消防水力学基本知识

消防水力学基本知识

1、扑救火灾时常犯的一些错误:

如：1)电器、电设备起火在没有切断电源的情况下用水去泼；

2)汽油、煤油、柴油等油类可燃液体着火用水去泼灭；

3)炙热的金属如高温的铁水、钢水起火用水去扑救…

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。

主要内容

⏹一、水的基本特性

⏹二、水的主要物理性质

⏹三、水的化学性质

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，蒸发成气体，水温下降到0 ℃

时，凝结成固体称为冰。

(一)水的比热容

水温升高1℃时，单位体积的水需要吸收的热量，称为比热容。

若将水的比热作为1，则其他液体的比热容均小于1，水比任何液体的比热容都大。1L的水温升高1 ℃，需要吸收4200J的热量。若将1L常温的水（20 ℃）喷洒到火源处，使水温升高到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。

(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。水的汽化热很大，1L100℃，变成100℃的水蒸气，需要吸收吸收2264KJ的热量。

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。结冰时，释放出溶解热335KJ/L。

处于流动状态的水不易结冰，在冬季火场上，当消防队员需要转移阵地时，不要关闭水枪。

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见表4-1。

⏹表4-1 水在不同温度时的容重

(二)黏滞性

⏹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，即显示处所谓

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”。

⏹黏滞性在液体静止时或平衡时是不显示作用的。

（三）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。

液体的体积随压力增加而减小的性质称为液体的压缩性。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。

⏹表4-2 温度为20℃不同压力时的水体积

从表中可以看出，水体积变化不大。因此，在一般计算中，通常把水看成是不可压缩的液体。即认为水的密度P和容重y为一常数，但个别特殊情况，液体的压缩性不能忽略。如水枪上的开关突然关闭时，会产生一种水击现象，在研究这个问题时，就必须考虑液体的压缩性。（四）膨胀性

根据试验，10-20℃的水在常压下，水温升高1℃，体积增加万分之一点五，其体积变化较小。

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。凡是由极性分子或者水分子

结构相似的分子组成的物质均易溶于水，如食盐、糖、丙酮、乙醚、乙醇等。与水分子极性不同的物质不易溶于水或者不溶于水，如：汽油、煤油、柴油、苯等。

⏹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，也可以稀释溶于水的可燃液体。

六）水的导电性

⏹水的导电性能与水的密度、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。

⏹纯净水电阻率很大，为不良导体。天然水源一般都含有各种杂质，因而被称为良性

导体。

三、水的化学性质

⏹（一）水的分解

⏹水由氢、氧两种元素组成。火场上的消防水柱射流触及高温设备。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，水蒸气将迅速分解为氢气和氧气

2H2O 高温2H2↑+ O2↑+热量

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，其爆炸威力大，若无可靠的防范措施，就会造成火灾爆炸事故。二）水的化学反应

1.水与活泼金属反应

水与活泼金属锂、钾、钠、锶、钾钠合金等接触，将发生强烈反应：2Na+2H2O 高温= 2NaOH + H2 ↑+热量

这些活泼金属与水化合时，夺取水中的氧原子，放出氢气和大量热量，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，发生自然或爆燃。

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激烈，放出氢气，会

助长火势扩大和火灾漫延。

⏹2Al + 6H2O = 2Al(OH)3↓+ 3H2 ↑+热量

3.水与金属氢氧化物反应

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。4.水与硅金属化合反应

水与硅化镁、硅化铁等接触，会释放出自然物四氢化硅：

Mg2Si + 4H2O = 2Mg(OH)2 + SiH4

四氢化硅易与空气中的氧反应，发生自燃

5.水与碳金属反应

水与碳化钙、碳化钾、碳化铝等物质接触时，发生易燃易爆的碳氢化合物气体，并释放出大量热量：

CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2 + C2H2↑+ 热量

水与石灰氮（电石）接触能释放出可燃气体氨。不纯的电石与水接触，还能释放出乙炔气，在火场上有助于火势的扩大和漫延。

6.水与硼氢类物质化学反应

水与二硼氢、硼氢化钠等接触，释放出氢气和大量的热量。

B2H6 + H2O = 2H3BO3 + 6H2↑+ 热量

7.水与磷化物发生反应

水与磷化钙、磷化锌等接触、生成磷化氢，磷化氢在空气中能自然。

Ca3P2+6H2O=3Ca(OH)2+2PH3 ↑+热量

由此可见，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以及有毒气体，从而引起燃烧或爆炸。因此，火场扑救过程中，应根据物质的性质，采取相应的灭火剂。凡是能与水接触能引起化学反应的物质严禁用水扑救。

第二节水的灭火作用

根据水的性质，水的灭火作用主要有以下几种：

一、冷却作用

由于水的比热容大，汽化热高，而且水具有良好的导热性。因而，当水与燃烧物质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、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，可以水予以稀释。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。

四、分离作用

经灭火器具（尤其是直流水枪）喷射形成的水流具有很大的冲击力，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”失去维持燃烧所需的热量，使燃烧中止。

五、乳化作用

非水溶性可燃液体的初起火灾，在末形成热波之前，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