第三章 消防水力學基礎知識
第一節 水的性質
★水的比熱容
比熱容，簡稱比熱，也稱比熱容量。指1kg的物質升高成下降1C所吸(101.325kPa)下，使一摩爾的液態水在0C時開始結冰，並釋放收或放出的熱量，通常用來表示物質吸熱或散熱能力。比熱容越大物體的吸熱或散熱能力越強。液態水是比熱容最大的液體。
★水的汽化熱
汽化熱是指在標準大氣壓在標準大氣壓下(101.325kPa)下，使一摩爾的物質在一定溫度下蒸發所需要的熱量。水的汽化是指單位體積的水由液體變成氣體需要吸收的熱量。
★水的冰點
在標準大氣壓在標準大氣壓下，水的冰點為0C。液態水在0C時開始結冰，釋放出與溶解熱相當的335kj/L的熱量。由於熱脹冷縮，一般物質從液態變成固態後體積都會變小。但水不同於其他物質，結成冰之後體積比液態增加了十分之一。
★水的主要物理特性
(一)密度和容重
密度指單位體積內物質所具有的質量。而容重是指單位體積內物質所具有的重量。不同物質的密度和容重各不相同同物體的密度和容重也會隨溫度和壓強的變化而変化。研究表明，在標準大氣壓下，水在不同溫度時的密度和容重如表4-1所示。
表4-1水在不同溫度時的密度和容重
(二)黏滯性
水在受到外部剪切力作用時發生變形(流動)，水的內部相應要產生對變形的阻抗，並以內摩擦的形式表現出所謂黏滯性阻力(內摩擦阻力)，水的這種阻抗變形運動的特性稱為水的黏滯性。渠道水流過水斷面流速分佈如圖4-1所示。
圖4-1渠道水流過水斷面流速分佈
(三)壓縮性
水的壓縮性指水的體積隨壓力的増大而減小的性質。將溫度為20C、壓力為0.1MPa時的水的體積作為參考，設其為1，並盛放於密閉容器內，用活塞加壓，保持溫度不變的情況下，辺得在不同壓力下水的體積對照如表4-2所示
表4-2溫度為20C時水在不同壓力下的體積對照
(四)膨脹性
流體的膨脹性是指在壓強保持不變時，流體的體積隨溫度升高而膨脹的特性。通常用膨脹係數定量表示。水與液化石油氣組分的膨脹係數對照如表4-3所示
表4-3水與液化石油氣組分的膨脹係數對照
(五)溶解性
水的溶解性是指溶質在水中擴散，形成水合分子成電解離子的特性。物質的溶解性取決於其分子的極性。
(六)導電性
純淨的水導電性能極其微弱，可忽略不計。但當水中含有雜質時導電性能會變強，水中含有雜質(尤其是電解質)越多，水的電阻率就越小，導電性能也就越強。
★水的主要化學特性
(一)水的分解
水是由氫、氧兩種元素構成，冰和水蒸氣只是其物理形態發生變化，而水的化學組成並沒有發生化學改變。但是當水電解或溫度超過1500℃以上時，就會分解成氫氣和氧氣。其化學方程式如下：
(二)水的化學反應
1.活潑金屬與水反應
活潑金屬如鋰、鈉、鉀、鉀鈉合金等，在與水接觸時會發生強烈的化學反應。在反應時活潑金屬會奪去水中的氧原子，生成氫氣併產生大量的熱量。釋放出來的氧氣與氫氣混合形成爆炸性混合物，極易發生自燃或爆炸。造成事故。金屬鈉與水反應的化學方程式如下：
2、金屬粉末與水反應
鋅粉、鎂鋁粉等金屬粉末，在與水接觸並加熱的條件下可以發生化學反應，如在火場高溫情況下則發生劇烈反應生成氫氣，從而助長火勢擴大和火災蔓延。鋅粉與水反應的化學方程式如下：
3、金屬氫化物與水反應
氫化鋁、氧化鈉、四氫化鋰鋁、氫化鈣、氬化鋁等金屬化物在與水接觸時，復化物中的金屬原子與水中的氧原子結合，並生成大量的氫氣，從而助長燃嬈。氫化鈉、氫化鋁分別與水反應的化學方程式如下
4、硅金屬化合物與水反應
硅化鎂、硅化鐵等硅金屬化合物與水接觸時，會釋放出四氫化硅，而四氫化硅易於空氣中的氧反應，引起自燃。硅化鎂與水反應的化學方程式如下：
5、碳金屬與水反應
碳化鈣、碳化鉀、碳化鋁等碳金屬與水接觸時・碳化物中的金屬原子與水中的氧原子結合，碳化物中的碳原子與水中的氧原子結合，生成碳氫化合物氣體，同時釋放出大量的熱量。由於生成的碳氫化合物屬於易燃易氣體，會助長火勢並能引發爆炸災害。碳化鈣與水反應的化學方程式如下
6、硼氫類物質與水反應
硼氫類物質如二硼氫、硼氫化鉀、硼氫化鈉等，在與水接觸時發生化學反應，生成硼酸和氫氣，並釋放出大量的熱量。二硼氫與水反應的化學方程式如下：
7、磷化物與水反應
磷化物如磷化鈣、磷化鋅等，在與水接觸時可生成磷化氟，並釋放熱量，而磷化氟與空氣中的氧混合後可自燃。磷化鈣與水反應的化學方程式如下：
第二節 水的滅火作用
★冷卻作用
用水來滅火，當水與燃燒物接觸或流經燃燒區時，高溫會把水加熱或汽化。
★稀釋作用
可燃燒的液體分為甲、乙、丙三類液體，水作為一種良好的溶劑，這3類可燃液體中的水溶性液體如如醇、醛、酮跟脂等都可以在水中溶解。
★窒息作用
水在汽化時產生大量水蒸氣，可迅速佔據燃燒區，組織新鮮空氣進入，降低燃燒區內氧的濃度，從而起到使可燃物窒息缺氧的作用，從而使火勢減弱直至中止。
★分離作用
滅火器具尤其是直流水槍噴射滅火時可形成具有很大沖擊力的水流，在噴射到燃燒物時，可以使火焰與燃燒物分離開來。
★乳化作用
是將一種液體分散到另一種不相溶的液體中去的過程。
第三節 消防射流的定義及類型
★消防射流的定義
消防射流是指滅火時由消防射水器具噴射出來的高速水流。
★消防射流的類型
1、密集射流
密集射流是由高壓水流經過直流水槍噴出，所形成的結實射流。
2、分散射流
分散射流是由高壓水流經過離心作用、機械撞擊或機械強化作用使水流分散成點滴狀態離開消防射水器具，所形成的擴散狀或幕狀射流。
★消防射流消射水器具
(一)消防水槍
消防水槍是指由單人或多人攜帶和操作的以水作為滅火劑的噴射管槍。
1、直流水槍
(1)直流水槍的分類
直流水槍根據其結構不同可分為普通直流水槍和開關式直流水槍兩種。開關式直流水槍是在水槍中増加了球閥開關等部件，可以通過開關控制水流，如圖4-2所示
圖4-2直流水槍
(2)充實水柱
根據《建築設計防火規範》(GB50016-2014)，充實水柱，又稱有效射程，是指由水槍噴嘴起到射流90％的水柱水量字過直徑38cm圓孔處的一段射流長度。充實水柱具有水量集中、射程遠、衝擊力大、機械破壞力強的特點。
2、噴霧水槍
噴霧水槍可以噴射雰狀射流，噴霧水槍主要用來撲救建築室內火災、帶電設備火災、可燃粉塵火災及部分可燃液體和氣體火災，此外還可稀釋濃煙及可燃氣體和氧氣的濃度。
3、開花直流水槍
開花直流水槍可單獨或同時噴射密集直流射流和傘形開花射流。
4、多用水槍
多用水槍在槍頭前端裝有渦輪齒，可噴射密集直流射流，也可噴射霧狀射流，有的還可以噴射水幕，幾種射流可以根據火場情況進行互換、組合使用，在火場中可有效吸收熱量和吸附煙塵，保護操作人員安全，有固定條件時也可作大流量帶架水槍使用
5、脈衝水槍
脈衝水槍是空氣呼吸器和細水霧滅火裝置的組合，主要由脈衝水槍、高壓氣瓶、貯水罐等部件組成。
(二)消防水炮
消防水炮是以水作介質進行遠距離撲滅火災的滅火設備，習慣上將噴射流量大於16Ls的消防射水設備定義為消防水炮。
1、消防水炮的構造
消防水炮種類較多，結構也各有特點，一般包括操縱手柄、臺座、迴轉鎖定柄、雙分水管、射水口集水彎管、可調節噴頭、雙手柄、壓力錶等主要部件。
2、消防水炮的分類
依據的標準不同，消防水炮的分類也不相同。
(1)按安裝方式:可分為定式、車載式和移動式水炮。
(2)按控制方式:可分為手動消防水炮，電控消防水炮和液控消防水炮。
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