消防水力学基础知识

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消防水力学基础知识
(4)水枪的水力性能 水枪的水力性能是指水枪喷嘴压力hq与射水量Q、有效射
程SK之间的关系。 火场上常采用19mm直流水枪,几种常用的有效射程与水 枪喷嘴压力、射水量的技术数据是:
SK
hq
Q
(m)
(104Pa)
(L/s)
10
13.5
4.6
13
20.5
5.7
15
27
6.5
17
35.5
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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 • Mg2Si+4 H2O=2Mg(OH)2+SiH4
• 解:19mm直流水枪, SK=15m, Q=6.5 L/s • 当q=0.12 L/s. m2时, A=Q/q=6.5/0.12=54 m2 • 当q=0.2 L/s. m2时, A=Q/q=6.5/0.2=32.5 m2 • 为便于应用,当建筑物内可燃物数量较少(火
灾荷载密度 G≤50 Kg /m2)时,一支19mm直流 水枪控制面积可按50 m2估算;当建筑物内可燃 物数量较多(火灾荷载密度G>50Kg/m2)时, 一支19mm直流水枪控制面积可按30 m2估算。因 此,一支19mm直流水枪的控火面积按30~50 m2 估算。
• 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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• 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),帕
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。
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• 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又分为喷雾 射流和开花射流两种类型。
7.5
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• (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。
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• 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?
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• (3)水枪充实水柱 • 火场上水枪的充实水柱又叫水枪的有效射程,
是针对直流水枪的密集射流而言的。充实水 柱是这样定义的:手持式直流水枪,由水枪 喷嘴起至射流90%的水柱水量穿过直径为 38cm圆孔处的一段射流长度称为充实水柱。 带架式直流水枪,由水枪喷嘴起至射流90% 的水柱水量穿过直径为125cm圆孔处的一段 射流长度称为充实水柱。通常情况下,水枪 充实水柱是针对手持式直流水枪而言的,用 SK表示。
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。 • 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。
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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• 扑灭不同建筑物火灾对水枪充实水柱的要求不同: 对不于应建小筑 于1高0度m;不高超层过工10业0m建的筑高和层建民筑用高建度筑超,过SK 1类0厂0m房的、高层层数民超用过建6筑层,的S公K共不建应筑小和于层13数m超;过甲4乙层 的体厂积房大( 于2仓5库00)0m,3S的K商不店应、小体于育10馆m、;会高堂架、仓展库览和 建1下应扑应之3筑工小灭小间m;,程于易于。一S11车 可07K般站 燃mm不性 ; 。、 液应的扑在码体小低灭火头油于层室场、罐10建外上机火m筑火,场灾;,建,灾最停S筑石,常车KS等油用库不K,化的、应应S工S修小为KK火车于1为不0灾库71应~0m1,,小~5;1SmS于5地KK;m不不
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• (1)喷雾射流。水滴粒径平均小于100um 的分散射流,称为喷雾射流。喷雾射流由 喷雾水枪产生。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,有良好的冷却和窒息作用,同时, 水渍损失小,除烟效果好。
• (2)开花射流。分散射流时,水滴平均粒 径在100um~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 流由开花水枪或多用水枪产生。
• (2)直流水枪的使用。 • 直流水枪的反作用力是指水枪射水时的后
座力,水枪射流的反作用力,与射流方向 相反,力的大小与射流喷出的作用力相等, 射流的能量越大,产生的反作用力越大。 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 影响消防员安全。
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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。
• 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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2020/11/25
消防水力学基础知识
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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• (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
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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。 • 常见源自文库射流类型有密集射流和分散射流两
种类型。
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• 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,
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• 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。
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• 2、直流水枪 • (1)直流水枪的分类。 • 直流水枪是一种喷射密集充实水流的水枪,
在灭火中,主要使用直流水枪,具有射程 远、水量大,冲击力强等优点。 • 直流水枪又可分为普通直流水枪和开关式 直流水枪两种。常用的直流水枪喷嘴口径 有13mm、16mm、19mm三种。
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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
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• ②水枪的控制周长
• 水枪的控制周长按下式计算:

L =Q/q
• 式中:L——每支水枪的控制周长,m;

Q——每支水枪的流量,L/s;

q——灭火用水供给强度,L/s. m,
• q一般取0.4~0.8 L/s. m。
• 通过计算,一支19mm直流水枪的控火周长为 8~16m,一般按10~15m估算。
• 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。
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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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• (二)消防射水器具 • 消防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 枪和消防水炮。
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水枪(Q)
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脉冲水枪 喷雾水枪
多用水枪
直流水枪
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• 1、水枪的分类 • (1)按射水水流形态分为:直流水枪(水滴粒径d>
1000um);开花水枪(水滴粒径d在100um~1000um之 间);喷雾水枪(水滴粒径d <100um)。 • (2)按操作方式分为: • 手持式水枪(水枪喷嘴口径≤19mm); • 带架式水枪(水枪喷嘴口径>19mm)。 • (3)按水枪功能分为:常规水枪;多用水枪(多用水枪 既可喷射直流,又可喷射雾状射流,有的还可喷射水幕, 对火场需要适应性强)。 • (4)按压力分为:低压水枪(工作压力在0.2~1.6Mpa之 间);中压水枪(工作压力在1.6~2.5Mpa之间);高压 水枪(工作压力在2.5~4.0Mpa之间);超高压水枪(工 作压力>4.0Mpa)
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