第四章 消防水力学基础知识

一、冷却作用
由于水的比热容大，汽化热高（汽化热2256.7J/g）， 而且水具有良好的导热性。因而，当水与燃烧物接触 或流经燃烧区时，将被加热或汽化，吸收热量，从而
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。
备定义为消防水炮。
水炮一般安装在消防车、消防艇 上或油罐区、港口码头、大空间场 所。
其用途是：
大规模火灾伴随强烈的热辐射和
热气流、浓烟，并且存在建筑物崩
塌等危险
当有大风或火场产生上升气流时， 射水流会被冲散 火场中有猛烈燃烧点
消防水炮的构造：
由操作手柄、台座、回转锁定柄、
双分水管、射水口集水弯管、可调
开花射流由开花水枪或多用水枪产生。
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，包括消防水枪、消防水炮等。
射水器具
如：当量喷嘴直径16mm的消防撞击式喷雾水枪记为：QWJ16
消防水枪是指由单人或多人携带和操作的以水作为灭火 剂的喷射管抢。
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、多用水枪等。
直流水枪是一种射流密集充实水流的水枪，具有射程远、 水量大、冲击力强等优点。
（1）分类
直流水枪分为普通直流水枪和开关式直流水枪两种。 （2）构造 直流水枪由枪管和喷嘴组成。
（3）使用 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 （4）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。
（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之 为水的汽化热。
水的汽化热很大，1L100℃的水，变成100℃的水蒸 气，需要吸收2264KJ的热量。 实验得知，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。水结 成冰,由液体状态变成固体状态，水分子间的距离增大， 因而体积会随之增大。 处于流动状态的水不易结冰，因为水的部分动能转 化为热能。因此，为了不使水带内的水冻结成冰，在冬 季火场上，当消防员需要转移阵地时，不要关闭水枪。
山东安保消防职业培训学校
一、水的性质 二、水的灭火作用 三、消防射流
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
（一）水的比热容 水温升高1℃，单位体积的水需要吸收的热量，称之 为水的比热容。
水比任何液体的比热容都大。
1L水温度升高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。
消防射流的类型
喷雾射流
密集射流
消防射流
分散射流
开花射流
密集射流 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。
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消防射水器具，形成扩散状 或幕状射流称为分散射流。 分散射流根据其水滴粒径大小分为喷雾射流和开花 射流。
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，则氢化物和水中的氢原子放出，产生大量的 氢气，会助长火势。
（二）水的化学反应 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，四氢化硅与空气中的氧反应，发生自燃。 5、水与碳金属反应
脉冲水枪是一种新型水枪，
它主要由脉冲水枪、高压气瓶、
贮水灌等部件组成，有效射程大
于10m。其水渍损失小、用水量 省、灭火效率高，可以喷射超细 水雾。
主要扑救初起、小面积
的A、B、C类火灾、交通
工具火灾和电气设备火灾。
消防水炮是大型号的“消防水枪”，
与水枪的最大差异在于其非手持型。
习惯上将流量大于16L/s的射水设
（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 是由极性分子或与水分子结构相似的分子组成的物质均 易溶于水；凡是与水分子极性不同的物质不易溶于水或 不溶于水。
（五）溶解性 水扑救火灾的类型 1、扑救易溶于水的固体物质火灾 2、扑救比水重且不溶于水的可燃液体 3、用水可以稀释溶于水的可燃液体，使火灾得到 控制或扑救。
五、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，使可燃蒸汽产 生的速率降低，致使燃烧中止。
消防射流 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。
（六）水的导电性 水的导电性能与水的纯度、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。
流散于地面上的水，均能导电，在火场上应防止触电。
三、水的化学性质 （一）水的分解
长期以来，人们一直认为水是一种单质，因为用一般的加热方法 很难把它分解。直到18世纪末，才由科学家用实验证明了水是由 氢氧两种元素组成的一种化合物。 灭火时消防射流触及高温设备，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 时，水蒸气将会迅速分解为氢气和氧气。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，其爆炸范围广，爆炸威力大。
节喷头、双手柄、压力表等组成。
分类： 按安装方式可分为：固定式、车 载式和移动式 按控制方式可分为：手动、电控 和液控三种。
了解一下直流水枪的灭火范围
：
适用于远距离扑救一般固体物质火灾（如，建
筑火灾、物资仓库火灾等）、冷却设备、储罐（如，
石油化工装置油罐、液化气罐火灾等）。
喷雾水枪是一种喷射雾状水流的消防水枪。对建筑 物室内火灾具有很强的灭火能力。同时，还可用于扑救
带电设备火灾、可燃粉尘火灾及部分油品火灾等。
（1）分类 喷雾水枪分离心式喷雾水枪、机械撞击式喷雾水枪 和簧片式喷雾水枪三种 （2）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。 利用雾状射流扑救一般火灾时，喷雾角不应过大， 以30°～50°为宜。
（二）水的化学反应 1、水与活泼金属反应 活泼金属：锂、钾、钠、锶、钾钠合金 这些金属与水化合时，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的氧气相混 合形成的爆炸性混合物，发生自燃或爆炸。
（二）水的化学反应 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，会助长火势扩大和火灾蔓延。 3、水与金属氢化物反应
2、粘滞性是水在管道或水带内流动产生水头损 失的原因。
（三）压缩性
水的体积随压力增加而减小的性质称为水的压缩性。
通常我们把水看成是不可压缩的液体，但对个别情 况，水的压缩性不能忽略。如水枪上的开关突然关闭时， 会产生一种水击现象，在研究这一问题时，就必须考虑 水的压缩性。
（四）膨胀性 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均可忽略去不计。
二、水的主要物理性质 （一）密度和容重 单位体积内物质所具有的质量称为密度。 单位体积内物质所具有的重量称为容重。
温度℃ 容重 N/m3
0 4 10 20 30 40 60 100 9806 9807 9801 9789 9764 9730 9642 9399
（二）粘滞性
当水在流动时，水分子之间、水分子与固体壁面之 间的作用力显示为对流动的阻抗作用，即显示出所谓粘 滞性阻力，水的这种阻抗变形运动的特性就称为粘滞性。 注意：1、粘滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的。
对氧的稀释作用
1Kg的水汽化可生成1.7m3的水蒸气，一般情况下， 当空气中的水蒸气体积含量达到35％时，燃烧就会停 止。
对水溶性可燃液体水溶性甲、乙、 丙类液体。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
水与碳化钙、碳化钾、碳化铝等接触时，碳化物中 的金属原子与水中的氧原子结合，碳化物中的碳原子与 水中的氢原子结合，生成易燃易爆的碳氢化合物气体， 并释放出大量的热量。
（二）水的化学反应 水与石灰氮（俗称电石）接触，能释放出可燃 气体氨。不纯净的电石与水接触，还能释放出乙炔气。 在火场上，这些碳氢化合物（如乙炔、甲烷和氨等）都 有助长火势扩大和火灾蔓延的可能。
开花直流水枪是一种喷射直流水流和开花水流的水枪。 由于开花直流水枪可以单独或同时喷射密集充实射流
和伞形射流，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。
多用水枪既可喷射直流
射流，又可喷射雾状射流，
有的还可以喷射水幕，并且
几种水流可以互相转换，组 合使用，机动性能好，对火
（二）水的化学反应 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，会释放出氢气和大量的热。 5、水与磷化物发生反应
水与磷化钙、磷化锌等接触时，生成磷化氢，磷化 氢在空气中能自燃。
凡与水接触能引起化学反应的物质严禁用水扑救。