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同学们
欢迎大家学习消防供水这门课程
今天我们来学习消防供水第一章第一节
水的主要物理性质
水是地球上最常见的物质之一
被称为人类生命的源泉
在消防救援中
水也是最常用、最实用的灭火剂
消防供水这门课程研究的一个重要内容就是
如何把以水为代表的灭火剂
持续不间断地输送到灾害现场
因此
我们必须对水有哪些基本特性和主要物理性质
以及这些特性对灭火行动有何作用
有何影响
这是本次课需要学习的内容
首先
我们了解一下水的基本特性
在消防水力学中
我们认为水是一种
易流动、不易压缩、均匀等向的连续介质
易流动是指水分子之间距离比较大
分子间作用力较小
容易流动
静止的液体不能承受切应力
没有固定的形状
但是有一定的体积
不易压缩是指液体分子间距离比气体小
分子间力比气体大
不易进行压缩
均匀等向性是指在宏观上
水的运动是连续、均匀的
密度、压强、速度等在各部分和各个方向是一致的
水可以作为最常见的灭火剂
除了它的基本特性外
更重要的是取决于水本身的物理性质
我们在了解完水的基本特性后
了解一下水的基本物理性质
一、水的密度和容重
水的密度是指单位体积的水所具有的质量
用符号ρ表示
均质水的密度计算公式为ρ=m/v
也就是密度等于质量和体积的比值
单位为kg/m3
一般而言
液体的密度都随着温度的增加而降低
但液态水的密度和温度却是反常的
如表所示
在4℃时
水的密度达到最高值
当温度大于或者小于4℃时
密度都将减小
因此
水的密度在4℃时最大
约为1000kg/立方米
大对数物质由液态凝固为固态时
其密度会增大
但水却相反
在0℃时
液态水的密度约为999.84kg/m³
而固态水的密度约为917kg/m³
因此
水结冰时
体积会突然增大9%以上
在密封条件下产生的压强可以高达2500个大气压
因此
消防储水容器或者存储水的设备
比如消防车在寒冷的冬季要进行保暖
防止结冰造成损坏
第二个部分是水的容重
水的容重是指单位体积的水所具有的重量
用符号伽马γ表示
重量和质量的关系我们都比较清楚
重量是质量乘以重力加速度g
由此我们可以得出
均质液态水的容重计算公式为γ=G/v
容重的单位是N/m³
式中G是重量
单位是N
V是体积
单位是m³
我们根据牛顿第二定律G=mg带入
可以得到容重γ=ρg也就是密度和重力加速度的乘积
为了方便计算
一般我们g取值为9.81m/S2.
不同液体的容重各不相同
而且同一种液体也会随着温度和压力的变化而变化
我们通过实验测定
液态水的密度随着压力和温度变化较小
因此液态水的容重随着压力和温度变化也较小
一般我们可以视为常数
通常情况下
我们取淡水的容重为9810N/m³
根据密度和容重的相关概念
我们可以计算一下1L水的质量和重量
首先
我们知道水的密度ρ为1000kg/m³
容重γ为9810N/m³
那么水的质量就是它的密度和体积的乘积
也就是1000乘0.001
也就是1(kg),
水的重量我们可以通过容重来计算
也就是它的容重和他体积的乘积
或者是它的质量乘以重力加速度
也就是9.81N
所以1L水的质量为1kg
重量为9.81N
三、水的比热容、汽化热和融化热
我们在初高中物理学过比热容的概念
我们把一定质量的物质
再不发生化学反应的情况下
温度升高(或降低)1℃所吸收(或放出)的热量
称为该物质的热容量
而单位质量的物质的热容量称为比热容
简称比热
用符号C表示
单位为kJ/(Kg.℃)或者kca/(Kg.℃)
大家要注意这两个不同表示方法之间的换算关系
1kcal约等于4.18kj
通过比热容的概念我们可以知道
不同物质增加相同的温度
比热容越大的物质所需要吸收的热量越多
液态水的比热容在常见的液体和固体中是最大的
约为1 kcal/(KG.℃)或(4.18kj/(KG.℃))
也就是说1kg的水温度升高1℃需要吸收1kcal的热量
1升20℃的水温度升高到100摄氏度
则会吸收约80kcal或335kj的热量
当水的温度达到100摄氏度继续加热后
水就要汽化变成水蒸气
水的蒸发是一个吸热的过程
单位质量的液态水蒸发为气态水
所需要的热量被称为汽化热
水的汽化热很大
1L100℃的液态水
变成100℃的水蒸气
需要吸收约540kcal的热量
我们可以看出
水汽化所吸收的热量
要比液态水升温所吸收的热量大得多
因此
将水喷洒到燃烧区
水迅速气化
具有很好的冷却作用
另外
水变成水蒸气时体积会急速扩大
1L水气化后会产生约1.7m³的水蒸气
水是惰性气体
是不支持燃烧的
当水蒸气在空气中的体积占比达到35%时
就可以有效灭火
我们可以计算一下
在发生火灾时
我们把1升20℃的水喷射到燃烧区时
水完全变成水蒸气时
吸收的热量高达620kcal
如果此时水蒸气的体积约为2立方米
可以窒息约2÷35%≈5.7m³的空间
从而达到灭火的效果
当水温冷却到0℃以下时
会结成冰
而冰升温到0摄氏度时
又会融化成液态水
我们把在0℃时
单位质量的固态水完全溶化成液态水
所需要吸收的热量
称为水的溶化热
约为80kcal/kg
如果在寒冷的冬季进行灭火作业
需要进行水枪阵地转移时
为防止水带结冰
不应关闭水枪
而是减少射流
让水处于流动的状态
因为流动的水的动能将会部分转化为热量
起到防止水带结冰的作用
四、水的溶解和湿润
我们知道有些物质可以溶于水
有些物质不能溶于水
物质能否溶解于水
很大程度上影响着灭火作战行动的难易
比如用水扑救易溶于水的固体物质火灾时
水可以吸收物质燃烧挥发出的物质
从而达到灭火的效果
当扑救易溶于水的液体物质时
水可以冲淡稀释可燃液体
达到灭火的效果
物质是否可以在水中溶解与物质的极性有关
和水分相近的物质容易溶解于水
比如氨气、乙醇等
与水分子极性不同的物质不易溶于水
比如汽油、柴油、煤油
因此
我们可以用水扑救
易溶于水和不溶于水但比水重的物质
扑救不溶于水但是比水重的物质时
水可以通过覆盖着火物质
起到降温、窒息灭火的效果
比如可以用喷雾水扑救二硫化碳
但是有些不溶于水且比水轻的物质
不可以用水进行扑救
比如汽油、柴油着火
用水扑救时油品会漂浮在水面上形成流淌火
造成火势蔓延
水分子之间有相互作用力
在水面形成表面张力
当水与固体物质接触时
水分子与固体物质之间也会存在力
称为附着力、如果水的张力小于附着力
水与固体物质接触
水将会渗入到固体之内
使其湿润难燃
比如水与木材、纸张接触
若表面张力大于附着力
水就不不能达到湿润的效果
比如与棉花、油毡相接触
水能湿润的物质
灭火效果较好
因为水能渗入
达到降温灭火的效果
最后
我们讲一下水的导电性
我们知道
纯净水一般认为是不导电的
但是我们生活中所使用的水一般都含有各种微粒子
不属于纯净水
具有一定的导电性
用水灭火应防止触电
原则上我们禁止带电情况下出水作业
但是在紧急情况下
没有干粉或者气体灭火剂等
我们可以用开花射流和喷雾射流扑救带电火灾
当我们用水扑救带电物质火灾时
就会有一定的触电危险性
那么水的导电性与哪些相关呢
一般我们认为
水的导电性与水质、射流面积
射流形式和压力有关
首先
水流中的微量离子越多
电阻率越低
比如生活中我们常见的
纯净水电阻率>自来水>工厂中排放的污水
为了防止触电
在进行带电物体灭火作业时
要注意带电灭火的最小安全距离
用水灭火时
带电体的水柱、人体、大地相当于构成一个电气回路
在这个回路中
若通过人体的电流不超过1mA
那么对于人体的安全不构成威胁
当水枪喷嘴距离带电体的距离越长时
电阻值越大
泄露的电流越小
人员也就越安全
因此带电灭火时
水枪喷嘴应该距离带电体远一些
水柱的截面积由水枪口的直径决定的
水枪口的口径越大
水柱的截面积越大
导电性越强
水压越大
水枪射出的水柱越密集
也越容易导电
因此采用直流水灭带电火灾时
水压不宜过大
但当使用喷雾水枪时
压力越大雾化效果越好
泄漏电流越小
也就越安全
因此
使用喷雾水枪进行灭火时
要根据电压大小保持与带电体的安全距离
大约5m以上
消防泵压力不应小于0.7Mpa
并且应该等待水枪喷雾正常后
才能向带电体进行灭火
第一节水的基本特性和物理性质授课完毕
谢谢大家
-1.1水的主要物理性质
--水的主要物理性质
-1.2静水压强
--静水压强
-1.3水流运动
--水流运动
-1.4恒定流连续性方程
--恒定流连续性方程
-1.5恒定流能量方程
--恒定流能量方程
-1.6水锤作用(原理、预防措施)
-第一章练习
-2.1消防枪(炮)分类及命名
-2.2直流水枪(炮)技战术性能
-2.3泡沫枪(炮)技战术性能
-2.4消防水带分类
--消防水带分类
-2.5串联水带系统水头损失
-2.6并联水带系统水头损失
-2.7混合水带系统水头损失
-2.8水带系统水头损失估算
-第二章练习
-3.1消防车供水压力计算
-3.2消防车供水压力估算
-3.3根据消防车供水压力,确定水枪流量和压力
-3.4消防车供水距离计算、消防车供泡沫距离计算
-3.5消防车供水高度计算、消防车供水高度估算
-3.6接力供水与运水供水方式的选择
-第三章练习
-4.1民用建筑火灾的供水力量(战斗车数量计算)1
-4.2民用建筑火灾的供水力量(战斗车数量估算)2
-4.3易燃堆场火灾的供水力量(战斗车数量计算)1
-4.4易燃堆场火灾的供水力量(战斗车数量计算)2
-4.5气体储罐火灾的供水力量(战斗车数量计算)1
-4.6气体储罐火灾的供水力量(战斗车数量计算)2
-4.7几类火灾灭火剂总用量计算
-4.8液体储罐火灾供水力量(战斗车数量计算)1
-4.9液体储罐火灾供水力量(战斗车数量计算)2
-4.10液体储罐火灾供水力量(火场泡沫常备量计算、估算)1
-4.11液体储罐火灾供水力量(火场泡沫常备量计算、估算)2
-第四章练习
-5.1危险化学品事故应急救援供水力量的主要任务
-5.2液化烃事故的供水力量
-5.3氯气事故的供水力量
-5.4苯系物事故的供水力量
-5.5酸类事故的供水力量
-5.6醇类事故的供水力量
-第五章练习
-6.1消防水源(分类、管网供水能力)
-第六章练习
-7.1消防供水组织指挥基本原则
-7.2消防供水组织与指挥
-7.3消防供水方法(水平方向供水方法)
-7.4消防供水方法(竖直方向供水方法)
-7.5科学确定火场用水量、正确选择供水方法
-7.6选准停车位置、保证消防用水量
-7.7制定消防供水计划范例讲解(一)
-7.8制定消防供水计划范例讲解(二)
-第七章练习