消防水力学基础知识课件

• 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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• （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。

（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

第四章消防水力学基础知识第一节水的性质简单阐述水的分类：1、天然水：河流、湖泊、大气水、海水、地下水等2、蒸馏水：将水蒸馏、冷凝的水3、人工制水：通过化学反应使氢氧原子结合得到的水水是无色无味的液体，在化学上呈中性，无毒。

水的冷却效果非常好，并且取用方便，分布广泛，水是最经济的灭火剂，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。

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。

固体是凝固的，液体是流动的，气体是扩散的。

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。

（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。

1 千焦（kJ） = 0.239 千卡（kcal）1 千卡（kcal）= 4.184 千焦（kJ）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。

（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。

（三）水的冰点纯净的水当温度下降到0℃时，开始凝结成冰。

水结成冰，由液体状态变成固体状态，水分子间的距离增大，因而体积随之扩大。

处于流动状态的水不易结冰，因此，为了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。

二、水的主要物理特性（一）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。

（二）黏滞性粘滞性在液体静止或平衡时是不显示作用的。

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。

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。 〔一〕消防水枪 1、直流水枪 直流水枪是一种喷射密集充实水流的水枪，具有射程 远、水量大、冲击力强等优点。 〔1〕直流水枪的分类：普通直流水枪和开关式直流水 枪。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，开关动作应缓慢进展，以免产 生水击现象，造成水带爆破或影响消防员平安。 〔3〕水枪充实水柱：由水枪喷嘴起到射流90%的水柱 穿过直径380mm圆孔处的一段射流长度。
第三节 消防射流
一、消防射流 〔一〕消防射流的定义 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。 〔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。 〔1〕喷雾射流：水滴粒径平均小于100μm的分散射流。喷雾 射流冷却和窒息作用强，排烟效果好。 〔2〕开花射流：分散射流时，水滴平均粒径在 100μm∽1000μm之间，用来降低热辐射的伞形射流。
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不应小于10m 不应小于13m 不应小于7m
地下工程
不应小于10m
扑救室外火灾
应为10∽15m
2、喷雾水枪
喷雾水枪是一种喷射雾状射流的消防水枪。
喷雾水枪适用于扑救建筑室内火灾，带电火灾、 可燃粉尘火灾及局部可燃液体和气体火灾，还可 稀释浓烟及可燃气体、毒气的浓度。

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。

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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（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。
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（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。
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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。
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（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

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

2020/8/1
水蒸汽
2020/8/1
冰
2020/8/1
第一节 水的性质
• 二、水的主要物理性质
•
水的平衡和运动，除了与作用于液体的外界因素有关外，更重要的是取决
于水本身的物理性质。在水力学中，与水运动有关的物理性质主要有以下方面
。
（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
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。
。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 /Mpa
水体积
0.1 1.0000
10 0.9943
20 0.9897
30 0.9853
40 0.9810
50 0.9766
2020/8/1
第一节 水的性质
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）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

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第13页，共81页。
❖ 水中含有杂质时电阻率减少，导电性能增大。 一般自来水可用于带电电气设备的扑救，但含 杂质较多的自来水不宜采用。
❖ 消防水枪的充实水柱射流截面积增大，导电性 能亦随之增大。同时水流越密集，导电的性能 也越大。因此，用直流水枪扑救电气火灾时， 应保持一定的安全距离。例如，用口径16mm 水枪，利用一般自来水，保持110KV电压的电 气设备火灾时，一般应保持5m的安全距离。 为安全起见，最好采用开花或喷雾射流扑救带 电的电气设备火灾。
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山东消防 --基础理论
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第7页，共81页。
❖ 水经过压缩或膨胀,体积虽然缩小或增大， 但水的重量或质量是不变的，而水的密度则相 应地有所增大或减小。由于温度不同，相应的 水的密度不同，造成水的自然对流。利用这个 原理，在供热工程中可以设计自然循环热水采 暖系统。液体温度升高，体积要增大，因此， 储存液体灭火剂的密闭容器都规定了充装比， 以免液体温度升高导致容器遭到损坏。
在火场供水中，水温一般为常温，变化不大，因而由于水温 变化而造成的能量损失，可以略去不计。
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山东消防 --基础理论
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第10页，共81页。
(四)水的湿润性
❖ 有些物质与水接触会受潮（或吸水），而有些物质与水接触后不吸 水或不易吸水。这与分子间的引力有关。
❖ 水分子之间有相互的吸引力，在水面形成表面张力。水分子之 间的吸引力称为内聚力。水与固体物质接触，则水分子与固体 物质分子之间相互的吸引力，称为附着力。若水与固体物质接 触，使其湿润难燃，如水与木材、纸张接触。若水分子间的内 聚力大于附着力，水就不能或不易湿润固体物质，如水与棉花、 油毡接触。
❖ 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。同水分子极性相似的物质易溶于水， 如食盐、糖等。与水分子极性不同的物质不易溶于水或不 溶于水，如汽油、煤油等。