水力学基础知识.

消防水力学基本知识
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…
2、学习消防水力学基本知识的 意义?
学习提纲
第一节 水的性质 第二节 水的灭火作用 第三节 消防射流
Zn
2.水与金属粉末反应
Zn
H 2O
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，放出氢气，会 助长火势扩大和火灾蔓延。
Zn+H2O
ZnO+H2
2.水与金属粉末反应
水与铝粉、镁粉相互混合的镁铝粉与水接 触，比水单独与镁粉或铝粉接触反应强烈 得多 Mg(OH)2 + 2Al(OH)3 = Mg(AlO2)2 + 4H2O 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3↓ + 3H2 ↑ +热量
压力 /Mpa
0.1
10
20
30
40
50
水体积 1.0000
0.9943
0.9897
0.9853
0.9810
0.9766
表4-2 温度为20℃不同压力时的水体积
从表中可以看出，随着压力增加水体积变化 不大。因此，通常把水看成是不可压缩的液 体。 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。
黏滞性在液体静止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。
活泼金属 金属粉末
磷化物
（二）水的化学反应
金属氢化物
硅金属化合物
硼氢类物质
碳金属
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
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，发生自燃 或爆燃。
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。
时，应关小射流，使水仍处于流动状态。
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二、水的主要物理性质
密度和容重
水的导电性
溶解性 黏滞性 膨胀性 压缩性
（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(也指 作用在单位体积上的重力)。 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。
常压下：
固体
下降到
升温超过
液体
0℃ 100 ℃
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。
(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。 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 因而用水灭火、冷却效果最好。
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 2H2↑ + O2↑ +热量
高温
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。
(三）水的冰点
纯净的水温度下降到0℃时，开始凝结成冰。 水结成冰时，释放出溶解热335KJ/L。水结成
冰，由液体状态变成固体状态，水分子间 距离增大，因而体积随之扩大。
因此，对消防给水管道和储水容器在冬季进行 保温，防止结冰，以免水结成冰时体积扩大， 致使消防设备损坏。
处于流动状态的水不易结冰，因为水的部 分动能转化为热能。因此，为了不使水带 内结冰，在冬季火场上，当消防队员需要 转移阵地时，不要关闭水枪。若需要关闭
在正常大气压强条件下，水在不同温度时的容 重见表4-1。此时1升的纯净的水重有1kg
温度（℃）
0
4
10
20
30
40
60
100
容重/(N/㎡)
9806 9807 9801 9789 9764 9730 9642 9399
表4-1 水在不同温度时的容重
(二)粘滞性 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，即显示出所谓的粘滞性阻力（内摩擦 阻力），水的这种阻抗变形运动的特性就 称为粘滞性,也叫“内摩阻”。
(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。
1L100 ℃ 的水
吸收热量
2264KJ
100 ℃ 水蒸气
由此可知，水的汽化热很大。
因此，将水喷洒到火源处，使水迅速汽 化成蒸汽，具有良好的冷却降温作用。 同时，水变成蒸汽时体积扩大。1L水变 成水蒸气后体积扩大1725倍，且水蒸气 是惰性气体，占据燃烧区空间，具有隔 绝空气的窒息灭火作用。实验得知，水 蒸气占燃烧区的体积达35％时，火焰就 将熄灭。
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，使火灾得
到控制或扑灭。
（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
（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 极性分子或与水分子结构相似的分子组成 的物质均易溶于水，如食盐、糖等。与水 分子极性不同的物质不易溶于水或者不溶 于水，如：汽油、煤油、柴油等。