摘要：通過對消防炮管內(nèi)流體運動規(guī)律的探討和理解，深入了解消防炮流體運動的特點，結(jié)合消防炮制造工藝，對消防炮的設(shè)計原理進(jìn)行探索，供消防炮設(shè)計、使用、工程應(yīng)用參考。
　　關(guān)鍵詞：消防炮，流體控制
　　消防炮管內(nèi)流體運動過程屬于水動力學(xué)的范疇。水動力學(xué)主要研究理想流體運動、粘性液體運動和空泡流等，而這些在消防炮中均有不同程度的存在。雷諾數(shù)可以讓我們準(zhǔn)確表達(dá)流體的層紊流狀態(tài)。當(dāng)Re為雷諾數(shù)，d為管徑，w為流速，ρ為流體密度，μ為流體粘度時，
　　Re＝dwρ/μ[1]
　　表1雷諾數(shù)與流體狀態(tài)

　　　一消防炮在消防領(lǐng)域應(yīng)用的現(xiàn)狀
　　消防炮是全球消防領(lǐng)域普遍應(yīng)用的消防裝備，作為一種有效的噴射滅火劑為主要功能的消防裝備。消防炮在滅火領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。由于消防炮是一種定向性滅火設(shè)備，所以對消防炮的靈活機動性能有一定要求。水平回轉(zhuǎn)、俯仰角度、直流噴霧的水流狀態(tài)調(diào)整是消防炮的三個基本性能。
　　表2消防炮的分類

　　消防炮是將有壓流通過炮管而實現(xiàn)射流滅火的一種消防器材裝備，在消防救援、滅火和工程領(lǐng)域用途廣泛且重要。消防炮將流體集中，借助消防泵或其他增壓裝置使流體具有動能，使滅火劑準(zhǔn)確擊中火災(zāi)區(qū)，實現(xiàn)滅火劑的滅火效果。消防炮通常由炮座部件、噴射部件和操作部件三部分組成。[2]
　　表3消防炮的組成部件及其作用、性能

　　消防滅火救援中應(yīng)將流量大、射程遠(yuǎn)的消防炮作為一種重要的滅火裝備，由于它的這種性能對消防人員實施滅火救援具有保護(hù)意義，所以流量大、射程遠(yuǎn)的消防炮是消防產(chǎn)品中有巨大開發(fā)潛力的消防裝備。
　　工業(yè)制造和消防救援部門常用性能曲線來描述消防炮在一定條件下表現(xiàn)出的性能(圖1)：
　　圖1消防炮性能曲線
　　
　　二彎曲的消防炮管對流體的影響
　　(1)消防炮管設(shè)計的原理和作用
　　為了使消防炮具有水平回轉(zhuǎn)、俯仰的功能，常用消防炮的炮管制作成“S”或“U”形，在消防炮管內(nèi)劇烈運動的流體作高雷諾數(shù)的湍流運動，流體微團(tuán)運動的隨機性引起了強烈的動量、熱量和質(zhì)量的輸運。但湍流的傳遞速率比層流高幾個數(shù)量級，這種劇烈的動量、熱量和質(zhì)量的輸運，對消防炮要求遠(yuǎn)射程的性能具有重要意義。消防炮的彎管狀促使炮管內(nèi)流體在彎曲的管道內(nèi)側(cè)形成渦流，從而產(chǎn)生連續(xù)性的漸變流和急變流，使這種傳輸具有較強的動能。
　　同其他流體傳輸設(shè)備一樣，消防炮內(nèi)壁光滑度是影響消防炮射程、流量的重要因素，消防炮在流道內(nèi)通常通過涂漆、打磨等工藝增強光滑度，使消防炮性能更優(yōu)良。國外消防炮生產(chǎn)企業(yè)常采用電泳涂裝工藝對消防炮管內(nèi)部表面進(jìn)行處理，電泳涂裝工藝后的零部件具有高光潔度、漆膜不容易脫落、耐腐蝕等優(yōu)點[3]，對消防炮管的流體運動具有很好的作用。電泳涂裝是：將分散于水中的涂料、利用電化學(xué)原理、使涂料沉積于被涂物表面而達(dá)到涂裝的目的。我國已經(jīng)形成了較好的電泳涂裝工藝水平和一些專業(yè)從事電泳涂裝的生產(chǎn)企業(yè)，消防炮生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)將這一工藝作為消防炮加工的重要手段。
　　(2)整流器和助流片的作用
　　在消防炮管內(nèi)流動的流體，存在著邊界層的現(xiàn)象。安裝整流器和助流片可以顯著控制邊界層的發(fā)展，使整個流道截面積渦流均勻分割，改善整體的均勻性能，有文獻(xiàn)指出：流道內(nèi)設(shè)置整流器和助流片的水炮炮座比未設(shè)置整流器和助流片的炮座其射程可增加6-10%。[4]
　　我國生產(chǎn)的消防炮，以以下兩種整流器(圖2)居多，國外有些消防炮生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)的消防炮在接近噴頭的炮管中設(shè)置三棱形流道，使整流效果更加明顯。[5]

　　三消防炮噴頭在消防炮中的應(yīng)用
　　消防炮噴頭(圖3)是最終實現(xiàn)射流的部位，是流體輸送過程中的關(guān)鍵部位。噴頭直接決定了消防炮出水射流的作用：消防炮射程與水流在炮管內(nèi)流動流體的流線始終保持平行有著重要的關(guān)系，始終保持平行流線和水流的勻速流動，可以顯著增加消防炮的射程和消防炮在直流狀態(tài)的射擊效果。
　　消防車(泵)→水帶→消防炮(噴頭)→滅火區(qū)域
　　由消防水炮口射出的射流分為密集射流、開花射流和噴霧射流三種。[6]
　　
　　由消防水泡口射出的射流分為密集射流、開花射流和噴霧射流三種。[6]
　
　　四消防炮的主要發(fā)展方向
　　消防炮正朝著無人操作、人性化和小型化方向發(fā)展，這些年涌現(xiàn)的遠(yuǎn)控消防炮滅火系統(tǒng)和水力搖擺炮都試圖使人們從煩瑣和危險的手動操作中解脫出來，實現(xiàn)遙控操作，以達(dá)到撲滅火災(zāi)和有效保護(hù)人員生命安全的目的。
　　中國科技大學(xué)火災(zāi)重點實驗室研制的數(shù)控消防水炮改變了大空間建筑內(nèi)設(shè)置消防滅火系統(tǒng)的問題；越來越多的石油化工企業(yè)、油品運輸碼頭、油品存貯倉庫在選用固定消防炮滅火系統(tǒng)；我國工程建設(shè)部門和消防科研機構(gòu)在2003年頒布實施了《固定消防炮滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》；消防炮在消防車上的功能也越來越完善。無論是滅火救援和工程建設(shè)，消防炮都正在顯示出更加重要的作用。
　　參考文獻(xiàn)
　　[1]江宏俊.流體力學(xué).[M]北京.高等教育出版社.1990
　　[2][3]浦小海.從國外消防炮的特點看國產(chǎn)消防炮的發(fā)展方向[A].公安部上海消防研究所論文集（2003）[C].144-145
　　[4]王永福.消防炮射程的影響因素[A].公安部上海消防研究所

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