消防水力学根底知识消防水力学根底知识四川省消防总队教导大队四川省消防总队教导大队田继德田继德主要内容：一、水的性质一、水的性质二、水的灭火作用二、水的灭火作用三、消防射流三、消防射流消防水力学是研究消防给水实践中消防水力学是研究消防给水实践中水的平衡和运动规律的一门科学，水的平衡和运动规律的一门科学，消防水力学的任务是应用流体力学消防水力学的任务是应用流体力学的根本理论，加上火场灭火供水经的根本理论，加上火场灭火供水经历和消防水力试验数据、经历、公历和消防水力试验数据、经历、公式来解决消防给水实践中的实际问式来解决消防给水实践中的实际问题。题。一、水的性质一、水的性质一水的根本特性一水的根本特性水有三种状态：固体、液体和气体。水有三种状态：固体、液体和气体。液体和固体的主要区别是液体容易流动，液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体与气体的主要区别是液体体积不易压缩。缩。水在常温下为液体，在常压下，水温超过水在常温下为液体，在常压下，水温超过100100时，蒸发成气体，水温下降到时，蒸发成气体，水温下降到00时，即凝结成固体称为冰。时，即凝结成固体称为冰。1、水的比热容大、水的比热容大水温升高水温升高1，单位体积的水需要吸收的热量，称，单位体积的水需要吸收的热量，称为比热容。水的比热容是为比热容。水的比热容是4200J/L。水的比热容。水的比热容大，因而用水灭火，冷却效果好。大，因而用水灭火，冷却效果好。2、水的汽化热高、水的汽化热高单位体积的水由液体变成气体需要吸收的热量称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。水的汽化热是为汽化热。水的汽化热是2264kJ/L，水的汽化热，水的汽化热很大，将水喷到火源处，使水迅速汽化成蒸气，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。具有良好的冷却降温作用。3、水结冰体积增大、水结冰体积增大纯洁的水当温度下降到纯洁的水当温度下降到0时，开场凝结成冰。时，开场凝结成冰。二水的主要物理性质二水的主要物理性质1、密度和容重、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质量称为密度，水在水在4时，其密度是时，其密度是1000kg/m3。液体单。液体单位体积内所具有的重量称为容重，又叫重位体积内所具有的重量称为容重，又叫重度，水在度，水在4时，其重度是时，其重度是9807N/m3。2、粘滞性、粘滞性粘滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的。由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抑制粘滞力，因此，于水在管道或水带内流动要抑制粘滞力，因此，会产生水头损失。会产生水头损失。3、压缩性、压缩性水的体积随压力增加而减小的性质称为水的压缩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。性。通常情况下，把水看成是不可压缩的液体。4、膨胀性、膨胀性水的体积随水温升高而增大的性质称为水的膨胀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性。在消防设计和火场供水中水的膨胀性可不考虑。虑。5、溶解性、溶解性溶质在水中的扩散称为溶解。溶质在水中的扩散称为溶解。用水可以扑灭易溶于水的固体物质火灾；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用水可以扑救比水重且不溶于水的可燃液体，如体，如CS2火灾；火灾；用水可以稀释溶于水的可燃液体，使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。得到控制或扑灭。6、导电性、导电性在火场上，射水灭火时，应注意防止触电，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，但喷雾水枪可以用来扑救高压电气火灾，但要有一定的平安距离。要有一定的平安距离。7、水压与水锤作用、水压与水锤作用水压是指水对容器壁和底部的压力，单位水压是指水对容器壁和底部的压力，单位N。压强是指单位面积上所受到的压力作用，单位压强是指单位面积上所受到的压力作用，单位N/m2或或pa。消防习惯上讲的压力不是对容器的压力消防习惯上讲的压力不是对容器的压力,而是压强。而是压强。压强单位：工程单位制，大气压压强单位：工程单位制，大气压at，千克，千克/厘厘米米2(kg/cm2),毫米汞柱毫米汞柱(mmHg)，米水柱，米水柱 mH2O；国际单位制，兆帕；国际单位制，兆帕Mpa，帕，帕pa，牛，牛顿顿/米米2(N/m2),巴巴(bar)。1标准大气压标准大气压=760mmHg=10.33 mH2O1工程大气压工程大气压=736mmHg=1kg/cm2=10mH2o =0.1 Mpa=105 pa消防上常用工程大气压。消防上常用工程大气压。水锤作用是指有压力的水在消防管道、水带内流水锤作用是指有压力的水在消防管道、水带内流动时，由于消防阀门、消火栓和水枪的迅速关闭动时，由于消防阀门、消火栓和水枪的迅速关闭或车辆碾压水带等作用，使管道、水带内水流瞬或车辆碾压水带等作用，使管道、水带内水流瞬时改变流速，造成水压急速升高的现象。时改变流速，造成水压急速升高的现象。由于水锤作用可以使管道、水带内的压力增大到由于水锤作用可以使管道、水带内的压力增大到正常压力的几倍、几十倍甚至上百倍，极易导致正常压力的几倍、几十倍甚至上百倍，极易导致管道水带破裂，造成供水中断。管道水带破裂，造成供水中断。水锤按阀门和水枪关闭时间长短分为完全水锤和水锤按阀门和水枪关闭时间长短分为完全水锤和不完全水锤两种。当关闭时间不完全水锤两种。当关闭时间t2L/a时时,称为完全称为完全水锤或直接水锤水锤或直接水锤,式中式中L管道或水带的长度管道或水带的长度,m，a冲击波传递速度冲击波传递速度,m/s,直径直径0.2m的铸铁管的铸铁管a=1200 m/s，直径，直径0.2m的铸铁管的铸铁管a=1435 m/s，新水带，新水带a=80 m/s,旧水带旧水带a=120 m/s；当关闭时；当关闭时间间t2L/a时，称为不完全水锤或间接水锤。时，称为不完全水锤或间接水锤。由此可见，水锤作用与管道、流速、长度由此可见，水锤作用与管道、流速、长度有关，特别是关闭阀门、水枪的时间影响有关，特别是关闭阀门、水枪的时间影响很大。在火场供水中，由于水锤的作用，很大。在火场供水中，由于水锤的作用，常引起水带的破裂，造成火场供水中断，常引起水带的破裂，造成火场供水中断，火势扩大，因此，在关闭管道阀门、水枪、火势扩大，因此，在关闭管道阀门、水枪、分水器、驾驶员加压时应缓慢进展，以防分水器、驾驶员加压时应缓慢进展，以防止或减少水锤的破坏作用，同时还应防止止或减少水锤的破坏作用，同时还应防止车辆跨压充水的火场水带供水线路。车辆跨压充水的火场水带供水线路。三水的化学性质三水的化学性质1、水的分解、水的分解2H、水的化学反响、水的化学反响1水与活泼金属反响水与活泼金属反响a+2HO=2aQ2水与金属粉末反响水与金属粉末反响Zn+HO=Zn3水与金属氢化物反响水与金属氢化物反响NaH+HO=aQ4水与金属硅化物反响水与金属硅化物反响Mg2Si+4 HO=2Mg()2Si45水与金属碳化物反响水与金属碳化物反响CaC2+2HO=Ca()2C2Q6水与硼氢类物质反响水与硼氢类物质反响BH6+6HO=2HBO3+6Q7水与金属磷化物反响水与金属磷化物反响Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3Q由此可见，水与某些化学物质接触，有可能发生由此可见，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，凡与水接触能体，从而引起燃烧或爆炸。因此，凡与水接触能引起化学反响的物质严禁用水扑救。可用干沙、引起化学反响的物质严禁用水扑救。可用干沙、7150灭火剂扑救。灭火剂扑救。二、水的灭火作用二、水的灭火作用 1、冷却作用、冷却作用2、窒息作用、窒息作用在一般情况下，空气中含有在一般情况下，空气中含有35%体积的水体积的水蒸汽时，燃烧就会停顿。蒸汽时，燃烧就会停顿。3、稀释作用、稀释作用4、别离作用，又称为水力冲击作用、别离作用，又称为水力冲击作用5、乳化作用、乳化作用水的主要灭火作用是冷却作用。水的主要灭火作用是冷却作用。三、消防射流三、消防射流一消防射流类型一消防射流类型消防射流是指灭火时由消防射水器具喷射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。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常见的射流类型有密集射流和分散射流两种类型。种类型。1、密集射流、密集射流高压水流经过直流水枪喷出，形成结实的，高压水流经过直流水枪喷出，形成结实的，水滴粒径大于水滴粒径大于1000um的射流称为密集射流。的射流称为密集射流。密集射流耗水量大，射程远，冲击力大，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。用的直流水枪，都是以密集射流扑救火灾。2、分散射流、分散射流高压水流经过离心作用、机械撞击或机械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射水器具，形成扩散状或幕状射流称为分散射流。散射流。分散射流根据其水滴粒径大小又分为喷雾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。射流和开花射流两种类型。1喷雾射流。水滴粒径平均小于喷雾射流。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，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。水渍损失小，除烟效果好。2开花射流。分散射流时，水滴平均粒开花射流。分散射流时，水滴平均粒径在径在100um1000um之间，用来降低热辐之间，用来降低热辐射的伞形水射流，称为开花射流。开花射射的伞形水射流，称为开花射流。开花射流由开花水枪或多用水枪产生。流由开花水枪或多用水枪产生。二消防射水器具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，包括消防水喷射到燃烧物上的灭火器具，包括消防水枪和消防水炮。枪和消防水炮。水枪水枪Q脉冲水枪脉冲水枪多用水枪多用水枪喷雾水枪喷雾水枪直流水枪直流水枪1、水枪的分类、水枪的分类1按射水水流形态分为：直流水枪水滴粒径按射水水流形态分为：直流水枪水滴粒径d1000um；开花水枪水滴粒径；开花水枪水滴粒径d在在100um1000um之之间；喷雾水枪水滴粒径间；喷雾水枪水滴粒径d 100um。2按操作方式分为：按操作方式分为：手持式水枪水枪喷嘴口径手持式水枪水枪喷嘴口径19mm；带架式水枪水枪喷嘴口径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，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。对火场需要适应性强。4按压力分为：低压水枪工作压力在按压力分为：低压水枪工作压力在0.21.6Mpa之之间；中压水枪工作压力在间；中压水枪工作压力在1.62.5Mpa之间；高压之间；高压水枪工作压力在水枪工作压力在2.54.0Mpa之间；超高压水枪工之间；超高压水枪工作压力作压力4.0Mpa2、直流水枪、直流水枪1直流水枪的分类。直流水枪的分类。直流水枪是一种喷射密集充实水流的水枪，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