第8讲 水力学基础

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1、第七章水力学基础知识9/20/20211山东消防--基础理论消防水力学是研究消防给水和火场供水实践中水的平衡和运动规律的一门应用科学。消防水力学的任务是应用流体力学的基本理论，通过消防水力试验数据以及经验公式来解决消防给水和火场供水实践中的实际问题。9/20/20212山东消防--基础理论第一节水的性质【学习目标】1.掌握消防水力学基础知识，合理用水。2.提高分析火场供水问题和解决火场供水问题的能力。9/20/20213山东消防--基础理论一、水的物理性质水是无色无味无臭的液体。水没有固定的形状，随着容器的形状而变化，但有一定的体积。水几乎不能压缩，但能传递压力。9

2、/20/20214山东消防--基础理论(一)水的密度和容重单位体积内的水的质量称为水的密度，即：ρ=水受地心引力作用有重量。单位体积内的水的重量称为水的容重。r=9/20/20215山东消防--基础理论(二)水的压缩性和膨胀性1、水的压缩性在外界的压力作用下，水体积缩小的性质称为水的压缩性。水的压缩很小，压力从0.1MPa增加到10MPa，水体积减小不到0.5%。因此，在消防设计和火场供水计算中不考虑水的压缩性，把水看作不可压缩的流体。9/20/20216山东消防--基础理论2.水的膨胀性水温升高时体积增大的性质称为水的膨胀性。根据试验，在1.01×105Pa下，1

3、0-20℃的水，水体积膨胀系数βt=150×10-6℃-1。即温度升高1℃，水的体积增加万分之六。这些变化均较小，因此，在消防设计和火场供水中均可略去不计。9/20/20217山东消防--基础理论水经过压缩或膨胀,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。9/20/20218山东消防--基础理论(三)水的黏滞性水在流动

4、时，水分子之间，水分子与管壁之间有摩擦力，由此产生阻力现象，称为水的黏滞性。9/20/20219山东消防--基础理论若将水在管道内流动作为无数薄层的运动，则各层流速不一样。靠近管壁的流层，由于水分子贴附在管壁上，流速等于0。管轴处的流层受管壁影响最小，因此流速最大。其中间流层，流速快的流层对流速慢的流层产生拖力，而流速慢的流层对流速快的流层产生阻挠拖动的阻力，拖力和阻力是一对大小相等、方向相反的力，通常称为黏滞力（内摩擦力）。由于水在管道（或水带）内流动要克服黏滞力，因此有能量损失。水温对黏滞力有一定影响，水温越高，水的黏滞力越小。在火场供水中，水温一般为常温，变化

5、不大，因而由于水温变化而造成的能量损失，可以略去不计。9/20/202110山东消防--基础理论(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。水能湿润的固体物质，用水灭火效果好，水不能湿润的固体物质，用水灭火效果就差。对用水不

6、能湿润的固体物质火灾，若能减小水的内聚力，水的湿润性就增大。即若能在水中加入适量的拉开粉，减小水的内聚力，提高水的湿润能力，则可以提高水的灭火效果。9/20/202111山东消防--基础理论(五)水的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。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。用水可以扑灭易溶于水的固体物质，用水可以冲淡易溶于水的可燃液体，使火灾得到控制或扑灭。用水可以扑救比水重的不溶解的可燃液体，如用水可以扑灭二硫化碳火灾。但比水轻的溶于水的易燃、可燃液体，易在水

7、面扩散，给灭火工作带来不少困难。但如扑救方法得当，仍能控制和扑灭火灾。例如用喷雾水可以有效地扑灭可燃液体火灾。9/20/202112山东消防--基础理论(六)水的导电性水的导电性能与水的密度、水体面积、射流的截面积和射流形式等有关。纯净水的电阻率很大，为不良导体。纯净水的开花射流和喷雾射流可以扑灭电压较高的电气设备火灾。而一般的地表水都含有各种杂质，因而导电性各不相同。9/20/202113山东消防--基础理论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