消防水力学基本知识
消防水力学基础知识
第一节 水的性质
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 量热量以及有毒气体等，从而引起燃烧或爆炸。因此，在扑救火灾时应根据物 质的性质，采取相应的灭火剂。凡与水接触能引起化学反应的物质严禁用水扑 救。
压力 /Mpa 水体积 0.1 1.0000 10 0.9943 20 0.9897 30 0.9853 40 0.9810 50 0.9766
从表4-2中可以看出，随着压力增加水体积变化不大。因此，在一般计算中， 通常把水看成是不可压缩的液体，但对个别特殊情况，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，在研究这个问题时，就 必须考虑液体的压缩性。
消防射流是指灭火时由射水器具喷射出来的高速水流。
（二）消防射流的类型
常见的射流类型有密集射流和分散射流两种。
1.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，如图4 -2 所示。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。
（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。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。流散于地面的水均能导电，在火场上 应防止触电。
第一节 水的性质
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
一级消防工程师消防水力学知识
一级消防工程师消防水力学知识关键信息项1、消防水力学的基本概念和原理水的物理性质：包括密度、温度、压力等对水力学的影响。
水流的类型：如层流、紊流的特点和区别。
水的能量形式：势能、动能、压力能的定义和相互关系。
2、消防水系统中的水力学参数流量：计算方法和单位。
压力：静压、动压、全压的概念和测量。
水头损失：沿程水头损失和局部水头损失的计算和影响因素。
3、消防水枪和喷头的水力学性能喷射形式：直流、喷雾等的特点和适用场景。
射程和覆盖范围：与压力、流量的关系。
雾化效果：评估指标和影响因素。
4、消防给水管网的水力学分析管径选择：依据流量和压力的计算。
管网布置：对水力学性能的影响。
阀门设置：控制水流和压力的作用。
5、消防水池和水箱的水力学设计容积计算：满足消防用水量的要求。
水位控制：保证供水的可靠性。
进出水管道设计：避免水的倒流和漩涡。
11 消防水力学的基本概念和原理111 水是消防灭火中最常用的灭火剂之一，了解水的物理性质对于正确运用消防水系统至关重要。
水的密度会随着温度和压力的变化而略有改变，一般情况下，在常温常压下，水的密度约为 1000 千克/立方米。
温度升高时，水的密度会减小；压力增大时，水的密度会略有增加。
112 水流的类型主要分为层流和紊流。
层流是指水流中各质点有规律地分层流动，互不干扰，水头损失与流速的一次方成正比。
紊流则是水流中各质点的运动轨迹极不规则，相互混杂，水头损失与流速的平方成正比。
在消防水系统中，通常会出现从层流到紊流的过渡。
113 水的能量形式包括势能、动能和压力能。
势能与水的位置高度有关，动能与水流的速度有关，压力能则与水所受的压力有关。
这三种能量在水的流动过程中可以相互转换，但总能量保持不变。
12 消防水系统中的水力学参数121 流量是指单位时间内通过某一过水断面的水的体积，常用单位为升/秒（L/s）或立方米/小时（m³/h）。
流量的计算可以通过管道截面积和流速相乘得出。
消防员考试：消防水力学基础知识知识学习
消防员考试：消防水力学基础知识知识学习1、判断题水温升高1℃，单位体积的水需要的热量，称为比热容。
正确答案：错2、单选电石是（）。
A．易燃物品B．遇湿易燃物品C．氧化剂D．有毒品正确答案：B3、判（江南博哥）断题通常把水看成是不可压缩的液体。
正确答案：对4、判断题水有三种状态：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。
正确答案：对5、判断题水与锌粉、镁铝粉等金属粉末接触，在火场高温情况下反应较剧烈，会助长火势扩大和火灾蔓延。
正确答案：错6、判断题粘滞性是水灾管道或水带内流动产生水头损失的内因。
正确答案：对7、单选水与磷酸钙、磷化锌等磷化物接触，生成磷化氢，磷化氢在空气中能()。
（A）着火（B）闪燃（C）自燃（D）爆炸正确答案：C8、判断题水与硅化镁、硅化铁等接触，会释放出自燃物四氢化硅，四氢化硅易与空气中的氧反应，发生火灾。
正确答案：错9、单选由水枪喷嘴起到射流90%的水柱水量穿过直径()cm圆孔处的一段射流长度称为充实水柱（又叫有效射程）。
（A）38（B）125（C）380（D）480正确答案：A10、单选下列物质中，不能与水发生反应，引起燃烧或爆炸的是()。
（A）某些非金属，如氢、硫（B）某些活泼金属，如锂、钾、钠（C）金属氢化物，如氢化锂、氢化钠（D）硅金属化合物，如硅化镁、硅化铁正确答案：A11、判断题纯净的水当温度下降到4℃时，开始凝结成冰。
正确答案：错12、单选载荷的重力作用线要与千斤顶轴线（），操作过程中严防千斤顶歪斜或倾倒。
A.平行B.一致C.垂直D.成一倾角正确答案：B13、判断题高压水流经过直流水枪喷出，形成的射流称为密集射流。
本题正确答案：错14、判断题锂、钾、钠、锶、钾钠合金等活泼金属与水化合时，夺取水中的氧原子，放出氢气和大量的热量，使放出的来的氢气与空气中氧气相混合形成的爆炸性混合物，发生自燃或爆炸。
正确答案：对15、单选室内消火栓系统中配备的()，是以密集射流灭火。
消防水力
7.化学反应放热（化学能变为热能） 化学反应放热（化学能变为热能） 化学反应放热
（三）明火焰的危险性及其安全对策
1.明火焰的危险性和表现形式 明火焰的危险性和表现形式 明火焰是发生燃烧反应的裸露之火，明火不但具有很大的激发能量和高温， 明火焰是发生燃烧反应的裸露之火，明火不但具有很大的激发能量和高温， 而且燃烧反应生成的自由基（或活性离子），还会诱发可燃物质的连锁反应。 ），还会诱发可燃物质的连锁反应 而且燃烧反应生成的自由基（或活性离子），还会诱发可燃物质的连锁反应。 常见的明火焰有：火柴火焰、打火机火焰、蜡烛火焰、煤炉火焰、 常见的明火焰有：火柴火焰、打火机火焰、蜡烛火焰、煤炉火焰、液化石油 气灶具火焰、工业蒸汽锅炉火焰、酒精喷灯火焰、气焊气割火焰等。 气灶具火焰、工业蒸汽锅炉火焰、酒精喷灯火焰、气焊气割火焰等。 绝大多数明火焰的温度超过700℃，而绝大多数可燃物的自燃点均低于 ℃ 绝大多数明火焰的温度超过 700℃ 。由此我们可以得出： ℃ 由此我们可以得出： （1）在一般条件下，只要明火焰与可燃物接触，经过一定延迟时间便会点燃 ）在一般条件下，只要明火焰与可燃物接触， 可燃物。 可燃物。 （2）当明火焰与爆炸性混合气体接触时，气体分子会因火焰中的自由基和离 ）当明火焰与爆炸性混合气体接触时， 子的碰撞及火焰的高温而引发链反应，瞬间导致燃烧或爆炸。 子的碰撞及火焰的高温而引发链反应，瞬间导致燃烧或爆炸。 （3）当明火焰与可燃物之间有一定距离时，火焰散发的热量通过导热、对流、 ）当明火焰与可燃物之间有一定距离时，火焰散发的热量通过导热、对流、 辐射三种方式向可燃物传递热量，促使可燃物升温，当温度超过可燃物自燃点时， 辐射三种方式向可燃物传递热量，促使可燃物升温，当温度超过可燃物自燃点时， 可燃物被点燃。在明火焰与可燃物之间的传热介质为空气时， 可燃物被点燃。在明火焰与可燃物之间的传热介质为空气时，通常只考虑它们之 间的辐射换热；在传热介质为固体不燃材料时，通常只考虑它们之间的导热传热。 间的辐射换热；在传热介质为固体不燃材料时，通常只考虑它们之间的导热传热。
第一篇第四章消防水力学基础知
一、水的性质
第一篇第四章消防水力学基础知
（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。
第一篇第四章消防水力学基础知
• 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。
第一篇第四章消防水力学基础知
• 1、水的比热容大 • 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。 • 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。
第一篇第四章消防水力学基础知
• （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
第一篇第四章消防水力 学基础知
消防水力学基本知识课件
消防水力学的重要性
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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。
消防水力基础知识
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乳化作用 用水喷雾灭火设备扑救油类等非水溶性可燃液体时，由于雾状水射流的高速冲击作用，微粒水珠进入液层并引起剧烈的扰动，使可燃液体表面形成一层水粒和非水溶性液体混合组成的乳状物表层，这样就可减少可燃液体的蒸发量而难于继续燃烧。
第三节 消防射流
一、消防射流 （一）消防射流的含义 消防射流是指灭火时由射水器具喷射出来的高速水流。 （二）消防射流的类型 常见的射流类型有密集射流和分散射流两种。 1.密集射流 （1）密集射流的定义 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。密集射流靠近水枪口处的射流密集而不散，离水枪口较远处射流逐渐分散。密集射流耗水量更大，射程远。冲击力大，机械破坏力强。 （2）密集射流适用范围 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。
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。 B2 H6 +6H20= 2H2B03 +6H2 ↑ +热量 7．水与磷化物发生反应 水与磷酸钙、磷化锌等磷化物接触，生成磷化氢，磷化氢在空气中中能自燃。 Ca3 P2 +6H20=3 Ca(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热量以及有毒气体等，从而引起燃烧或爆炸。因此，在扑救火灾时应根据物质的性质，采取相应的灭火剂。凡与水接触能引起化学反应的物质严禁用水扑救。
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而水与镁铝粉接触，则同时生成偏铝酸镁。偏铝酸镁溶解于水，因而使镁铝粉表面不能形成不燃的薄膜，使水与镁铝粉无障碍地继续反应，放出氢气和大量的热量，这在火场上会助长燃烧或发生爆炸现象。 Mg(OH)2 +2A1(OH)3＝Mg(Al02)2 +4H20 2Al+6H20 ＝2A1(OH)3 ↓ +3H2 ↑ +热量 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放出，产生大量的氢气，会助长火势。
消防水力学基础知识PPT课件
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
• （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
7.5
消防水力学基础知识
• （5）水枪的控火能力
• ①水枪的控制面积
• 水枪的控制面积按下式计算：
• A =Q/q
• 式中：A——每支水枪的控制面积，m2；
•
Q——每支水枪的流量，L/s；
•
q——灭火用水供给强度，L/s·m2 ，
q一般取0.12~0.2 L/s·m2。
消防水力学基础知识
• 例，当火场有效射程为15m时，问一支19mm直 流水枪的控火面积是多少m2？
消防水力学基础知识
三、消防射流
消防水力学基础知识
• （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。
消防水力学基础知识
• 1、密集射流 • 高压水流经过直流水枪喷出，形成结实的，
水滴粒径大于1000um的射流称为密集射流。 • 密集射流耗水量大，射程远，冲击力大，
消防水力学基础知识
一、水的性质
消防水力学基础知识
（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
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
消防水力学基础知识消防水力学是研究水在消防系统中的流动和压力变化规律的学科。
它是消防工程学的一部分，是理解和掌握消防系统正常运行和灭火效果的重要基础。
本文将介绍消防水力学的基础知识，包括水的流动、水的压力计算、水流特性等内容。
一、水的流动1.1 水的流动方式水的流动方式有层流和紊流两种。
层流是指水在管道中按照平行于管轴的方向秩序流动的方式，流速均匀、流动线清晰；紊流是指水在管道中混乱流动的方式，流速不均匀、流动线复杂。
1.2 水流的雷诺数水流的雷诺数（Re）是判断水流是层流还是紊流的重要参数。
在水流速度较小时，雷诺数小于2000，水流为层流；当水流速度较大时，雷诺数大于4000，水流为紊流；当雷诺数在两者之间时，水流处于过渡区。
1.3 水的流速和流量水的流速是单位时间内通过某一横截面的水量，单位为米/秒（m/s）；水的流量是单位时间内通过某一横截面的总水量，单位为立方米/秒（m³/s）。
二、水的压力计算2.1 静水压力静水压力是指水在不流动情况下所产生的压力，它与水的高度和密度有关。
在重力作用下，静水压力随着水的高度增加而增大，与水的密度成正比。
2.2 动水压力动水压力是指水流动时所产生的压力，它由于水的惯性和动能的变化而产生。
动水压力等于静水压力加上动压，其中动压等于动能密度的一半，与水流速的平方成正比。
2.3 水的总压力水的总压力是指水在流动或静止过程中所产生的总压力，等于静水压力加上动水压力。
三、水流特性3.1 水流速度分布在管道中，水流速度分布不均匀，流速最大的部分靠近管道中心，称为最大流速点；流速最小的部分靠近管壁，称为壁面效应。
3.2 水流的阻力水在管道中流动时会受到阻力的作用，阻力大小与管道的摩擦有关。
阻力越大，水流速度越小，流量也越小。
3.3 水流的压力损失水在管道中流动时会产生压力损失，主要包括摩擦损失、管道弯头损失、管道缩径损失等。
压力损失会导致水流速度减小，流量减小。
消防水力学基础知识
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。
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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度降低，致使燃烧中止。
第三节消防射流一、消防射流（一）消防射流的含义消防射流是指灭火时由射水器具喷射出来的高速水流。
（二）消防射流的类型常见的射流类型有密集射流和分散射流两种:1.密集射流（1）密集射流的定义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。
密集射流靠近水枪口处的射流密集而不散，离水枪口较远处射流逐渐分散。
密集射流耗水量更大，射程远。
冲击力大，机械破坏力强。
2）密集射流适用范围建（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。
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。
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置的扑救等。
（2）开花射流分散射流时，水滴直径平均在100-1000um之间，用来降低热辐射的伞形水射流，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。
二、消防射水器消防射水器具是把水需要的形状有效的喷射到燃烧物上的灭火器具，包括消防水枪和消防水炮。
（一）消防水枪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、开花水枪、多用水枪、脉冲水枪等，其中常用水枪为直流水枪和喷雾水枪。
1.直流水枪（1）直流水枪的分类和构造直流水枪分为普通直流水枪和开关式直流水枪。
直流水枪是灭火的射水工具，用其与水带连接会喷射密集充实的水流；具有射程远、水量大等优点；它由管牙接口、枪体和喷嘴等主要零部件组成.常用的直流水枪喷嘴口径有13mm、16mm、19mm三种。
（2）直流水枪的使用使用直流水枪灭火时，由于水枪射流产生反作用力，因此，如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，造成水带爆破或者影响消防员安全。
（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称为充实水柱。
（又称有效射程）2.喷雾水枪（1）喷雾水枪的分类和用途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。
喷雾水枪是一种喷射雾状水流的消防水枪，用于扑救带电设备火灾、可燃粉尘火灾及部分可燃液体火灾等。
（2）喷雾水枪的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。
3.开花直流水枪开花直流水枪是一种喷射直流水流和开花水流的水枪。
4.多用水枪多用水枪既可喷射密集射流，又可喷射雾状射流，有的还可以喷射水幕，而且几种射流可以相互转换，组合使用，对火场需要适应性好。
多功能水枪最好不要用于扑救带电设备火灾，以免因误操作造成伤害。
5.脉冲水枪脉冲水枪是一种新型水枪，其自带水源和压缩空气源，水渍损失小、用水量省、灭火效率高，可以喷射超细水雾，适用于扑灭建筑内初起火灾、小型油品火灾和汽车火灾。
（二）消防水炮消防水炮按操纵形式可分为手动操纵和远距离自动操纵水炮；按安装方式可以分为固定式、车载式和移动式水炮。