié)合，則氫化物和水的氫原子放出，產(chǎn)生大量的氫氣，也會(huì)助長(zhǎng)火勢(shì)。4.水與硅金屬化合反應(yīng)水與硅化鎂、硅化鐵等接觸，會(huì)釋放出自然物四氫化硅：

MgSi+4H2O=2Mg(OH)2+SiH4

四氫化硅易與空氣中的氧反應(yīng)，發(fā)生自燃。

5.水與碳金屬反應(yīng)

水與碳化鈣、碳化鉀、碳化鋁等物質(zhì)接觸時(shí)，碳化物中的金屬原子與水中的氧原子結(jié)合，碳化物中的碳原子與水中的氫原子化合，發(fā)生易燃易爆的碳?xì)浠衔餁怏w，并釋放出大量熱量：

CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑+熱量

第一節(jié)水的性質(zhì)第二節(jié)水的滅火作用根據(jù)水的性質(zhì)，水的滅火作用主要有以下幾種：一、冷卻作用

由于水的比熱容大，汽化熱高，而且水具有良好的導(dǎo)熱性。因而，當(dāng)水與燃燒物質(zhì)接觸或流經(jīng)燃燒區(qū)時(shí)，將被加熱或汽化，吸收熱量，從而使燃燒區(qū)溫度大大降低，以致使燃燒中止。二、窒息作用

水的汽化將在燃燒區(qū)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。三、稀釋作用

水本身是一種良好的溶劑，可以溶解水溶性甲、乙、丙類液體，如醇、醛、醚、酮、酯等。因此，當(dāng)此類物質(zhì)起火后，如果容器的容量允許或可燃物料流散，可以水予以稀釋。由于可燃物濃度降低而導(dǎo)致可燃蒸汽量減少，使燃燒減弱。當(dāng)可燃液體的濃度降到可燃濃度以下時(shí)，燃燒即行中止。

第二節(jié)水的滅火作用四、分離作用

經(jīng)滅火器具（尤其是直流水槍）噴射形成的水流具有很大的沖擊力，這樣的水流遇到燃燒物時(shí)，將使火焰產(chǎn)生分離，這種分離作用一方面使火焰“端部”得不到可燃蒸汽的補(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。五、乳化作用

非水溶性可燃液體的初起火災(zāi)，在末形成熱波之前，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)定程度隨可燃液體粘度的增加而增加，重質(zhì)油品甚至可以形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液體表面受到冷卻，使可燃蒸氣產(chǎn)生的速度降低，致使燃燒中止。第三節(jié)消防射流一、消防射流

（一）消防射流的含義

消防射流是指滅火時(shí)由射水器具噴射出來的高速水流。

（二）消防射流的類型

常見的射流類型有密集射流和分散射流兩種。

1.密集射流

（1）密集射流的定義

高壓水流經(jīng)過直流水槍噴出，形成結(jié)實(shí)的射流稱為密集射流。密集射流靠近水槍口處的射流密集而不散，離水槍口較遠(yuǎn)處射流逐漸分散。密集射流耗水量更大，射程遠(yuǎn)。沖擊力大，機(jī)械破壞力強(qiáng)。

（2）密集射流適用范圍

建（構(gòu)）筑物室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)中配備的直流水槍和消防車上使用的直流水槍，都是密集射流撲救火災(zāi)。

第三節(jié)消防射流二、消防射水器

消防射水器具是把水需要的形狀有效的噴射到燃燒物上的滅火器具，包括消防水槍和消防水炮。

（一）消防水槍

消防水槍根據(jù)射流形式和特征不同可分為直流水槍、噴霧水槍、多功能水槍等，其中常用水槍為直流水槍和噴霧水槍。

1.直流水槍（1）直流水槍的分類和構(gòu)造

直流水槍分為普通直流水槍和開關(guān)式直流水槍。直流水槍是由槍筒和噴嘴所組成。直流水槍密集射流的質(zhì)量與水槍噴嘴有密切關(guān)系。直流水槍噴嘴一般采用具有向出口斷面方向收斂的圓錐體狀噴嘴。圓錐形噴嘴主要用途為增加水流的出口速度以形成動(dòng)能較大的射流，并使射流不分散。槍筒的構(gòu)造要求有良好的水力條件，為減少?gòu)乃畮У乃鳒u流，迫使槍筒內(nèi)安裝穩(wěn)流器，使水流流過的截面積較小的孔洞，消除橫向水流和旋轉(zhuǎn)水流，迫使槍筒內(nèi)呈勻流狀態(tài)，以提高槍筒結(jié)構(gòu)的水力條件。

第三節(jié)消防射流常用的直流水槍噴嘴口徑有13mm、16mm、19mm三種。（2）直流水槍的使用

使用直流水槍滅火時(shí)，由于水槍射流產(chǎn)生反作用力，因此，如變更射流方向時(shí)應(yīng)緩慢操作；使用開關(guān)式直流水槍時(shí)，開關(guān)動(dòng)作應(yīng)緩慢進(jìn)行，以免產(chǎn)生水擊現(xiàn)象，造成水帶爆破或者影響消防員安全。2.噴霧水槍

（1）噴霧水槍的分類和用途

噴霧水槍分為離心式噴霧水槍、機(jī)械撞擊式噴霧水槍和簧片式噴霧水槍三種。

噴霧水槍是一種噴射霧狀水流的消防水槍，用于撲救帶電設(shè)備火災(zāi)、可燃粉塵火災(zāi)及部分可燃液體火災(zāi)等。（2）噴霧水槍的使用

使用噴霧水槍滅火時(shí)，應(yīng)注意噴霧角、射流方向和噴霧射流類型的選擇。直流水槍（炮）直流水槍（炮）細(xì)水霧滅火第三節(jié)消防射流3.多功能水槍

多功能水槍既可噴射密集射流，又可噴射霧狀射流，有的還可以噴射水幕，而且?guī)追N射流可以相互轉(zhuǎn)換，組合使用，對(duì)火場(chǎng)需要適應(yīng)性好。

多功能水槍最好不要用于撲救帶電設(shè)備火災(zāi)，以免因誤操作造成傷害。4.脈沖水槍

脈沖水槍是一種新型水槍，其自帶水源和壓縮空氣源，水漬損失小、用水量省、滅火效率高，可以噴射超細(xì)水霧，適用于撲滅建筑內(nèi)初起火災(zāi)、小型油品火災(zāi)和汽車火災(zāi)。（二）消防水炮

消防水炮按