第一節 水的性質
水是無嗅無味的液體，其不僅取用方便，分佈廣泛，在化學上呈中性，無毒，且冷卻效果非常好。因此，水是最常用、最主要的滅火劑。
一、水的基本特性
水有三種狀態：固體，液體和氣體。液體與固體的主要區別是液體容易流動，液體與氣體的主要區別是液體體積不易壓縮。
水在常溫下為液體，在常壓下、水溫超過l00℃時，蒸發成氣體，水溫下降到O℃時，即凝結成固體稱為冰。
(一)水的比熱容
水溫升高l℃，單位體積的水需要吸收的熱量，稱為比熱容。若將水的比熱容作為l，則其他液體的比熱容均小於l，水比任何液體的比熱容都大。lL水溫度升高1℃，需要吸收4200J的熱量。若將1L常溫的水(20℃)噴灑到火源處，使水溫升到l00℃，則要吸收熱量336kj。水的比熱容大，因而用水滅火、冷卻效果最好。
(二)水的汽化熱
單位體積的水由液體變成氣體需要吸收的熱量稱為汽化熱。水的汽化熱很大，1L100℃的水，變成100℃的水蒸氣，需要吸收2264kJ的熱量。因此，將水噴灑到火源處，使水迅速汽化成蒸汽，具有良好的冷卻降溫作用。同時，水變成蒸汽時體積擴大。l L水變成水蒸氣後體積擴大1725倍，且水蒸氣是惰性氣體，佔據燃燒區空間，具有隔絕空氣的窒息滅火作用。實驗得知，水蒸氣佔燃燒區的體積達35％時，火焰就將熄滅。
(三)水的冰點
純淨的水當溫度下降到0℃時，開始凝結成冰。水結成冰時，釋放出溶解熱335kJ／L。水結成冰，由液體狀態變成固體狀態，水分子問的距離增大，因而體積隨之擴大。因此，在冬季應對消防給水管道和儲水容器進行保溫，以免水結成冰時體積擴大，致使消防設備損壞。
處於流動狀態的水不易結冰，因為水的部分動能將轉化為熱能。因此，為了不使水帶內的水凍結成冰，在冬季火場上，當消防隊員需要轉移陣地時．不要關閉水槍。若需要關閉時，應關小射流，使水仍處於流動狀態。
二、水的主要物理性質
在水力學中，與水運動有關的物理性質主要有以下六個方面。
(一)密度和容重
液體單位體積內所具有的質量稱為密度，液體單位體積內所具有的重量稱為容重。不同液體的密度和容重各不相同，同一種液體的密度和容重又隨溫度和壓強而變化。在正常大氣壓強條件下，水在不同溫度時的容重見表4-1。水在4℃時容重最大，此時lL純淨的水重lkg。
(二)黏滯性
當水在流動時，水分子之問、水分子與固體壁面之間的作用力顯示為對流動的阻抗作用，即顯示出所謂黏滯性阻力(內摩擦阻力)，水的這種阻抗變形運動的特性就稱為黏滯性。需要說明的是當液
體運動一旦停止，這種阻力就立即消失。因此，黏滯性在液體靜止或平衡時是不顯示作用的。
舉例說明一下水的黏滯性：如果測出渠道水流的過水斷面上各點的流速u,，並繪出過水斷面上的流速分佈，如圖4-1所示(圖中每根帶箭頭的線段的長度表示該點流速的大小)。發現過水斷面上的流速分佈是不均勻的。渠底流速為零，隨著離開固體邊界的距離的增加，流速逐漸增大，至水面附近流速最大。水流過水斷面上會形成不均勻的流速分佈是因為水流黏滯性所致。緊靠固體壁面的第一層極薄水層由於附著力的作用而貼附在壁面上不動，第一水層將通過黏滯作用而影響第二水層的流速，如此逐層影響下去。離開壁面的距離愈大，壁面對流速的影響愈小，其結果就形成了圖4-1所示的流速分佈規律。就是這樣，固體邊界通過水的黏滯性，對水的運動起著阻滯作用。水的黏滯性可用黏滯力即內摩擦力來表達。流得快的水層對流得慢的水層起拖動作用，因而快層作用於慢層的內摩擦力與流向相同，反之慢層對快層起阻滯作用，則慢層作用於快層的摩擦力與流向相反，兩力大小相等、方向相反，都具有抗拒其相對運動的性質。由於水在管道或水帶內流動要克服內摩擦力，因此，會產生水頭損失。
(三)壓縮性
水的體積隨壓力增加而減小的性質稱為水的壓縮性。在密閉容器內液體表面上，用活塞加壓，液體就受到壓力，受壓後的液體體積要縮小。根據實驗，把溫度為20℃在0.1MPa壓力作用下的水體積作為l，不同壓力時的水體積如表4-2。
從表4-2中可以看出，隨著壓力增加水體積變化不大。因此，通常把水看成是不可壓縮的液體，但對個別特殊情況，水的壓縮性不能忽略。如水槍上的開關突然關閉時，會產生一種水擊現象，在研究這一問題時，就必須考慮水的壓縮性。
(四)膨脹性
水的體積隨水溫升高而增大的性質稱為水的膨脹性。根據實驗，在常壓下l0℃～20℃的水，溫度升高1℃，水的體積增加萬分之一點五；在常壓下70℃～95℃的水，溫度升高l℃，水的體積增加萬分之六。可以看出，其體積變化較小。因此，在消防設計和火場供水中水的膨脹性均可略去不計。
(五)溶解性
溶質在水中的擴散稱為溶解。物質能否在水中溶解，與物質分子的極性有關。凡是由極性分子或與水分子結構相似的分子組成的物質均易溶於水，如食鹽、糖，丙酮、乙醚、乙醇等。與水分子極性不同的物質不易溶於水或不溶於水，如汽油、煤油、柴油、苯等。
用水可以撲滅易溶於水的固體物質火災；用水可以撲救比水重且不溶於水的可燃液體；用水可以稀釋溶於水的可燃液體，使火災得到控制或撲滅。
(六)水的導電性
水的導電性能與水的純度、射流形式等有關。水中含有雜質越多，電阻率越小，導電性能越大。純淨水電阻率很大，為不良導體。天然水源一般都含有各種雜質，因而稱為良導體。流散於地面上的水，均能導電，在火場上應防止觸電。
三、水的化學性質
(一)水的分解
水由氫、氧兩元素組成。滅火時消防射流觸及高溫設備，水滴瞬問汽化，體積突然擴大，會造成物理性爆炸事故。當水蒸氣溫度繼續上升超過l500℃以上時，水蒸氣將會迅速分解為氫氣和氧氣：
2H2O = 2H2 + O2
氫氣為可燃氣體，氧氣為助燃氣體，氫氣和氧氣相互混合，形成混合氣體，在高溫下極易發生化學性爆炸，其爆炸範圍廣，爆炸威力大。若無可靠的防範措施，就會造成火災爆炸事故。
(二)水的化學反應
水能與許多物質起化學反應。
1．水與活潑金屬反應
水與活潑金屬鋰、鉀、鈉、鍶、鉀鈉合金等接觸，將發生強烈反應。這些活潑金屬與水化合時，奪取水中的氧原子，放出氫氣和大量的熱量，使釋放出來的氫氣與空氣中氧氣相混合形成的爆炸性混合物，發生自燃或爆炸。
2Na+2H2O = 2NaOH+H2 + 熱量
2．水與金屬粉末反應
水與鋅粉、鎂鋁粉等金屬粉末接觸，在火場高溫情況下反應較劇烈，放出氫氣，會助長火勢擴大和火災蔓延。
Zn + H2O = ZnO + H2
金屬鋁粉和鎂粉相互混合的鎂鋁粉與水接觸，比水單獨與鎂粉或鋁粉接觸反應強烈得多。水與鎂粉或鋁粉單獨接觸時，在反應過程中生成不溶於水的氫氧化鋁和氫氧化鎂沉澱，而氫氧化鋁和氫氧化鎂是不燃燒的薄膜，覆蓋在金屬表面，阻礙著鋁粉和鎂粉的繼續燃燒。而水與鎂鋁粉接觸，則同時生成偏鋁酸鎂。偏鋁酸鎂溶解於水，因而使鎂鋁粉表面不能形成不燃的薄膜，使水與鎂鋁粉無障礙地繼續反應，放出氫氣和大量的熱量，這在火場上會助長燃燒或發生爆炸現象。
Mg(OH)2 + 2AI(OH)3 = Mg(AIO2)2 + 4H2O
2AI +6H2O = 2AI(OH)3 + 3H2 + 熱量
3．水與金屬氫化物反應
水與氫化鋰、氫化鈉、四氫化鋰鋁、氫化鈣、氫化鋁等金屬氫化物接觸，氫化物中的金屬原子與水中的氧原子結合，則氫化物和水中的氫原子放出，產生大量的氫氣，會助長火勢。
NaH+H2O = NaOH + H2 +熱量
AIH3 + 3H2O = AI(OH)3 + 3H2
4．水與硅金屬化合物反應
水與硅化鎂、硅化鐵等接觸，會釋放出自燃物四氫化硅，四氫化硅易與空氣中的氧反應，發生自燃。
Mg2Si + 4H2O= 2Mg(OH)2+SiH4
5．水與碳金屬反應
水與碳化鈣、碳化鉀、碳化鋁等接觸時，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氫原子化合，生成易燃易爆的碳氫化合物氣體，並釋放出大量的熱量：
CaC2 + 2H2O = Ca(OH)2+C2H2 + 熱量
水與石灰氮(俗稱電石，CaCN2)接觸，能釋放出可燃氣體氨。不純淨的電石與水接觸，還能釋放出乙炔氣。在火場上，這些碳氫化合物(如乙炔、甲烷和氨等)都有助長火勢擴大和火災蔓延的可能。
6．水與硼氫類物質化學反應
水與硼氫類物質，如二硼氫、硼氫化鉀、硼氫化鈉等接觸，釋放出氫氣和大量的熱量。
B2H6 + 6H2O = 2H2BO3 + 6H2 + 熱量
7．水與磷化物發生反應
水與磷酸鈣、磷化鋅等磷化物接觸，生成磷化氫，磷化氫在空氣中能自燃。
Ca3P2 + 6H2O = 3Ca(OH)2 + 2PH3 + 熱量
由此可見，水與某些化學物質接觸，有可能發生自燃，釋放出可燃氣體和大量熱量以及有等，從而引起燃燒或爆炸。因此，在撲救火災時應根據物質的性質，採取相應的滅火劑。凡與能引起化學反應的物質嚴禁用水撲救。
第二節 水的滅火作用
根據水的性質，水的滅火作用主要有冷卻、窒息、稀釋、分離、乳化等方面，滅火時往往作用的共同結果，但冷卻發揮著主要作用。
一、冷卻作用
由於水的比熱容大，汽化熱高，而且水具有較好的導熱性。因而，當水與燃燒物接觸或流區時，將被加熱或汽化，吸收熱量，從而使燃燒區溫度大大降低，以致使燃燒中止。
二、窒息作用
水的汽化將在燃燒區產生大量水蒸氣佔據燃燒區，可阻止新鮮空氣進入燃燒區，降低燃燒濃度，使可燃物得不到氧的補充，導致燃燒強度減弱直至中止。
三、稀釋作用
水本身是一種良好的溶劑，可以溶解水溶性甲、乙、丙類液體，如醇、醛、醚、酮、酯等。因此，當此類物質起火後，如果容器的容量允許或可燃物料流散，可用水予以稀釋。由於可燃物濃度降低而導致可燃蒸氣量的減少，使燃燒減弱。當可燃液體的濃度降到可燃濃度以下時，燃燒即行中止。
四、分離作用
經滅火器具(尤其是直流水槍)噴射形成的水流有很大的衝擊力，這樣的水流遇到燃燒物時，將使火焰產生分離，這種分離作用一方面使火焰“端部”得不到可燃蒸氣的補充，另一方面使火焰“根部”失去維持燃燒所需的熱量，使燃燒中止。
五、乳化作用
非水溶性可燃液體的初起火災，在未形成熱波之前，以較強的水霧射流或滴狀射流滅火，可在液體表面形成“油包水”型乳液，乳液的穩定程度隨可燃液體黏度的增加而增加，重質油品甚至可以形成含水油泡沫。水的乳化作用可使液體表面受到冷卻，使可燃蒸氣產生的速率降低，致使燃燒中止。
第三節 消防射流
一、消防射流
(一)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。
(二)消防射流的類型
常見的射流類型有密集射流和分散射流兩種類型。
1．密集射流
高壓水流經過直流水槍噴出，形成結實的射流稱為密集射流。密集射流靠近水槍口處的射流密集而不分散，離水槍口較遠處射流逐漸分散，如圖4．2所示。密集射流耗水量大，射程遠，衝擊力大，機械破壞力強。建(構)築物室內消火栓給水系統中配備的直流水槍和消防車上使用的直流水槍，都是以密集射流撲救火災。
2．分散射流
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，形成擴散狀或幕狀射流稱為分散射流。分散射流根據其水滴粒徑大小又分為噴霧射流和開花射流兩種類型。
(1)噴霧射流。水滴粒徑平均小於lOOwm的分散射流，稱為噴霧射流。噴霧射流由噴霧水槍產生。噴霧射流的特點是控制面積大，用水量省，燃燒區蒸汽濃度大，吸收大量汽化熱，隔絕空氣，降低空氣中含氧量，有良好的冷卻和窒息作用，同時，水漬損失小，除煙效果好。
(2)開花射流。分散射流時，水滴平均粒徑在100wm～l000wm之間，用來降低熱輻射的傘形水射流，稱為開花射流。開花射流由開花水槍或多用水槍產生。
二、消防射水器具
消防射水器具是把水按需要的形狀有效地噴射到燃燒物上的滅火器具，包括消防水槍和消防水炮。
(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。消防水槍根據射流形式和特徵不同可分為直流水槍、噴霧水槍、開花水槍、多用水槍等。
1．直流水槍
直流水槍是一種噴射密集充實水流的水槍，具有射程遠、水量大、衝擊力強等優點。
(1)直流水槍的分類和構造
直流水槍分為普通直流水槍和開關式直流水槍兩種。
直流水槍是由槍筒和噴嘴所組成。水槍噴嘴一般採用具有向出口斷面方向收斂的圓錐形噴嘴，該噴嘴主要用途為增加水流的出口速度以形成動能較大的射流，並使射流不分散。為減少從水帶來的水流渦流，在槍筒內安裝穩流器(導流裝置)，使水流流過截面積較小的孔洞，消除橫向水流和旋轉水流，迫使槍筒內紊流趨勻流狀態，以提高槍筒結構的水力條件。
常用的直流水槍噴嘴口徑有13mm、16mm、19mm三種。
(2)直流水槍的使用
使用直流水槍滅火時，由於水槍射流產生反作用力，因此，如變更射流方向時應緩慢操作；使用開關式直流水槍時，開關動作應緩慢進行，以免產生水擊現象，造成水帶爆破或影響消防員安全。
(3)水槍充實水柱
由水槍噴嘴起到射流90％的水柱水量穿過直徑380mm圓孔處的一段射流長度稱為充實水柱(又叫有效射程)。該段射流水量集中，射程遠，衝擊力大，機械破壞力強，便於瞄準著火點，能將燃燒聚集熱量衝散。
撲滅不同建築物火災對水槍充實水柱的要求不同：對於建築高度不超過100m的高層民用建築，其水槍充實水柱不應小於10m；高層工業建築和建築高度超過100m的高層民用建築，其水槍充實水柱不應小於13m；甲、乙類廠房、層數超過6層的公共建築和層數超過4層的廠房(倉庫)，其水槍充實水柱不應小於10m；高架倉庫和體積大於25000m3的商店、體育館、影劇院、會堂、展覽建築，車站、碼頭、機場建築等，其水槍充實水柱不應小於13m；一般性的低層建築，其水槍充實水柱不應小於7m；地下工程，其水槍充實水柱不應小於10m；停車庫、修車庫，其水槍充實水柱不應小於10m；撲滅室外火災，其水槍充實水柱應為10m～15m。
2．噴霧水槍
噴霧水槍是一種噴射霧狀射流的消防水槍。其具有以下特點：比密集充實射流有更好的冷卻和窒息效果，對可燃液體及氣體吹滅和乳化滅火作用，有良好的隔絕熱輻射效果和電絕緣性能，有強烈的驅散煙氣能力。該水槍適用於撲救建築室內火災，帶電設備火災、可燃粉塵火災及部分可燃液體和氣體火災等，還可稀釋濃煙及可燃氣體和氧氣的濃度。
(1)噴霧水槍的分類
噴霧水槍分離心式噴霧水槍、機械撞擊式噴霧水槍和簧片式噴霧水槍三種。
(2)噴霧水槍的使用
使用噴霧水槍滅火時，應注意噴霧角、射流方向和噴霧射流類型的選擇。
3．開花直流水槍
開花直流水槍是一種噴射直流水流和開花水流的水槍。由於開花直流水槍可以單獨或同時噴射密集充實射流和傘形射流，常在火場中以傘形開花射流隔離熱輻射，掩護消防員進入火場接近火源，以密集射流撲救一般固體物質火災或冷卻保護其他物質。
4．多用水槍
多用水槍既可噴射密集射流，也可噴射霧狀射流，有的還可以噴射水幕，而且幾種射流可以互換，組合使用，機動性能強，對火場需要適應性好。
多用水槍最好不要用於撲救帶電設備火災，以免誤操作造成傷害。
5．脈衝水槍
脈衝水槍是一種新型水槍，它主要由脈衝水槍、高壓氣瓶、貯水罐等部件組成，有效射程大於10m。其水漬損失小、用水量省、滅火效率高，可以噴射超細水霧，主要撲救初起、小面積的A、B、C類火災、交通工具火災和電氣設備火災等。
(二)消防水炮
消防水炮是大型號的“消防水槍”，與水槍的最大差異在於其非手持性。習慣上將流量大於16L／s的射水設備定義為消防水炮。消防水炮一般安裝在消防車、消防艇上或油罐區、港口碼頭、大空間等場所。當發生大規模、大面積火災時，由於強烈的熱輻射和濃煙使消防員難以接近火源實施射水活動，或遇大風消防水槍射流會被衝散，在這些情況下，需要採用流量大、有效射程遠的消防水炮進行滅火。
1．消防水炮的構造
消防水炮主要由操縱手柄、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、壓力錶等組成。
2．消防水炮的分類
消防水炮按安裝方式可分為固定式、車載式和移動式水炮三種類型；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三種類型。
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