1、 Tel: 2068569(O); Email: 火场供水的要求火场供水的要求1、作业2、实验报告（前两项占总成绩10%）3、期末考试占总成绩90%火场供水解决的问题火场供水解决的问题1、制定灭火预案2、火灾现场供水指挥3、灭火总结本书讲解共有六章本书讲解共有六章第一章第一章 压力损失计算压力损失计算第二章第二章 火场供灭火剂器材常用技术数据火场供灭火剂器材常用技术数据第三章第三章 火场供水方法火场供水方法第四章第四章 火场供灭火剂力量的计算火场供灭火剂力量的计算第五章第五章 火场供水组织指挥火场供水组织指挥第六章第六章 信息技术在火场供水中的应用信息技术在火场供水中的应用实际主要解决实际主要2、解决 1 1 火场消防车数量火场消防车数量 火场战斗车数量 火场供水车数量 2 2 火场供水计划火场供水计划火场供水课程地位 消防技术装备火场供水 战术火场供水课程的学习方法 1.火场供水课程的特点 (1) 实践性强 (2) 理论性强 (3) 专业性强 2.学习方法 (1) 掌握基本概念、公式 (2) 理论与实践相结合一、流动形态的判别标准一、流动形态的判别标准雷诺数雷诺数1-1 管道、水带水头损失计算管道、水带水头损失计算二、能量损失的两种形式二、能量损失的两种形式三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算 水在管道内流动，由于水分子之间、3、水分子与管壁之间有摩擦，造成水的能量损失。在层状态下，水的摩擦损失（水头损失）较小，水头损失与流速的一次方成正比。当水流的流速超过临界流速，处于紊流状态时，水头损失大大增加，此时水头损失与流速的二次方成正比。雷诺通过试验得知，由层流变成紊流的原因，同管内的流速、管道（水带）的直径和液体的粘滞系数有关。 一、流动形态的判别标准一、流动形态的判别标准雷诺数雷诺数一、流动形态的判别标准一、流动形态的判别标准雷诺数雷诺数VvdRe式中：Re雷诺数，由层流变紊流时的雷诺数 称为临界雷诺数，其值为2300； v流速，m/s； d管道直径，m； V液体的粘滞系数（见表1-1-1）。二、能量损失的两种形式二、4、能量损失的两种形式 把液体的能量损失分为沿程能量损失和局部能量损失两种形式。 1、沿程能量损失 液体在过水断面的大小、形状、方向都不改变的管道中作均匀流动时，液体所受的阻力只有沿程不变的切应力，克服这种阻力做功而产生的能量损失为沿程能量损失，用hf表示。 2、局部能量损失 液体流动的固体边界如果在局部发生急剧的变化（大小、形状、方向等）， 将产生相对集中的能量损失，称之为局部能量损失，用hj表示。 恒定流能量方程恒定流能量方程(伯努利方程伯努利方程)P1V12Z12g+r+=P2V22Z22g+r+ h1-2z z是对基准面的位置高程，称为是对基准面的位置高程，称为位置水头位置水头p/p/表示5、测压管高度，习惯上称为表示测压管高度，习惯上称为压强水头压强水头v v2 2/2g /2g 称为称为流速水头流速水头 z+(p/)z+(p/)（v v2 2/2g/2g）称为）称为总水头总水头 h h1 12 2称为称为水头损失水头损失三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式 1、沿程能量损失的计算公式 消防管道、水带内的水头损失与下述因素有关。 设水在截面积相等的管道内作稳定流动；如图所示 。假定： v水的平均流速，m/s; F截面积，m2，常数; S截面上湿周长度，m；L管段长度，m（即I、II两断面间的距离）；R水的容重，Kg /m3管轴与6、水平面成的角度，度；Z1截面I重心的高度，m；Z2截面II重心的高度，m； 三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式 由于截面面积为恒定，同时水流是连续的，即：v常数 按力学分析可知，当一物体在静止时或作等速运动时，作用在这物体上的力处于平衡状态。 取截面I至II间的管段，设作用于截面I上的平均压力为p1，则作用于截面I左方的总压力为： P1p1FP1与截面I垂直，即与管轴平行，方向与水流方向相反。三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式 设作用于截面II上的平均压力为p2，则作用于截面II右方的总压力为： P2p2F P2与管轴平行，但方向与水流方向相同。 水流的体积等于FL，其重量7、W（Kg）为： W=rFL 力作用于液柱的重心，方向系垂直向下。 三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式 当水流动时，由于水的粘滞性及管壁的粗糙度，而有阻力产生。以0代表水与管壁每单位接触面上的阻力（Kg /cm2）。接触表面等于周长与长度的乘积。以T表示阻力（Kg），则 T=0SL 式中S为周长。 此力与管轴平行，但与流动方向相反。三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式 上述作用于水柱上所有的力均处于平衡状态，即沿管轴方向所有的力的投影等于零。 P1-P2-T-Wsin=0 （p1-p2）F=0SL-rFLsin=0三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式但sin ，代入上式8、，则得： （p1-p2）F+rF(Z1-Z2)= 0SLLZZ12两边除以rF，则 对I、II两断面作伯诺里方程式，得： 由于两断面是等断面，故，v1=v2，则：将公式（1）与（2）比较，并将hf代入公式（1），得： ) 1 (02121LFSrZZrppfhrpZgvrpZgv2222112122) 2(2121ZZrpphf三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式)3(0LFSrhf水流截面积与湿周之比为水力半径R，即： ，由此得 ，代入公式(3)。 消防管道为圆形截面，则 圆形管的水头损失： RSFRFS1LrRhf04222DrrrSFR)4(40LrDhf三、能量损失的计算公式三9、、能量损失的计算公式试验证明： 而 ，则 代入公式（4）。则得管道和水带（圆形截面）的水头损失为： 2081vgr2081vgr)5(22gvDLhf 式中：摩擦系数，取决于管道、水带壁的粗糙度； D管道和水带的直径，米； 三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式 公式（5）指出，水带和管道的压力损失与管道、水带的粗糙度、长度、直径以及水的流速有关。与管道、水带内的水压大小无关。式中：摩擦系数，取决于管道、水带壁的粗糙度； D管道和水带的直径，米； v平均流速，米/秒； g重力加速度，米/秒； L水带长度，米； 流速水头，米水柱。 2、局部能量损10、失的计算公式 局部能量损失的计算公式在这里不做推导，但为计算方便，人们把局部能量损失的计算公式也写成了流速水头倍数的形式，即 ) 6 (22gvhj三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式 3、能量损失的计算公式 一个恒定流动的总机械能损失应等于各流段沿程能量损失和所有局部能量损失之河，即 )7(jfwhhh三、能量损失的计算公式三、能量损失的计算公式0jhfhPd （一） 水带水头损失 若在消防水带两端安上压力表，当水流过水带时，可以观测到进口处压力表上指示的压力大，末端压力表上指示的压力小，可见水流过水带有水头损失（压力损失）。实验说明，水带的压力损失大小与水带的内壁光滑程度、长度、直11、径以及流量有密切关系。 水带压力损失可按公式（8）计算。 水带内的流速为 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算)8(Q式中：v水在水带内的流速，米/秒；Q水在水带内的流量，米3/秒；水带截面积，米2。将上式v和代入公式 得 gvDLhf22 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算)9(216522LDQghf 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算 从公式（9）中可以看出，水带的压力损失与水带的粗度、水带长度成正比例，与流量平方成正比例，水带直径的5次方成正比例。 设 ，则公式（9）成为 以代替 ，则 若L =S，则水带水头损失公式为 gK2162)10(52L12、DQKhf5DK)11(2LQhf)12(2SQhf 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算水头损失水头损失 水流流过水带的能量变化。水流流过水带的能量变化。1、单条水带水头损失的计算公式、单条水带水头损失的计算公式 水平铺设水平铺设Pdx = Pd + PxPdx 每条水平铺设的水带的水头损失，每条水平铺设的水带的水头损失，104Pa 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算1、Pdx = Pd + PxPd = SQ2S是水带的阻抗系数是水带的阻抗系数Q是水带内的流量，单位是水带内的流量，单位 L/sPx 是水平铺设水带的修正系数。是水平铺设水带的修正系数。中压时取中压时13、取 0.5104 Pa常压时取常压时取 0 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算 直径类型50658090胶里水带0.150.0350.0150.008麻质水带0.300.0860.030.016 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算例：D65mm胶里水带，流量6.5L/s，水带阻抗系数0.035，计算其水头损失？解：Pdx=Pd+Px Pdx=Pd+Px =0.035=0.0356.56.52 2+0=1.48(10+0=1.48(104 4pa)pa) 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算垂直铺设低压水带，每条水带的，可按下式计算。 垂直铺设垂直铺设Pd14、y = Pd + Py式中：式中：PdyPdy是每条水带的压力损失是每条水带的压力损失10104 4pa pa ； Py Py 是垂直铺设水带修正系数。仅适于中低是垂直铺设水带修正系数。仅适于中低压消防车，一般取值为压消防车，一般取值为1 110104 4papa。 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算例：沿窗口垂直铺设例：沿窗口垂直铺设D65mmD65mm胶里水带，铺设水带胶里水带，铺设水带系数系数0.80.8，流量，流量6.5L/s6.5L/s，水带阻抗系数，水带阻抗系数0.0350.035，计，计算其水头损失。算其水头损失。 解：解： Pdy= Pd+Py Pdy= Pd+P15、y = 0.0035 = 0.00356.56.52 2+0 +0 =1.48(10 =1.48(104 4pa)pa) 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算水带水带系统系统的水的水头损头损失失串联串联系统系统并联并联系统系统水平铺设水平铺设垂直铺设垂直铺设水平铺设水平铺设垂直铺设垂直铺设压力损失叠加法压力损失叠加法阻力系数叠加法阻力系数叠加法混联混联系统系统 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算2、水带串联系统水头损失的计算方法、水带串联系统水头损失的计算方法PD = Pdx1 + Pdx2 + +Pdxn 水平铺设的串联系统水平铺设的串联系统PD = i=1nPdx16、i 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算PD = i=1nPdxi= Pdx1 + Pdx2 + +Pdxn= ( ) Q2 + i=1nK ii=1nPx 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算PD = i=1nPdxi= ( ) Q2 + i=1nK ii=1nPx= nkQ2 +npx 阻力系数叠加法阻力系数叠加法压力损失叠加法压力损失叠加法=npdx= k总总Q2 +npx 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算 水平铺设的串联系统水平铺设的串联系统PD = i=1nPdxi= ( ) Q2 + i=1nK ii=1nPxPD 四、水带系统水头损失计算四17、、水带系统水头损失计算水平铺设水平铺设 1盘盘 D65胶里水带，胶里水带，1 盘盘D80胶里水带，胶里水带，水带过水流量水带过水流量6.5 L/s，计算其水头损失。，计算其水头损失。D65 胶里胶里D80胶里胶里PD = i=12Pdxi= K1Q2+Px+K2Q2+Px= 0.0356.52+0+0.0156.52+0= 2.11 (104Pa)（K K1 1+K+K2 2）Q Q2 2 垂直铺设的串联系统垂直铺设的串联系统PD = i=1nPdyi 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算PD = i=1nPdyi=K1Q2+Py+K2Q2+Py+ +KnQ2+Py=( )Q2+n18、Py i=1nK i 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算沿窗口垂直串联铺设沿窗口垂直串联铺设1 1盘盘 D65 D65 胶里水带，胶里水带，1 1盘盘D65 D65 麻质水带，过水流量麻质水带，过水流量 6.5L/s6.5L/s，计算其水头损失。，计算其水头损失。D65胶里胶里D65麻质麻质PD = i=12Pdyi=K1Q2+Py+K2Q2+Py=0.0356.52+0+0.0866.52+0= 5.11 (104Pa)3、水带并联系统水头损失的计算方法、水带并联系统水头损失的计算方法 水平并联铺设水平并联铺设 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算3、水带并联系统水19、头损失的计算方法、水带并联系统水头损失的计算方法 水平并联铺设水平并联铺设 各支线铺设情况完全相同各支线铺设情况完全相同各支线铺设的是同型、同材质、等长的水带各支线铺设的是同型、同材质、等长的水带 ql支支 = Q / n此时，整个并联系统的水头损失等于任意此时，整个并联系统的水头损失等于任意一条支线的水头损失。一条支线的水头损失。 各支线铺设情况完全相同各支线铺设情况完全相同此时，整个并联系统的水头损失等于任意此时，整个并联系统的水头损失等于任意一条支线的水头损失。一条支线的水头损失。K支支1 = K支支2 = K支支3PD= PD支支1= PD支支2= PD支支3 ql支支 = Q / n20、 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算消防车两侧水泵出口各水平铺设消防车两侧水泵出口各水平铺设 1 条条 3D65 胶里水胶里水带支线，合并后接带支线，合并后接 QJ32 移动式带架水枪，水枪工作移动式带架水枪，水枪工作压力压力 55104 Pa，流量，流量 26L/s，计算并联系统的水，计算并联系统的水头损失。头损失。3D65 胶里胶里3D65 胶里胶里PD= PD支支1= PD支支2K支支1 = K支支2 = K支1ql支2+Px13D65 胶里胶里3D65 胶里胶里PD= PD支支1= PD支支2K支支1 = K支支2 ql支支 = Q / n= 26 / 2= 13 (L/21、s)PD= PD支支1= 17.745 (104Pa) 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算 各支线铺设情况不完全相同各支线铺设情况不完全相同把各支路组成的整个并联系统看作一个整体来计算把各支路组成的整个并联系统看作一个整体来计算PD = KDQ2+i=1nPxiKD是整个并联系统是整个并联系统总的阻抗系数总的阻抗系数PD = KDQ2+i=1nPxiKD是整个并联系统是整个并联系统总的阻抗系数总的阻抗系数KD1=i=1nK支支i1?K支支 支线的阻抗系数支线的阻抗系数n 支线的数量支线的数量 各支线铺设情况不完全相同各支线铺设情况不完全相同PD = KDQ2+i=1nPxiKD122、=i=1nK支支i1消防车两侧水泵出口，一出口铺设消防车两侧水泵出口，一出口铺设 2D65 胶里胶里水带，另一出口铺设水带，另一出口铺设 2D65 麻质水带，合并后麻质水带，合并后接接 QJ32 移动式带架水枪，水枪的工作压力为移动式带架水枪，水枪的工作压力为 55104Pa，流量，流量26L/s，计算并联系统的水头，计算并联系统的水头损失。损失。2D65 胶里胶里2D65 麻质麻质KDKD1=i=12K支支i12D65 胶里胶里2D65 麻质麻质=K支支11+K支支21=120.035120.086+2D65 胶里胶里2D65 麻质麻质KD1=120.035120.086+= 6.19KD 23、= 0.0262D65 胶里胶里2D65 麻质麻质PD = KDQ2+i=1nPxi= 0.026262 + 0= 17.58 (104Pa) 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算 垂直并联铺设垂直并联铺设 各支线铺设情况不完全相同各支线铺设情况不完全相同 各支线铺设情况完全相同各支线铺设情况完全相同4、水带混联系统水头损失的计算、水带混联系统水头损失的计算o干线接分水器P PD D=P=PD D干干+P+PD D支支式中： PD是串、并联混合系统的压 力损失，104pa ； PD干是每条干线水带的压力损 失，104pa ； PD支是任一支线每条水带的压 力损失，104pa。 四、24、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算4、水带混联系统水头损失的计算、水带混联系统水头损失的计算o双干线接集水器PD=PD干干+PD支支 = k总总Q2 =(k支支+k干干)Q2 =(k1/n2+k干干)Q2 =(k2/n2+k干干)Q2式中：PD是串、并联混合系统的压力损失， 104pa ； K总是串、并联混合系统的总阻抗系数； Q是串、并联混合系统的流量，L/s; K支是支线并联系统（任一条）的阻抗系 数； K干是干线串联系统的阻抗系数； K1 、K2是支线各线的阻抗系数。 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算水泵出口接水泵出口接 3D65 胶里水带干线，利用胶里水带干线25、，利用 2 分水，出分水，出 2 条条 2D65 胶里水带支线，出胶里水带支线，出 2 支支SK15 m的的19 水枪，水枪流量水枪，水枪流量6.5 L/s，计算混联系统的水头损失。，计算混联系统的水头损失。 3D65 胶里胶里2D65 胶里胶里2D65 胶里胶里1919PD = PD干干 + PD支支3D65 胶里胶里2D65 胶里胶里2D65 胶里胶里1919PD = PD干干 + PD支支PD干干 = i=13Pdxi= 30.035(6.52)2+0 = 17.745 (104Pa) 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算3D65 胶里胶里2D65 胶里胶里2D65 胶里胶里26、1919PD = PD干干 + PD支支PD支支= 2(0.0356.52+0)= 2.958 (104Pa)PD = PD干干 + PD支支= 17.745 + 2.958= 20.7 (104Pa)例：消防车接2条支线，每条支线为5条直径65mm胶里水带,集水器前接1条直径65mm胶里水带,出1支口径25mm水枪，流量15.2L/s,计算水带系统压力损失是多少？5D651D65解：k1 =k2=0.0355=0.175 k干=0.035 k支= k1/n2= k2/n2=0.175/22=0.044 PD= (k支+k干)Q2 =(0.044+0.035)15.22=18.25(104pa27、)o火场供水时，由于消防车型号各不相同，消防车配备水带也各不相同，水带干线最好铺设大口径水带，这样就会使系统水头损失为最小。o不同型、不同径水带混联系统的压力损失也可以用压力损失叠加法和阻力系数计算法。 四、水带系统水头损失计算四、水带系统水头损失计算例：消防车接2条支线，一条支线为5条D65胶里水带,另一条支线为5条D65麻质水带，集水器前接1条D80胶里水带,出1支口径25mm水枪，流量15.2L/s,计算水带系统压力损失是多少？ 解：解：k k1 1 =0.035 =0.0355=0.175 5=0.175 k k2 2= 0.086= 0.0865=0.43 k5=0.43 k干干=028、.015=0.015 P PD D= (k= (k支支+k+k干干)Q)Q2 2 =(0.065+0.015) =(0.065+0.015) 15.215.22 2=18.48(10=18.48(104 4pa)pa) k k支支=0.065=0.065橡胶吸水管的水头损失ohfkQ2 式中hf每2米长吸水管水头损失，（104Pa）米水柱； Q流过吸水管的水量，L/s； K橡胶吸水管的阻抗系数， 吸水管直径吸水管直径（mmmm）65657575100100K K值值0.002560.002560.001160.001160.000260.00026橡胶吸水管阻抗系数表橡胶吸水管阻抗系数表第二节29、第二节 水锤作用水锤作用 o 1. 1.定义：有压力的水，在管道、水带内流定义：有压力的水，在管道、水带内流动时，由于消防阀门、消火栓、水枪等的迅动时，由于消防阀门、消火栓、水枪等的迅速关闭或消防车轮跨压水带等作用，使管道、速关闭或消防车轮跨压水带等作用，使管道、水带内的水流瞬时停止流动，造成在管道、水带内的水流瞬时停止流动，造成在管道、水带内的水压瞬时升高。升高的压力对管道、水带内的水压瞬时升高。升高的压力对管道、水带或单向阀等的作用，如锤击一样，这种水带或单向阀等的作用，如锤击一样，这种现象称为水锤作用。现象称为水锤作用。 o2.2.危害：由于水锤作用，管道或水带内增加危害：由于水锤作用，30、管道或水带内增加的压力可达几个或至几百个大气压力，导致的压力可达几个或至几百个大气压力，导致管道、水带的破裂，影响火场供水。管道、水带的破裂，影响火场供水。 水锤作用水锤作用o3 3、分类：完全水锤、分类：完全水锤 ；不完全水锤；不完全水锤 Lt2式中：式中：L L为管道、水带长度，米；为管道、水带长度，米；为冲击波传递速度，米为冲击波传递速度，米/ /秒）秒） Lt2称为不完全水锤，又称间接水锤称为不完全水锤，又称间接水锤。 称为完全水锤。称为完全水锤。o完全水锤H水锤瞬时升高的压力，米水柱； 冲击波传递速度，米/秒，直径在200毫米以下的钢管、铸铁管1200米/秒；直径超过200毫米的钢管31、、铸铁管1435米/秒；新的水带80米/秒；旧的水带120米/秒； v水锤前管道、水带内平均流速，米/秒； g重力加速度，g9.81米/秒2水锤作用水锤作用 gvH水锤作用水锤作用o不完全水锤 H水锤升高压力，米水柱； 冲击波传递速度，米/秒； v水在管道内的流速，米/秒； L管道、水带长度，米； t关闭时间，秒；LtLgvH例题：有一消防给水铸铁管道，直径为例题：有一消防给水铸铁管道，直径为150150毫米，毫米，消防时流速为消防时流速为2.52.5米米/ /秒，关闭阀门的时间为秒，关闭阀门的时间为2 2秒钟，秒钟，管道长度为管道长度为200200米，试求水锤瞬时升高压力。米，试求水锤瞬时升高压力。o1、鉴别水锤性质 阀门关闭时间为2秒，大于0.333秒，则属不完全水锤。}