1、第四章 消防水力学基本知识 广东省*消防职业培训学校 * 导入 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 学 习 提 纲 第二节 水的灭火作用 第一节 水的性质 第三节 消防射流 第四节 消防水力学基本知识习题 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。 主要内容 一、水的基本特性 二、水的主要物理性质 三、水
2、的化学性质 一、水的基本特性一、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
3、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
4、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 0 0 4 4 1010 2020 3030 4040 6060 100100 Y Y /(N/(N/) ) 9806 9807 9801 9789 9764 9730 温度温度 / / 9399 (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
5、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 压力压力 / /MpaMpa 0.10.1 1010 2020 3030 4040 5050 水体水体 积积 1.00001.0000 0.99430.9943 0.98970.9897 0.98530.9853 0.98100.9810 0.97660.9766 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
6、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 水的体积随水温升高而增大 的性质为水的膨胀性。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
7、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
8、，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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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，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
15、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
16、，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
17、。 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。 1)消
18、防水炮的构造 2） 消防炮分类 消防炮灭火系统按喷射介质可分为： 水炮系统、泡沫炮系统和干粉炮系统。 按控制方式可分为：手动、电控、 液控。 按使用功能可分为：单用消防炮、 组合消防炮、两用消防炮。 按泡沫液吸入方式可分为：自吸式、 非自吸式。 按安装方式可分为：固定式、移动 式。 固定消防炮按安装的距离可分为： 远控、手动。 消防炮适用场所 1.泡沫炮适用于甲、乙、丙类液体、固体可 燃物火灾场所。 2.干粉炮适用于液化石油气、天然气等可燃 气体火灾场所。 3.水炮适用于一般固体可燃物火灾的场所。 4.水炮和泡沫炮不得用于扑救遇水发生化 学反应而引起燃烧、爆炸等物质的火灾。 内容小结： 1 1
19、、水的性质、水的性质：水的基本特性：液、气、固：水的基本特性：液、气、固 物理性质物理性质: : 密粘缩胀溶导密粘缩胀溶导 化学性质化学性质 2 2、水的灭火作用水的灭火作用： 五种作用五种作用( (降、窒、稀、隔、降、窒、稀、隔、 乳）乳） 3 3、 消防射流消防射流: :消防射流、消防射水器具消防射流、消防射水器具 第四节 消防水力学基本知识习题 判断题 1、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。（ ） 2、水温升高1，单位体积的水需要的热量，称 为比热容。（ ） 3、水的比热容比其他液体的比热容都要小。 （ ） 4
20、、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。（ ） 5、纯净的水当温度下降到4时，开始凝结成 冰。（ ） 6、液体单位体积内所具有的重量称为密度。 （ ） 7、液体单位体积内所具有的称为质量容重。 （ ） 8、水结成冰，由液体状态变成固体状态，水分 子间的距离减小，因而体积随之减小。（ ） 9、处于流动状态的水不易结冰。因此，为不使 水带内的水冻结成冰，在冬季火场上，当消防 队员需要转移阵地时不要关闭水枪。（ ） 10、粘滞性在液体静止时是不显示作用的。 （ ） 11、粘滞性是水在管道或水带内流动产生水 头损失的内因。（ ） 12、水的体积随压力减小而增加的性质称为水 的压缩性。（
21、 ） 13、通常把水看成是不可压缩的液体。（ ） 14、水的体积随水温升高而增大的性质称为水 的膨胀性。（ ） 15、物质能否在水中溶解，与物质分子的极性 有关。同水分子极性不同的物质易溶于水，与 水分子极性相似的物质不易溶于水或不溶于水 。（ ） 16、水中含有杂质越多，电阻率越大，导电性 能越大。（ ） 17、水取用方便，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，它是最常用的、最主要的灭火剂。（ ） 18、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。（ ） 19、锂、钾、钠、锶、钾钠合金等活泼金属与水 化合时，夺取水
22、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氧气相混 合形成的爆炸性混合物，发生自燃或爆炸。 （ ） 20、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。（ ） 21、不纯净的电石与水接触，能释放出乙炔气。 在火场上，乙炔有助长火势扩大和火灾蔓延的 可能。（ ） 22、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， 从而引起爆炸。（ ） 23、凡与水接触能引起化学反应的物质严禁用水 扑救。（ ） 24、高压水流经过直流水枪喷出，形成的射流称 为密集射流。（ ） 25、多用水枪可以用于扑救带电设备火灾
23、。 （ ） 26、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、选择题（四选一） 1、液态水具有易流动性和粘滞性，关于二者的相 互关系，下列说法不正确的是 （A）粘滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的 （B）粘滞阻力不能阻止静止液体在切向力的作用 下开始流动 （C）液体运动时的粘滞阻力能够使液体的流动缓 慢下来 （D）液体运动时的粘滞阻力能够使液体的流动加 快起来 2、液态水具有压缩性和膨胀性，通常状况下， 二者的特性为 （A）压缩性小，膨胀性小 （B）压缩性小，膨胀性大 （C）压缩性大，膨胀性小 （D）压缩性大，膨胀性大 3、水的导电性
24、能与水的密度、射流形式等有关 。下列说法正确的是 （A）杂质越少，直流射流，导电性能越大 （B）杂质越少，开花射流，导电性能越大 （C）杂质越多，直流射流，导电性能越大 （D）杂质越多，开花射流，导电性能越大 4、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 kJ （A） 300 (B) 336 (C) 460 (D) 560 5、水蒸汽占燃烧区的体积达 时，火焰就 将熄灭。 （A） 15 （B） 25 （C） 30 （D） 35 6、水在4时容重为 N/m。 （A） 9806 （B） 9807 （C） 9801 （D）9789 7、水枪上的开关突然关闭时，会产生一种
25、水击 现象。在研究这一问题时，就必须考虑水的 。 （A）粘滞性 （B）压缩性 （C）膨胀性 （D） 溶解性 8、水的体积随水温升高而增大的性质称为水的 （A）粘滞性 （B）压缩性 （C）膨胀性 （D） 溶解性 9、灭火时消防射流触及高温设备，水滴瞬间汽 化。当水蒸汽温度上升超过1500以上时，水 蒸汽将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 。 （A）物理性爆炸 （B）化学性爆炸 （C）自 燃 （D）爆炸 10、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 11、水与硅化镁、硅化铁等接
26、触，会释放出自 燃物 。 （A） AL(OH)3 （B） NaOH （C） SiH4 （D） CaC2 12、水与某些化学物质接触，能引起燃烧或爆 炸，是因为释放出了某些产物。这些产物中不 包括 。 （A）可燃气体 （B）助燃气体 （C）有毒 气体 （D）大量热量 13、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 14、根据水的性质，水的灭火作用有多种。其中 ，由于水的比热容大，汽化热高，有较好的导 热性的性质，而具有的灭火作用是 。 （A）冷却
27、作用 （B）窒息作用 （C）稀释作 用 （D）分离作用 17、根据水的性质，水的灭火作用有很多种。其 中，由于经灭火器具（尤其是直流水枪）喷射 形成的水流有很大的冲击力，能够使火焰产生 分离的性质，而具有的灭火作用是 。 （A）冷却作用 （B）窒息作用 （C）稀释作 用 （D）分离作用 18、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 19、根据水的性质，水的灭火作用有多种。其中， 由于非水溶性可燃液体在初起火灾时，较强的水 雾射流或滴状射流可在液体表面形成“油包水” 型乳液的性质，而具有的灭火作用是 。 （A）冷却作用 （B）窒息作用 （C）稀释作用 （D）乳化作用 20、室内消火栓系统中配备的 ，是以密集射 流灭火。 （A）直流水枪 （B）开花水枪 （C）喷雾水枪 （D）泡沫钩枪 谢谢大家！谢谢大家！
