安全知识普及:水是怎么灭火的

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普宁消防
发表于 2019-09-09 16:57:36 | 显示全部楼层 |阅读模式
水是我们最常用的灭火剂。但由于“水能灭火”实在太显而易见,所以我们忽视了它背后的原理。
本文主要讲解水灭火的基本原理,以便为接下来我们将会陆续讲到的一些内攻技术做理论支撑。

在一般建筑物火灾中,我们用水扑救火灾主要是利用水的几个特性:冷却作用,窒息作用以及冲击作用,其中最主要的就是冷却及窒息作用。

先来看看水是怎么吸热的
重温热力学

首先,我们来看看水是怎么吸热的。

我们在扑救火灾中,水都是以液态出现的并被我们使用的,然后在进攻过程吸热或转换成水蒸气带走火场热量。
所以研究水的灭火潜能以及利用水有效地控制并扑灭火灾至关重要。
在火场上,水吸热主要有三个阶段:

水升温吸热(液态);

水转换成水蒸气吸热(液态——气态);

水蒸气升温吸热(气态)。



微信图片_20190909163641.jpg
No.1 水的比热

比热:一定量均相物质温度升高1K所需要的热量。
通俗的说,要提高一只质量的水的温度,需要一定的能量,这个比值就是水的比热。
当水被用来冷却热烟气时,水滴被喷射到烟气层,能量不断地从烟气转移到水滴中,直到水滴达到100℃。
水的比热为4186J/kg°C(近似于4.2kJ/kg°C

No.2 汽化热
当水从也液态转化成气态时,也就是蒸发成为蒸汽时,水会吸收更多的能量。能量在这段时间的吸收速率就被成为汽化热,它的值为:2,260 kJ/kg
No.3 蒸汽比热
水蒸气分散到烟气层时,还会继续从烟气层吸收热量使得蒸汽温度继续升高,一直持续到蒸汽与热烟气之间达到热平衡。这种能量吸收被称为蒸汽比热。
蒸汽比热与水不同,它取决于温度,在这里我们取平均值:2,080 J/kg°C
微信图片_20190909163844.jpg
举个栗子

假设从喷嘴喷出来的时候温度为10℃,最终转换成的水蒸气吸热后温度达到200℃。
如果使用1L1kg)的水,这个过程会吸收多少热量呢?
在这里我们用的值是:
水的比热=4.2kJ/kg°C
汽化热=2,260 kJ/kg
蒸汽比热=2.0kJ/kg°C

计算分三步进行:
计算水温从10°C提高到100°C吸收的热量:
Q1= 1 x 4.2 x 90= 378 kJ

计算100°C水转换成100°C蒸汽所吸收的热量:
Q2= 1 x 2260= 2,260 kJ

计算蒸汽从100°C提高到200°C所吸收的热量:
Q3= 1 x 2.0 x 100= 200 kJ
从热烟气层吸收的热量:
总热量=Q1 + Q2 + Q3 = 2,838 kJ

从上面的例子可以看出,水转换成水蒸气所吸收的热量比水从10°C加热到100°C吸收的热量多很多,前者吸收的热量是后者的6倍。
我们可以看到,如果水加热到100°C而又没有转化成蒸汽,那么它的利用率是比较差的,最多的效率也就只有14%。
因此,流到火场地面上的大部分水,还没发挥最大效率的14%,甚至远远比这个低。
所以要提高水利用率,充分发挥水的灭火效能,必须使用于冷却烟气的水最大限度地转化成水蒸气,提高其转化率。

蒸汽的置换作用
蒸汽本身就是惰性气体
微信图片_20190909163948.jpg
我们知道,水在变成水蒸汽会急剧膨胀,1L水将产生大量的水蒸汽。

微信图片_20190909163959.jpg
1L水转变成蒸汽的体积与温度的关系
蒸汽本身是惰性气体,可以置换着火房间的氧气,达到窒息灭火的效果。同时热烟气在混合了蒸汽以后也变得不再易燃。

水滴大小对灭火也有很大影响
合适最重要
水滴大小对我们灭火的效率也大有关系。
微信图片_20190909164925.jpg

如果是直接进攻,也就是说对着起火物直接射水,那么我们的目的是为了覆盖着火物表面,阻止热解从而最终将火扑灭。那么如果水滴过小,那么在到达燃烧物表面可能就已经蒸发,就达不到我们的目的了。所以一般直击火点我们要的水滴一般都是较大,这也就是我们直击火点为什么会选择直流水枪的原因,其中考虑的一个方面就是水滴较大,可以实现有效覆盖。

那么如果是用来冷却热烟气呢?
如果水滴非常小,它们离开喷嘴后很快就会蒸发掉,只能冷却离消防员最近的那层烟气。
如果水滴太大,它们会通过烟气层而不完全蒸发。有些可能会撞到天花板,在那里蒸发,吸收天花板的热量。
另一种可能性是它们掉到地上,在这种情况下,它们将第二次穿过烟气层。
消防专家Grimwood Paul认为0.3毫米是液滴的理想尺寸。这种大小的液滴足够大,能够渗透到热烟中,同时又足够小,容易蒸发。

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admin
小编
发表于 2019-09-10 17:08:58 | 显示全部楼层
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感谢科普知识
普宁消防
楼主| 发表于 2019-09-11 17:21:26 手机发帖 | 显示全部楼层



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心魂

发表于 2019-09-12 10:31:54 | 显示全部楼层
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感谢科普知识。
pnzcl

发表于 2019-09-13 19:13:17 | 显示全部楼层
安全知识很重要
cklu231

发表于 2019-09-14 11:28:22 | 显示全部楼层
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