第四章消防水力学基础知识课件

第四章消防水力学基础知识1、从火灾扑救统计数据看，水是灭火的主要灭火剂，从统计数据看，用水扑救的次数占90%以上。而且多数抢救救援现场都需要用水进行冷却、稀释，降低浓度防止爆炸、控制毒源，用水进行中和、洗消。如①2003年9月6日6时34分，长春市长营高速公路与长平高速公路连接处，一辆装载液氨的槽车侧翻泄漏事故处置。②吉林市吉林双苯厂苯胺车间“11.13”特大爆炸火灾事故处置（2003年）。③山东省黄岛油库特大火灾（1989.8.12）。

前言

水在消防工作中的重要意义

2、灭火战斗成败来看，水是重要因素从灭火战斗失败的原因来看80%是由于水源缺乏，供水措施不当引起的，如：1984年某市罐头厂火灾。从成功的战例来看，必须具备水源充足，供水得当。如：1988年11月延边开山屯化学纤维浆厂火灾。3、从灭火剂的研究应用来看水消防灭火工作中的重要性。俗话说：“水火不相容”“水克火”，从古代开始，我们的祖先就知道用水灭火（北京故宫防火缸）。在近代不少科学家研究取代水的新型灭火剂，但研究来研究去还是认定水的灭火性能和作用无法用其它灭火剂替代。现在很多建筑的固定灭火设施主要还是用水。而且用技术规范、标准作了明确的规定。如：消火栓给水系统，自动灭火喷水系统，泡沫灭火系统，水幕……灭火剂分类（一）按灭火原理分1、物理灭火剂：水、泡沫、二氧化碳2、化学灭火剂：干粉、卤代烷（二）按物质形态分1、气体灭火剂：二氧化碳、卤代烷2、液体灭火剂：水、泡沫、7150等3、固态灭火剂：干粉、G－1粉等第一节水的性质

水的基本性质三种状态：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，蒸发为气体，水温降到0℃时，即凝结成固体为冰。水蒸汽第一节水的性质（一）水的比热容水温升高1℃，单位体积的水需要吸收的热量，称为水的比热容。1L水升高1℃，需要吸收4.2kJ的热量，即水的比热容为4.2kJ

/(kg·℃)。水比任何液体的比热容都大。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336kJ。水的比热容大，因而用水灭火、冷却效果最好。第一节水的性质（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。1L100℃的水，变成100℃的水蒸气，需要吸收2264kJ热量，即水的汽化热为2264kJ

/(kg·℃)。水的汽化热很大，将水喷洒到火源处，水将吸收大量热迅速汽化成蒸汽，因此具有良好的冷却降温作用。1L水变成水蒸气后体积扩大1725倍。水蒸气占据燃烧区空间，具有隔绝空气的窒息灭火作用。当水蒸气占燃烧区体积达35%时，火焰就将熄灭。第一节水的性质（三）水的冰点水在0℃时凝结成冰。冰的密度小于水，因而体积扩大。因此，在冬季应对消防给水管道和储水容器进行保温，以免结冰时体积扩大，致使消防设备损坏。处于流动状态的水不易结冰，因为水的动能会转化成热能。因此，为了不使水带内的水冻结，在冬季火场上，消防员转移阵地时不要关闭水枪。冰第一节水的性质

水的主要物理性质（一）密度和容重密度：单位体积内物质所具有的质量。容重：单位体积内物质所具有的重量。

水在4℃时容重最大，此时1L纯净的水重1kg。温度（℃）041020304060100容重（N/m3）98069807980197899764973096429399第一节水的性质（二）黏滞性水在流动时，水分子之间、水分子与固体壁面之间都具有黏滞性阻力，即内摩擦力，水的这种阻抗运动的特性就是黏滞性。当液体运动一旦停止，这种阻力就立即消失，即黏滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的。举例说明水的黏滞性：渠道过水断面流速分布

渠道过水断面上的流速分布不均匀，是因为水流黏滞性所致。固体边界（壁面）通过水的黏滞性，对水的运动起着阻滞作用。第一节水的性质第一节水的性质（三）压缩性水的体积随压力增加而减小的性质。

通常，把水看成是不可压缩的液体。压力（MPa）0.11020304050水体积1.00000.99430.98970.98530.98100.9766第一节水的性质（四）膨胀性水的体积随水温升高而增大的性质。在火场供水中水的膨胀性可略去不计。（五）溶解性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；用水可以扑救比水重且不溶于水的可燃液体；用水可以稀释溶于水的可燃液体，使火灾得到控制。（六）水的导电性水中含有杂质越多，电阻率越小，导电性越大。天然水是良导体，因此，在火场上应防止触电。第一节水的性质

水的化学性质（一）水的分解水由氢和氧两种元素组成。当水蒸气温度超过1500℃时，水蒸气就会迅速分解生成氢气和氧气：

2H2O═2H2+O2氢气为可燃气体，氧气为助燃气体，在高温下极易发生化学性爆炸。第一节水的性质（二）水的化学反应

1.水与活泼金属反应水与活泼金属锂、钠、钾、锶、钾钠合金等接触，将发生强烈反应，放出氢气：

2Na+2H2O═2NaOH+H2+热量

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剧烈，放出氢气，会助长火势。

Zn+H2O═ZnO+H2Mg(OH)2+2Al(OH)3

═Mg(AlO2)2+4H2O

2Al+6H2O═2Al(OH)3+3H2+热量第一节水的性质3.水与金属氢化物反应水与氢化锂、氢化钠、四氢化锂铝、氢化钙、氢化铝等接触，产生大量氢气：

NaH+H2O═NaOH+H2+热量

AlH3+3H2O═Al(OH)3+3H2+热量

4.水与硅金属化合物反应水与硅化镁、硅化铁等接触，会释放出自燃物四氢化硅：Mg2Si+4H2O═2Mg(OH)2+SiH4

第一节水的性质5.水与碳金属反应水与碳化钙、碳化钾、碳化铝等接触，生成易燃易爆的碳氢化合物气体：

CaC2+2H2O═Ca(OH)2+C2H2+热量水与石灰氮（俗称电石，CaCN2）接触，能释放出可燃气体氨。不纯净电石与水接触，能释放出乙炔。

6.水与硼氢类物质化学反应水与硼氢类物质，如二硼氢、硼氢化钾、硼氢化钠等接触，释放出氢气和大量热：

B2H6+6H2O═2H2BO3+6H2+热量2007年5月5日，一场暴雨刚过，京沪高速宝应段一辆满载20吨电石的大货车发生火灾，随时可能发生爆炸，消防官兵利用消防车载干粉灭火器控制火势，并重点保护油箱等部位防止爆炸，并广泛调集干粉灭火器、水泥、篷布等物资灭火。第一节水的性质7.水与磷化物反应水与磷化钙、磷化锌等接触，生成磷化氢，在空气中能自燃：

Ca3P2+6H2O═3Ca(OH)2+2PH3+热量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，从而引起燃烧或爆炸。在扑救火灾时应根据物质的性质，采取相应灭火剂。凡与水发生化学反应的物质严禁用水扑救。不能用水扑救的火灾1、钾、钠、镁等轻金属火灾

例：长春市西安桥外垃圾站火灾2、档案、精密仪器、乐器等贵重的物品火灾

例：长春市乐器厂火灾3、密度小于水和不溶解于水的易燃液体火灾4、对熔融的盐类和沸腾的原油5、储存大量浓硫酸、浓硝酸6、不能用水直接扑救高压电气设备火灾7、可燃粉尘积聚处

例：春头沟亚麻厂火灾8、炽热物体火灾

对水质的要求：灭火用水要无腐蚀，无污

染和无被油污染含有其它易燃液体。

例：江西油库火灾

供水计算有关数据：1、水压力1个物理大气压＝1.033Kg/cm2＝10.33米水柱1个体积大气压＝1Kg/cm2＝10米水柱1Mpa=10Kg/cm2=100米水柱2、流量

升/秒M3/小时3、供给强度

升/秒.平方米4、有效射程（充实水柱）

手提式水枪：（22mm以下）

由水枪喷嘴至射流90%水量穿过直径38cm圆圈止的一段长度常用7m、10m、13m、15m第二节水的灭火作用

冷却作用由于水的比热容大，汽化热高，因而，当水与燃烧物接触或流经燃烧区时，将被加热或汽化，吸收大量热，从而使燃烧区温度大大降低，以致使燃烧中止。

窒息作用水的汽化热将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。2007年5月23日，位于南京市高淳县古柏镇双高路的南京敖广日用化工有限公司蚊香原材料仓库突发火灾。由于起火仓库内存放的是大量的碳粉，由于碳燃烧后可以生成一氧化碳接着燃烧，根据这一燃烧特性，在灭火过程中要尽可能、尽快地降低空气中的含氧量，消防官兵采用喷雾水灭火。一家针织品厂的原料仓库发生火灾，消防队及时赶到，迅速投入扑救。可是半小时过去了，消防车拉来的50立方米水仍未将大火扑灭。当看到附近有只烧开水的大锅炉时，消防队员立即改变了灭火作战方案，把大量的热水浇到熊熊燃烧的火焰上，奇迹出现了，仅仅９分钟火焰开始降低，最后渐渐地熄灭。第二节水的灭火作用

稀释作用水是一种良好的溶剂，可以稀释可燃物浓度而导致可燃蒸气量减少，使燃烧减弱。

分离作用经灭火器具（尤其是直流水枪）喷射形成的水流有很大的冲击力，这样的水流遇到燃烧物时，将使火焰分离，这种分离作用一方面使火焰“端部”得不到可燃蒸气的补充，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。第二节水的灭火作用

乳化作用

非水溶性可燃液体的初起火灾，在未形成热波之前，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黏度的增加而增加，重质油品甚至可形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液体表面冷却，使可燃蒸气产生速率降低，致使燃烧中止。第三节消防射流

消防射流（一）消防射流的定义灭火时由消防射水器具喷射出来的高速水流。（二）消防射流的类型

1.密集射流高压水流经水枪喷出，形成结实的柱状射流。靠近水枪口处的射流密集而不分散，离水枪口较远处射流逐渐分散。耗水量大，射程远，冲击力大，机械破坏力强。直流水枪以密集射流灭火。第三节消防射流

消防射流（一）消防射流的定义灭火时由消防射水器具喷射出来的高速水流。（二）消防射流的类型

1.密集射流高压水流经过水枪喷出，形成结实的柱状射流。靠近水枪口处的射流密集而不分散，离水枪口较远处射流逐渐分散。耗水量大，射程远，冲击力大，机械破坏力强。直流水枪以密集射流灭火。第三节消防射流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离开消防射水器具，形成滴状或雾状的射流称为分散射流。根据水滴粒径可分为：（1）喷雾射流：水滴粒径平均小于100微米的分散射流。由喷雾水枪产生。控制面积大，用水量省，蒸汽浓度大，隔绝空气，有良好的冷却和窒息作用；水渍损失小，除烟效果好。（2）开花射流：水滴粒径在100～1000微米，用来降低热辐射的伞形水射流。由开花或多用水枪产生。第三节消防射流

消防射水器具（一）消防水枪由单人或多人携带和操作的以水作为灭火剂的喷射管枪。根据射流形式和特征可分为直流、喷雾、开花、多用水枪等。

1.直流水枪喷射密集充实水流的水枪，具有射程远、水量大、冲击力强等优点。适用于远距离扑救一般固体物质火灾、冷却装置、储罐等。第三节消防射流（1）直流水枪的分类和构造分类：普通和开关式两种。构造：由枪筒和喷嘴组成。喷嘴一般采用圆锥形喷嘴，可增加水流的出口速度以形成动能较大且不分散的射流。为减少从水带来的水流涡流，在枪筒内安装稳流器（导流装置），消除横向水流和旋转水流，以提高枪筒结构的水力条件。常用直流水枪喷嘴口径有13、16、19mm三种。第三节消防射流（2）直流水枪的使用水枪射流会产生反作用力，因此，应缓慢操作，避免产生水击现象，造成水带爆破或影响消防员安全。（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，又叫有效射程。该段射流水量集中，射程远，冲击力大，破坏力强，便于瞄准着火点，能将燃烧聚集热量冲散。第三节消防射流（4）扑灭不同建筑物火灾对水枪充实水柱要求：建筑高度不超过100m的高层民用建筑，不应小于10m；高层工业建筑和建筑高度超过100m的高层民用建筑，不应小于13m；甲、乙类厂房，层数超过6层的公共建筑和层数超过4层的厂房（仓库），不应小于10m；高架仓库和体积大于25000m3的商店、体育馆、影剧院、会堂、展览建筑，车站、码头、机场建筑等，不应小于13m；一般性的低层建筑，不应小于7m；地下工程，不应小于10m；停车库、修车库，不应小于10m；扑灭室外火灾，应为10～15m。第三节消防射流2.喷雾水枪喷射雾状射流的消防水枪。特点：比密集射流有更好的冷却和窒息作用，对可燃液体及气体有吹灭和乳化灭火作用，有良好的隔热和电绝缘性能，有强烈的驱散烟气能力。适用于扑救建筑室内火灾，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）分类：离心式、机械撞击式、簧片式。（2）使用：注意喷雾角、射流方向和喷雾射流类型的选择。第三节消防射流3.开花直流水枪（两用水枪）喷射直流和开花水流的水枪。可以单独或同时喷射密集充实和伞形水流。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.多用水枪可喷射密集和雾状射流，有的还可以喷射水幕，而且几种可以互换，组合使用，机动性强，对火场需要适应性好。最好不用于扑救带电火灾，以免误操作造成伤害。导流式多用水枪1.分流器；2.喷嘴套；3.开花圈；4.本体；5.本体套；6.枪体；7.接口5.脉冲水枪由脉冲水枪、高压气瓶、贮水罐等组成，有效射程大于10m。水渍损失小、用水省、灭火效率高，可喷射超细水雾，主要扑救初起、小面积的A、B、C类火灾、交通工具火灾和电