第一篇第四章消防水力学基础知.pptx
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第四章 消防水力学
（三）压缩性
在外力作用下，水的体积随压力减小的性质，称之 压缩性。 水的压缩性不大，可看成是不可压缩的液体。
（四）膨胀性
水的体积随水温升高而增加的性质，称之水的膨胀 性。 水的膨胀性很小，在消防应用上可以忽略不计（水 结冰后体积增加不可忽略）。
（五）溶解性
溶质在水中的扩散，称之溶解。 凡是极性分子与水分子结构相似的物质均能溶解于水， 如：盐、糖、醇、醚等。与水分子极性不同的物质不能 溶于水，如：汽油、煤油、柴油、苯等。 消防应用：用水可以扑灭易溶于水的固体物质火灾；可 以扑救比水重且不溶于水可燃液体；可以稀释溶于水的 可燃液体。
分散射流分：
（1）喷雾射流：水滴粒径平均小于100微米。 由喷雾水枪产生。特点:控制火灾面积大，用 水省，产生蒸气浓度大，降低氧含量、隔离 空气作用大，冷却、窒息灭火效果好。 （2）开花射流：水滴粒径100-1000微米。由 开花水枪或多用水枪产生。主要用来降低热 辐射喷出的伞状水。
二、消防射水器具
有两种：消防水枪、消防水炮
（一）消防水枪
分：直流水枪、喷雾水枪、开花水枪、多用水枪。 1.直流水枪：一种喷射密集充实水流的水枪。特点：射程远、水量 大、冲击力强。
（1）直流水枪分类和构造
分类：普通直流水枪、开关式直流水枪。 常用直流水枪喷嘴口径有：13mm、16mm、19mm。
（2）直流水枪使用 （3）水枪充实水柱：由水枪喷嘴起，至射流90％的水量穿过
直径38cm圆孔，此段射流长度称为水枪充实水柱。
扑救建筑火灾与水枪充实水柱要求
建筑名称 建筑高度不超过100m民建 充实水柱 不应小于10m
国家消防设施操作员第四章消防水力学基础知识第一节
二、水的主要物理性质
（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。根据实验，在常压
下10℃~20℃的水，温度升高1℃，水的体积增加万分之—点五；在常压下 70℃~95℃的水，温度升高1℃，水的体积增加万分之六。可以看出，其体 积变化较小。因此，在消防设计和火场供水中水的膨胀性均可略去不计。
消防学校
二、水的主要物理性质
在水力学中，与水运动有关的物理性质主要有以下六个方面。
二、水的主要物理性质
（一）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重
量称为容重。不同液体的密度和容重各不相同，同一种液体的密度和容重
又随温度和压强而变化。在正常大气压强条件下，水在不同温度时的容重
燃烧物接触或流经燃烧区时，将被加热
或汽化，吸收热量，从而使燃烧区温度
大大降低，以致使燃烧中止。
（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。
（三）稀释作用
水本身是一种良好的溶剂，可以溶解水溶性甲
（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 体黏度的增加而增加，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 蒸气产生的速率降低，致使燃烧中止。
谢谢欣赏
消防学校
（二）水的化学反应
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
消防水力学基本知识课件
消防水力学的重要性
01
02
03
保障生命安全
通过合理设计消防系统， 能够有效地扑灭火灾，降 低火灾对人员安全的威胁 。
减少财产损失
有效的灭火措施能够最大 程度地减少火灾对建筑物 和其他财产的破坏，降低 经济损失。
提高灭火效率
深入了解消防水力学，有 助于研发更高效的灭火器 材和技术，提高灭火效率 。
02
THANK YOU
的外力成正比。
静压力计算
通过测量流体的液柱高度或使用 压力传感器，可以计算出流体在
某一点面上的 各点静压力相等，且等于该水平 面上方的流体柱重量所产生的压
力。
流体动力学
流量与流速
流体的流量与流速以及过流断面的面积有关，流量越大，流速越 高，过流断面面积越小。
消防水力学基本原理
流体性质
流体分类
根据流体的粘性、压缩性等性质 ，可将流体分为牛顿流体和非牛
顿流体。
流体的物理性质
流体的密度、粘度、压缩性等物理 性质对流体运动规律产生影响。
流体的流动状态
根据流体的速度和压力梯度，可将 流体分为层流和湍流两种流动状态 。
流体静力学
静压力特性
流体在静止状态下，其压力分布 遵循帕斯卡原理，即静止流体中 任一点的压力均与施加在该点上
消防水力学基本知识课件
• 消防水力学概述 • 消防水力学基本原理 • 消防水力学设备与设施 • 消防水力学的实际应用 • 消防水力学案例分析 • 未来发展与挑战
01
消防水力学概述
定义与特性
定义
消防水力学是研究水在消防系统 中的流动规律、流体特性和水力 现象的学科。
特性
消防水力学涉及流体的物理性质 、流动状态、能量转换和流体与 固体界面的相互作用等。
第四章 消防力学基本知识
第四章消防水力学基本知识前言水在消防工作中的重要意义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）。
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是无嗅无味的液体，是人类赖以生存的基本物质。
它取用方便，分布广泛，同时由于水在化学上呈中性，无毒，且冷却效果非常好，因此，水是最常用、最主要的灭火剂。
一、水的基本特性水有三种状态：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。
水在常温下为液体，在常压下、水温超过100℃时，蒸发成汽体，水温下降到O℃时，即凝结成固体称为冰。
第四章-消防水力学基础知识 建(构)筑物消防员
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。
三、稀释作用
水本身是一种良好的溶剂，可以溶解水溶性甲、乙、丙类液体，如醇、醛、 醚、酮、酯等。因此，当此类物质起火后，如果容器的容量允许或可燃物料 流散，可用水予以稀释。由于可燃物浓度降低而导致可燃蒸汽量减少，使燃 烧减弱。当可燃液体的浓度降到可燃浓度以下时，燃烧即行中止。
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，都是密集射流扑救火灾。
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成点滴状态
离开水枪，形成扩散或幕状射流称为分散射流称为分散射流。 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。 (1)喷雾射流 分散射流时，水滴粒径平均小于100um时，称为喷雾水射流。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，吸收大量汽化热，隔绝 空气，降低空气中含氧量，有良好的降温和窒息作用，同时，水渍损失小， 出烟效果好。喷雾射流适用于石油化工企业水幕分隔装臵的扑救等。 （2）开花射流 分散射流时，水滴直径平均在100-1000um之间，称为开花射流。开花射 流的特点同喷雾射流，其适用于要求水渍损失小或缺水地区。
表4-1 水在不同温度时的容重
温度 /806
4 9807
10 9801
20 9789
30 9764
40 9730
60 9642
100 9399
(二)粘滞性 液体具有流动性，在相对静止时，液体不能抵制抗切力，在微小 切力的作用下，将破坏原来的相对静止状态，产生无限止的变形，即 发生流动。当液体一旦流动时，分子间的作用力却立即显示为流动的 抗阻作用，即显示出所谓的粘滞性阻力（内摩擦阻力），液体的这种 阻抗变形运动的特性就称为粘滞性,也叫“内摩阻”。需要说明的是 当液体运动一旦停止，这种阻力就立即消失。因此，粘滞性在液体静 止或平衡时是不显示作用的。液体运动时的粘滞阻力只能使液体的变 形即流动缓慢下来，但不能阻止静止液体任何时候微小的切向力作用 下开始流动。
三、稀释作用
水本身是一种良好的溶剂，可以溶解水溶性甲、乙、丙类液体，如醇、醛、 醚、酮、酯等。因此，当此类物质起火后，如果容器的容量允许或可燃物料 流散，可用水予以稀释。由于可燃物浓度降低而导致可燃蒸汽量减少，使燃 烧减弱。当可燃液体的浓度降到可燃浓度以下时，燃烧即行中止。
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，都是密集射流扑救火灾。
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成点滴状态
离开水枪，形成扩散或幕状射流称为分散射流称为分散射流。 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。 (1)喷雾射流 分散射流时，水滴粒径平均小于100um时，称为喷雾水射流。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，吸收大量汽化热，隔绝 空气，降低空气中含氧量，有良好的降温和窒息作用，同时，水渍损失小， 出烟效果好。喷雾射流适用于石油化工企业水幕分隔装臵的扑救等。 （2）开花射流 分散射流时，水滴直径平均在100-1000um之间，称为开花射流。开花射 流的特点同喷雾射流，其适用于要求水渍损失小或缺水地区。
表4-1 水在不同温度时的容重
温度 /806
4 9807
10 9801
20 9789
30 9764
40 9730
60 9642
100 9399
(二)粘滞性 液体具有流动性，在相对静止时，液体不能抵制抗切力，在微小 切力的作用下，将破坏原来的相对静止状态，产生无限止的变形，即 发生流动。当液体一旦流动时，分子间的作用力却立即显示为流动的 抗阻作用，即显示出所谓的粘滞性阻力（内摩擦阻力），液体的这种 阻抗变形运动的特性就称为粘滞性,也叫“内摩阻”。需要说明的是 当液体运动一旦停止，这种阻力就立即消失。因此，粘滞性在液体静 止或平衡时是不显示作用的。液体运动时的粘滞阻力只能使液体的变 形即流动缓慢下来，但不能阻止静止液体任何时候微小的切向力作用 下开始流动。
消防水力学基础知识ppt课件
一、水的基本特性
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，液体与气体的主 要区别是液体体积不易压缩。
水在常温下为液体，在常压下，水温超过100℃时，蒸发成 气体，水温下降到0℃时，即凝结成固体称为冰。
4
（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
为比热容。 水比任何液体的比热容都大。 水的比热容是4200J/L。 若将1Ｌ常温的水喷洒到火源处，使水温升到100
℃，则要吸收热量336kJ(1KJ=1000J)。 水的比热容大，因而用水灭火，冷却效果好。
5
（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
为汽化热。 水的汽化热是2264kJ/L，水的汽化热很大，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。
当水蒸气占燃烧区的体积达到35%时，火焰将熄灭。
14
第二节 水的灭火作用
根据的水的性质，水的灭火作用主要有冷却、窒 息、稀释、分离、乳化等方面。水的灭火作用主要是 冷却作用。
一、冷却作用
由于水的比热容大，汽化热高，而且水具有较好的导热性。 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， 从而使燃烧区温度大大降低，而具有灭火作用。
二、窒息作用
时，其密度是1000kg/m3。液体单位体积内所具有的重 量称为容重，又叫重度，水在4℃时，其重度是 9807N/m3。
（二）黏滞性
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克服粘滞力，因此，会产 生水头损失。
8
（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。通常情况下，把水看成是不可压缩的液体。 如水枪上的开关突然Байду номын сангаас闭时，会产生一种水击现
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，液体与气体的主 要区别是液体体积不易压缩。
水在常温下为液体，在常压下，水温超过100℃时，蒸发成 气体，水温下降到0℃时，即凝结成固体称为冰。
4
（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
为比热容。 水比任何液体的比热容都大。 水的比热容是4200J/L。 若将1Ｌ常温的水喷洒到火源处，使水温升到100
℃，则要吸收热量336kJ(1KJ=1000J)。 水的比热容大，因而用水灭火，冷却效果好。
5
（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
为汽化热。 水的汽化热是2264kJ/L，水的汽化热很大，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。
当水蒸气占燃烧区的体积达到35%时，火焰将熄灭。
14
第二节 水的灭火作用
根据的水的性质，水的灭火作用主要有冷却、窒 息、稀释、分离、乳化等方面。水的灭火作用主要是 冷却作用。
一、冷却作用
由于水的比热容大，汽化热高，而且水具有较好的导热性。 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， 从而使燃烧区温度大大降低，而具有灭火作用。
二、窒息作用
时，其密度是1000kg/m3。液体单位体积内所具有的重 量称为容重，又叫重度，水在4℃时，其重度是 9807N/m3。
（二）黏滞性
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克服粘滞力，因此，会产 生水头损失。
8
（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。通常情况下，把水看成是不可压缩的液体。 如水枪上的开关突然Байду номын сангаас闭时，会产生一种水击现
消防设施操作员(基础知识、初级技能)第四章
2Na 2H2O 2NaOH H2 热量
第一节 水的性质
水的主要化学特性
（二）水的化学反应
2、金属粉末与水反应
锌粉、镁铝粉等金属粉末，在与水接触并加热的条件下可以发生化学反应，如在火场高温情况下则发生剧烈反应， 生成氢气，从而助长火势扩大和火灾蔓延。锌粉与水反应的化学方程式如下
3、金属氢化物与水反应
质吸热或散热能力。比热容越大， 热量。水的汽化热是指单位体积 量。由于热胀冷缩，一般物质从
物体的吸热或散热能力越强。液态 的水由液体变成气体需要吸收的 液态变成固态后体积都会变小。
水是比热容最大的液体。
热量。
但水不同于其他物质，结成冰之
后体积比液态增加了十分之一。
第一节 水的性质
水的主要物理特性
（一）密度和容重 密度指单位体积内物质所具有的质量。而容重是指单位体积内物质所具有的重量。不同物质的密度和容重各不相同， 同一物体的密度和容重也会随温度和压强的变化而变化。研究表明，在标准大气压下，水在不同温度时的密度和容 重如表4-1所示。
温度（℃） 0～10 10～20 20～30 30～40 40～50
丙烷 0.002 65 0.002 58 0.003 52 0.003 40 0.004 22
丙烯 0.002 83 0.003 13 0.003 29 0.003 54 0.003 89
正丁烷 0.001 81 0.002 37 0.001 73 0.002 27 0.002 22
水的主要物理特性
（三）压缩性 水的压缩性指水的体积随压力的增大而减小的性质。将温度为20℃、压力为0.1 MPa时的水的体积作为参考，设其 为1，并盛放于密闭容器内，用活塞加压，保持温度不变的情况下，测得在不同压力下水的体积对照如表4-2所示。
第一节 水的性质
水的主要化学特性
（二）水的化学反应
2、金属粉末与水反应
锌粉、镁铝粉等金属粉末，在与水接触并加热的条件下可以发生化学反应，如在火场高温情况下则发生剧烈反应， 生成氢气，从而助长火势扩大和火灾蔓延。锌粉与水反应的化学方程式如下
3、金属氢化物与水反应
质吸热或散热能力。比热容越大， 热量。水的汽化热是指单位体积 量。由于热胀冷缩，一般物质从
物体的吸热或散热能力越强。液态 的水由液体变成气体需要吸收的 液态变成固态后体积都会变小。
水是比热容最大的液体。
热量。
但水不同于其他物质，结成冰之
后体积比液态增加了十分之一。
第一节 水的性质
水的主要物理特性
（一）密度和容重 密度指单位体积内物质所具有的质量。而容重是指单位体积内物质所具有的重量。不同物质的密度和容重各不相同， 同一物体的密度和容重也会随温度和压强的变化而变化。研究表明，在标准大气压下，水在不同温度时的密度和容 重如表4-1所示。
温度（℃） 0～10 10～20 20～30 30～40 40～50
丙烷 0.002 65 0.002 58 0.003 52 0.003 40 0.004 22
丙烯 0.002 83 0.003 13 0.003 29 0.003 54 0.003 89
正丁烷 0.001 81 0.002 37 0.001 73 0.002 27 0.002 22
水的主要物理特性
（三）压缩性 水的压缩性指水的体积随压力的增大而减小的性质。将温度为20℃、压力为0.1 MPa时的水的体积作为参考，设其 为1，并盛放于密闭容器内，用活塞加压，保持温度不变的情况下，测得在不同压力下水的体积对照如表4-2所示。
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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：
第一节 水的性质
（二）黏滞性 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，即显示出所谓黏滞性阻力（内摩擦 阻力），水的这种阻抗变形运动的特性就 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。
第一节 水的性质
第四章 消防水力学基础知识
水的灭火作用 消防射流
第一节 水的性质
水的基本性质 三种状态： 固体、液体和气体。 液体容易流动，不易压缩。 水在常温下为液体。 在常压下、水温超过100℃时，蒸发为气体， 水温下降到0℃时，即凝结成固体为冰。
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。若将水的比热容作为1，则其他液 体比热容均小于1，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。
（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
消防水力学基础知识(教学辅助资料)
第四章 消防水力学基础知识第一节 水的性质一、水的基本性质1、水的比热容 C= tm Q (比热容是C 、质量是m 、Δt 是温度差) 千焦、焦耳，和卡路里、千卡及大卡都是热量单位。
国际上，运动和营养学界一般通过卡路里来计算食物和运动能量。
国内食物营养表一般以千焦作为热量单位，如果需要换算成千卡（大卡），可以通过以上计算器换算。
1 千焦（kJ ） = 0.239 千卡（kcal ） 1 千卡（kcal ）= 4.184 千焦（kJ ） 以减掉1公斤的脂肪要消耗7200千卡热量来计算，大约需要消耗30125KJ 。
所以，减肥可以选择苹果（100克/52大卡）、香蕉（100克/125大卡）、葡萄（100克/28大卡）、蜂蜜（100克/321 大卡）。
2、水的汽化热问：为什么炒菜时起火不能直接用水灭火？解释：油锅着火不用水灭，而用锅盖盖灭。
理由主要有两点：1.油比水密度小，浮在上层，用水很难扑灭；而且水一旦沸腾，会导致油滴飞溅，造成更大伤害。
2.铁锅多为铸铁，骤冷骤热也容易造成油锅破裂。
3、水的冰点①问：下雪不冷化雪冷？解释：因为下雪是由气体水蒸气升华为固体雪，是物理上的升华过程，升华是放出热量的过程，所以周围的人不会感觉冷；而化雪是固体冰块凝华为水蒸气，是物理上的凝华过程，凝华是吸收周围热量的过程，所以周围的人会感觉冷。
下雪天，空气湿度大，人体表面水分的蒸发慢，单位时间内从人体吸收的热量少;雪后，空气干燥，人体表面水分蒸发快，单位时间内从人体吸收的热量多，因此即便气温相同，雪后仍然会感觉比下雪过程中要冷。
②问：为什么冰比水的体积大？解释：因为水的密度是1.0×103kg/m 3，冰的密度为：0.9×103kg/m 3。
所以密度变为原来的0.9倍。
由于质量不变，根据V=m/ρ，体积变为原来的1/0.9=1.1倍。
所以，1立方米的水结成冰后体积是1.1立方米，增大了0.1立方米二、水的主要物理性质1、密度和容重质量与重量的区别：质量m是物体中所含物质的多少。
消防水力学基础知识
管网设计
安全措施
根据建筑布局和消防要求设计合理的消防 水管网，包括管道走向、管径、连接方式 等。
为确保消防水系统的安全运行，应采取相 应的安全措施，如防洪、防冻、防震等措 施。
05
消防水系统的维护与管理
消防水系统的日常维护
消防水池的清洁与消毒
定期清理消防水池，确保水质清洁，防止细菌滋生。
消防水管的检查与保养
灭火
在火灾现场，使用消防水带将水传递到灭火器或 灭火器材上，进行灭火。
04
消防水力计算与设计基础
水头损失计算
摩擦水头损失
由于水流与管壁之间的 摩擦力产生的损失，与 管材、管径、流速和流 体性质有关。
局部水头损失
由于水流流经管件、阀 门等局部障碍物时产生 的能量损失，与局部障 碍物的几何形状和流速 有关。
定期检查消防水管是否有破损、漏水等现象，及时进行维修保养。
消防设施的保养与更新
对消防栓、喷淋头等消防设施进行定期保养，及时更新损坏的设施。
消防水系统的定期检查与检测
水压检测
01
定期检测消防水系统的水压，确保水压符合标准，保证灭火时
的供水需求。
水质检测
02
定期对消防水池的水质进行检测，确保水质符合卫生标准，防
止细菌滋生。
系统完整性检测
03
对消防水系统的各个部分进行完整性检测，确保系统无泄漏、
无损坏。
消防水系统的应急处理与预案
紧急情况处理
在发生紧急情况时，如火灾、水管破裂等，应迅速启动应急预案， 进行紧急处理。
预案制定
根据实际情况制定应急预案，明确应急处理流程和责任人，提高 应对突发事件的效率。
培训与演练
向着熵增加的方向进行。
消防水力学基础知识
溶质在水中的扩散称为溶解。 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，与水分子极性不同的物质不易溶于水或不溶于水。
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，如CS2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。
（六）导电性
水的导电性能与水的纯度，射流形式有关。水中含有杂质 越多，电阻率越小，导电性能越大。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，但要 有一定的安全距离。
（1）喷雾水枪的分类
喷雾水枪分为离心式喷雾水枪、机械撞击式喷雾水枪和簧 片式喷雾水枪三种。
（2）喷雾水枪的使用
a.合理确定喷雾角度。扑救一般火
灾时，可取30～50°，增加射程。扑救
强酸、碱等化工原料及粉状可燃物时， 应适当扩大喷雾角，减少冲击力，防止
飞溅事故的发生。
b.扑救液体流淌火灾时，应有一定的俯射角，并以先近后远的顺序向 前推进。 c.扑救大面积可燃液体火灾初期，为防止水流夹带大量气流进入引起 扰动，引起热辐射强度增加，应注意消防员的隔热防护。
二、水的化学性质
（一）水的分解
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，当水蒸气温度继续上升超过1500 ℃以上时，水蒸气会 迅速分解为氢气和氧气，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。
2H2O ═ 2H2 ↑ +O2 ↑ （二）水的化学反应
1.水与活泼金属反应 水与活泼金属接触发生强烈反应，放出氢气和大量热量， 使释放出来的氢气与空气中氧气相混合形成爆炸性混合物，发 生自燃或爆炸。
由于水的汽化将在燃烧区产生大量水蒸气占据燃烧区，降 低燃烧区氧浓度的性质。在一般情况下，空气中含有35%体积的 水蒸汽时，燃烧就会停止。
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，如CS2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。
（六）导电性
水的导电性能与水的纯度，射流形式有关。水中含有杂质 越多，电阻率越小，导电性能越大。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，但要 有一定的安全距离。
（1）喷雾水枪的分类
喷雾水枪分为离心式喷雾水枪、机械撞击式喷雾水枪和簧 片式喷雾水枪三种。
（2）喷雾水枪的使用
a.合理确定喷雾角度。扑救一般火
灾时，可取30～50°，增加射程。扑救
强酸、碱等化工原料及粉状可燃物时， 应适当扩大喷雾角，减少冲击力，防止
飞溅事故的发生。
b.扑救液体流淌火灾时，应有一定的俯射角，并以先近后远的顺序向 前推进。 c.扑救大面积可燃液体火灾初期，为防止水流夹带大量气流进入引起 扰动，引起热辐射强度增加，应注意消防员的隔热防护。
二、水的化学性质
（一）水的分解
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，当水蒸气温度继续上升超过1500 ℃以上时，水蒸气会 迅速分解为氢气和氧气，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。
2H2O ═ 2H2 ↑ +O2 ↑ （二）水的化学反应
1.水与活泼金属反应 水与活泼金属接触发生强烈反应，放出氢气和大量热量， 使释放出来的氢气与空气中氧气相混合形成爆炸性混合物，发 生自燃或爆炸。
由于水的汽化将在燃烧区产生大量水蒸气占据燃烧区，降 低燃烧区氧浓度的性质。在一般情况下，空气中含有35%体积的 水蒸汽时，燃烧就会停止。
消防水力学基础知识
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。
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 出氢气和大量的热量。
Mg(OH)2 + 2Al(OH)3 = Mg(AlO2)2 + 4H2O
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2 ↑ +热量
水与镁粉或铝粉单独接触时，在反应过程中生成不溶于水的氢氧 化铝和氢氧化镁沉淀，而氢氧化铝和氢氧化镁是不燃烧的薄膜，覆盖在 金属表面，阻碍着铝粉和镁粉的继续燃烧。而水与镁铝粉接触，则同时 生成偏铝酸镁。
u
图4-1 渠道过水断面流速分布
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称为水的压缩性。在 密闭容器内液体表面上，用活塞加压，液体就受到压力， 受压后的液体体积要缩小。液体的特点是压缩性很小。根 据试验，把温度为20℃在0.1MPa压力作用下的水体积为 1，不同压力时的水体积如表4-2。
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，则氢化物和水的氢 原子放出，产生大量的氢气，也会助长火势。
NaH+H2O=NaOH+H2↑+热量 AlH3+3H2O = Al(OH)3+3H2
4.水与硅金属化合反应
B2H6 + 6H2O = 2H3BO3 + 6H2↑ + 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。
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 出氢气和大量的热量。
Mg(OH)2 + 2Al(OH)3 = Mg(AlO2)2 + 4H2O
2Al + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2 ↑ +热量
水与镁粉或铝粉单独接触时，在反应过程中生成不溶于水的氢氧 化铝和氢氧化镁沉淀，而氢氧化铝和氢氧化镁是不燃烧的薄膜，覆盖在 金属表面，阻碍着铝粉和镁粉的继续燃烧。而水与镁铝粉接触，则同时 生成偏铝酸镁。
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图4-1 渠道过水断面流速分布
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称为水的压缩性。在 密闭容器内液体表面上，用活塞加压，液体就受到压力， 受压后的液体体积要缩小。液体的特点是压缩性很小。根 据试验，把温度为20℃在0.1MPa压力作用下的水体积为 1，不同压力时的水体积如表4-2。
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，则氢化物和水的氢 原子放出，产生大量的氢气，也会助长火势。
NaH+H2O=NaOH+H2↑+热量 AlH3+3H2O = Al(OH)3+3H2
4.水与硅金属化合反应
B2H6 + 6H2O = 2H3BO3 + 6H2↑ + 热量
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• 3、水结冰体积增大
• 纯净的水当温度下降到0℃时，开始凝结成冰。
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6
• （二）水的主要物理性质
• 1、密度和容重
• 液体单位体积内所具有的质量称为密度， 水在4℃时，其密度是1000kg/m3。液体单 位体积内所具有的重量称为容重，又叫重 度，水在4℃时，其重度是9807N/m3。
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7
• 2、粘滞性
• 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克服粘滞力，因此， 会产生水头损失。
• 3、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。通常情况下，把水看成是不可压缩的液体。
• 4、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可不考 虑。
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8
• 5、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，如CS2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。
• 6、导电性
• 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 要有一定的安全距离。
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 引起化学反应的物质严禁用水扑救。可用干沙、 7150灭火剂扑救。
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14
二、水的灭火作用
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15
• 1、冷却作用 • 2、窒息作用 • 在一般情况下，空气中含有35%体积的水
蒸汽时，燃烧就会停止。
• 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 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 不完全水锤两种。当关闭时间t≤2L/a时,称为完全 水锤或直接水锤,式中L—管道或水带的长度,m， a—冲击波传递速度,m/s,直径≤0.2m的铸铁管 a=1200 m/s，直径＞0.2m的铸铁管a=1435 m/s， 新水带a=80 m/s,旧水带a=120 m/s；当关闭时间 t＞2L/a时，称为不完全水锤或间接水锤。
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3
一、水的性质
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4
（一）水的基本特性
• 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， 液体与气体的主要区别是液体体积不易 压缩。
• 水在常温下为液体，在常压下，水温超 过100℃时，蒸发成气体，水温下降到 0℃时，即凝结成固体称为冰。
消防水力学基础知识
讲授单位：四川消防总队
主 讲：田继德
培训单位：安岳菲美斯酒店责任公司
参 训：范仲生 罗钟辉
修
订：范仲生 范仲生学习培训资料
1
主要内容：
• 一、水的性质 • 二、水的灭火作用 • 三、消防射流
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2
• 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， 消防水力学的任务是应用流体力学 的基本理论，加上火场灭火供水经 验和消防水力试验数据、经验、公 式来解决消防给水实践中的实际问 题。
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9
• 7、水压与水锤作用
• 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 N/m2或pa。
• 消防习惯上讲的压力不是对容器的压力,而是压强。
• 压强单位：工程单位制，大气压（at），千克/厘 米2(kg/cm2),毫米汞柱(mmHg)，米水柱 （（pma）H2，O）牛；顿国/米际2 单(N位/m制2),，巴兆(b帕ar（)。Mpa），大
• 水温升高1℃，单位体积的水需要吸收的热量，称 为比热容。水的比热容是4200J/L。水的比热容 大，因而用水灭火，冷却效果好。
• 2、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 为汽化热。水的汽化热是2264kJ/L，水的汽化热 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。
• Mg2Si+4 H２O=2Mg(ＯＨ)2＋SiＨ4
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13
• （5）水与金属碳化物反应
• CaC2+2H２O=Ca(ＯＨ)2＋C2Ｈ２↑＋Q • （6）水与硼氢类物质反应
• B２H6+6H２O=2H２BO3+6Ｈ２↑＋Q • （7）水与金属磷化物反应
• Ca3P2+6H2O=3Ca(OH) 2+2PH3↑＋Q • 由此可见，水与某些化学物质接触，有可能发生
• 3、稀释作用 • 4、分离作用，又称为水力冲击作用 • 5、乳化作用 • 水的主要灭火作用是冷却作用。
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16
三、消防射流
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17
• （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 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 种类型。
• 1标准大气压=760mmHg=10.33 mH2O
• 1工程大气压=736mmHg=1kg/cm2=10mH2o
•
=0.1 Mpa=105 pa
• 消防上常用工程大气压。
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10
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 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。
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11
• 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 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， 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行，以防 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。
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12
• （三）水的化学性质
• 1、水的分解
• 2H２Ｏ＝２Ｈ２↑＋Ｏ２↑ • ２、水的化学反应
• （1）水与活泼金属反应
• ２Ｎa+2H２O=2ＮaＯＨ＋Ｈ２↑＋Q • （2）水与金属粉末反应
• Zn +H２O= ZnＯ＋Ｈ２↑ • （3）水与金属氢化物反应
• NaH+ H２O=ＮaＯＨ＋Ｈ２↑＋Q • （4）水与金属硅化物反应
• 纯净的水当温度下降到0℃时，开始凝结成冰。
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• （二）水的主要物理性质
• 1、密度和容重
• 液体单位体积内所具有的质量称为密度， 水在4℃时，其密度是1000kg/m3。液体单 位体积内所具有的重量称为容重，又叫重 度，水在4℃时，其重度是9807N/m3。
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• 2、粘滞性
• 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克服粘滞力，因此， 会产生水头损失。
• 3、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。通常情况下，把水看成是不可压缩的液体。
• 4、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可不考 虑。
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• 5、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，如CS2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。
• 6、导电性
• 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 要有一定的安全距离。
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 引起化学反应的物质严禁用水扑救。可用干沙、 7150灭火剂扑救。
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二、水的灭火作用
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• 1、冷却作用 • 2、窒息作用 • 在一般情况下，空气中含有35%体积的水
蒸汽时，燃烧就会停止。
• 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 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 不完全水锤两种。当关闭时间t≤2L/a时,称为完全 水锤或直接水锤,式中L—管道或水带的长度,m， a—冲击波传递速度,m/s,直径≤0.2m的铸铁管 a=1200 m/s，直径＞0.2m的铸铁管a=1435 m/s， 新水带a=80 m/s,旧水带a=120 m/s；当关闭时间 t＞2L/a时，称为不完全水锤或间接水锤。
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一、水的性质
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（一）水的基本特性
• 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， 液体与气体的主要区别是液体体积不易 压缩。
• 水在常温下为液体，在常压下，水温超 过100℃时，蒸发成气体，水温下降到 0℃时，即凝结成固体称为冰。
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主 讲：田继德
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主要内容：
• 一、水的性质 • 二、水的灭火作用 • 三、消防射流
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• 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， 消防水力学的任务是应用流体力学 的基本理论，加上火场灭火供水经 验和消防水力试验数据、经验、公 式来解决消防给水实践中的实际问 题。
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• 7、水压与水锤作用
• 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 N/m2或pa。
• 消防习惯上讲的压力不是对容器的压力,而是压强。
• 压强单位：工程单位制，大气压（at），千克/厘 米2(kg/cm2),毫米汞柱(mmHg)，米水柱 （（pma）H2，O）牛；顿国/米际2 单(N位/m制2),，巴兆(b帕ar（)。Mpa），大
• 水温升高1℃，单位体积的水需要吸收的热量，称 为比热容。水的比热容是4200J/L。水的比热容 大，因而用水灭火，冷却效果好。
• 2、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 为汽化热。水的汽化热是2264kJ/L，水的汽化热 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。
• Mg2Si+4 H２O=2Mg(ＯＨ)2＋SiＨ4
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• （5）水与金属碳化物反应
• CaC2+2H２O=Ca(ＯＨ)2＋C2Ｈ２↑＋Q • （6）水与硼氢类物质反应
• B２H6+6H２O=2H２BO3+6Ｈ２↑＋Q • （7）水与金属磷化物反应
• Ca3P2+6H2O=3Ca(OH) 2+2PH3↑＋Q • 由此可见，水与某些化学物质接触，有可能发生
• 3、稀释作用 • 4、分离作用，又称为水力冲击作用 • 5、乳化作用 • 水的主要灭火作用是冷却作用。
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三、消防射流
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• （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 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 种类型。
• 1标准大气压=760mmHg=10.33 mH2O
• 1工程大气压=736mmHg=1kg/cm2=10mH2o
•
=0.1 Mpa=105 pa
• 消防上常用工程大气压。
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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 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。
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• 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 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， 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行，以防 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。
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• （三）水的化学性质
• 1、水的分解
• 2H２Ｏ＝２Ｈ２↑＋Ｏ２↑ • ２、水的化学反应
• （1）水与活泼金属反应
• ２Ｎa+2H２O=2ＮaＯＨ＋Ｈ２↑＋Q • （2）水与金属粉末反应
• Zn +H２O= ZnＯ＋Ｈ２↑ • （3）水与金属氢化物反应
• NaH+ H２O=ＮaＯＨ＋Ｈ２↑＋Q • （4）水与金属硅化物反应