摘要：通過對消防炮管內流體運動規律的探討和理解，深入了解消防炮流體運動的特點，結合消防炮制造工藝，對消防炮的設計原理進行探索，供消防炮設計、使用、工程應用參考。
　　關鍵詞：消防炮，流體控制
　　消防炮管內流體運動過程屬于水動力學的范疇。水動力學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。雷諾數可以讓我們準確表達流體的層紊流狀態。當Re為雷諾數，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雷諾數與流體狀態

　　　一消防炮在消防領域應用的現狀
　　消防炮是全球消防領域普遍應用的消防裝備，作為一種有效的噴射滅火劑為主要功能的消防裝備。消防炮在滅火領域有著廣泛應用。由于消防炮是一種定向性滅火設備，所以對消防炮的靈活機動性能有一定要求。水平回轉、俯仰角度、直流噴霧的水流狀態調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射流滅火的一種消防器材裝備，在消防救援、滅火和工程領域用途廣泛且重要。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，使滅火劑準確擊中火災區，實現滅火劑的滅火效果。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

　　消防滅火救援中應將流量大、射程遠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意義，所以流量大、射程遠的消防炮是消防產品中有巨大開發潛力的消防裝備。
　　工業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)消防炮管設計的原理和作用
　　為了使消防炮具有水平回轉、俯仰的功能，常用消防炮的炮管制作成“S”或“U”形，在消防炮管內劇烈運動的流體作高雷諾數的湍流運動，流體微團運動的隨機性引起了強烈的動量、熱量和質量的輸運。但湍流的傳遞速率比層流高幾個數量級，這種劇烈的動量、熱量和質量的輸運，對消防炮要求遠射程的性能具有重要意義。消防炮的彎管狀促使炮管內流體在彎曲的管道內側形成渦流，從而產生連續性的漸變流和急變流，使這種傳輸具有較強的動能。
　　同其他流體傳輸設備一樣，消防炮內壁光滑度是影響消防炮射程、流量的重要因素，消防炮在流道內通常通過涂漆、打磨等工藝增強光滑度，使消防炮性能更優良。國外消防炮生產企業常采用電泳涂裝工藝對消防炮管內部表面進行處理，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、利用電化學原理、使涂料沉積于被涂物表面而達到涂裝的目的。我國已經形成了較好的電泳涂裝工藝水平和一些專業從事電泳涂裝的生產企業，消防炮生產企業應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
　　在消防炮管內流動的流體，存在著邊界層的現象。安裝整流器和助流片可以顯著控制邊界層的發展，使整個流道截面積渦流均勻分割，改善整體的均勻性能，有文獻指出：流道內設置整流器和助流片的水炮炮座比未設置整流器和助流片的炮座其射程可增加6-10%。[4]
　　我國生產的消防炮，以以下兩種整流器(圖2)居多，國外有些消防炮生產企業產的消防炮在接近噴頭的炮管中設置三棱形流道，使整流效果更加明顯。[5]

　　三消防炮噴頭在消防炮中的應用
　　消防炮噴頭(圖3)是最終實現射流的部位，是流體輸送過程中的關鍵部位。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流動流體的流線始終保持平行有著重要的關系，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的射擊效果。
　　消防車(泵)→水帶→消防炮(噴頭)→滅火區域
　　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]
　
　　四消防炮的主要發展方向
　　消防炮正朝著無人操作、人性化和小型化方向發展，這些年涌現的遠控消防炮滅火系統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，實現遙控操作，以達到撲滅火災和有效保護人員生命安全的目的。
　　中國科技大學火災重點實驗室研制的數控消防水炮改變了大空間建筑內設置消防滅火系統的問題；越來越多的石油化工企業、油品運輸碼頭、油品存貯倉庫在選用固定消防炮滅火系統；我國工程建設部門和消防科研機構在2003年頒布實施了《固定消防炮滅火系統設計規范》；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，消防炮都正在顯示出更加重要的作用。
　　參考文獻
　　[1]江宏俊.流體力學.[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消防炮的發展方向[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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