水枪反作用力计算

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水枪反作用力计算

文章摘要：

一、根据力学原理1、 根据牛顿力学定律，水枪反作用力大小：F=ma （1）式中 F—反作用力（N）。水枪喷口平均水流速度2（m/s）。喷口断面面积ω（m2）。当水流由水龙带经水枪渐缩部分到水枪喷口，整个过程水流流态复杂 ，为简化计算，忽略水枪水头损失,并且以平均流速代替实际水流..

" 水枪

" 反作用力

" 计算

" 喷口

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一、根据力学原理

1、 根据牛顿力学定律，水枪反作用力大小：

F=ma （1）

式中 F—反作用力（N）；

m—质量（kg）；

a— 加速度（m/s2）。

2、 水的容重为 （1000kg/m3）；

水龙带内平均水流速度为 1（m/s）；

水枪喷口平均水流速度 2（m/s）；

喷口断面面积ω（m2）；

加速时间t（s）。

当水流由水龙带经水枪渐缩部分到水枪喷口，整个过程水流流态复杂 ，为简化计算，忽略水枪水头损失,并且以平均流速代替实际水流各质点变化流速。由于过流断面逐渐减小，水流流速沿程增加。平均流速由 1增加到 2 ，水流势能转化为动能，势能做功。平均流速由 1增加到 2所用时间为加速时间t，由运动学定律，得平均加速度为：

a= （2）

在加速时间t内水枪出流的水量由下式计算：

m= （3）

3、 把（2）、（3）式代入（1）式得：

F= （4）

=

= （5）

式中 F—反作用力（N）；

P—水枪喷口处计算水压（m）[同水枪水力计算公式中Hq]；

d—水枪喷口直径（mm）；

D—水龙带直径（mm）。

4、 反作用力F的单位为（kg）时的计算公式：

F`= （6）

式中 P—水枪喷口处水压（m）；

d—水枪喷口直径（mm）；

D—水龙带直径（mm）。

ω—喷口断面面积ω（m2）

二、 根据水力学恒定总流的动量方程

1、 根据作用在总流上的外力的动量定理

∑F= （7）

式中 取动量修正系数 = =1，

其余各符号意义同式（1）～（4）。

2、 为简化计算，认为各质点对水枪喷口的反作用力垂直于喷口断面， ，则（7）式变为：

F= （8）

三、 结论

比较根据力学原理推导的公式，可知式（8）与式（4）完全相同。即根据力学原理和根据水力学恒定总流的动量方程所推导的水枪反作用力计算公式相同。

另外，在由力学原理推导的过程中，假定水流为理想液流，并且以平均流速来简化计算；由水力学恒定总流的动量方程推导过程中取动量修正系数 = =1可知，上述推导公式计算结果与实际情况有一定出入，故为近似计算。

1、 在实际工程中，用于手提式消防水枪反作用力计算时，可用式（6）。

2、 在计算消防云梯、水炮的强度和稳定性时，按下式计算偏于安全：

F=

式中 F—水枪反作用力（kg）；

—水的容重（1000kg/m3）；

ω—喷口断面面积ω（m2）；

P—水枪喷口处水压（m）。

参考书目：

1、《消防给水》—朱吕通 着 1980年 9 月版

2、《水力学》—教材

作者: ：you-zi-ru-feng