火灾中，造成人员伤亡的首要原因是火场产生的大量烟雾。研究表明烟气对人体的危害主要有：

1 . 降低能见度，影响逃生与救灾；

2.浓烟造成人心理上恐慌；

3.大量烟粒子进入呼吸道阻塞呼吸器官，使人窒息；

4.烟气使人灼伤；

5.缺氧，火场中的烟气会大大降低火场中空气的氧含量;

6.毒害，烟气中含有一氧化碳、二氧化硫、氢氰酸等有毒气体。

同时，烟气对消防员的灭火救灾作业产生严重影响。因此，必须采取有效措施排除浓烟，减少高温有毒气体的危害。火场烟气温度过高，对固定排烟设施的正常工作造成影响，当温度高于2 8 0 °C 时，必须依靠消防部队的移动式排烟装备来实现快速排烟，从而使火灾现场的灭火救援、人员逃生得以顺利进行。目前，国内消防部队已经大量配备移动式排烟装备，但在不同火场条件下如何选用合适的移动式排烟装备，如何有效地运用该类装备进行火场排烟是消防部队面临的紧迫课题。消防水力排烟装备包括消防压力水源的水力驱动排烟机和消防水枪，因其动力容易获得和安全性好得到广泛应用。反力式水驱动排烟机结构简单，流量小，无须考虑回水循环的管路铺设问题，啧出的水雾可用于降温、吸热、稀释和消烟，对此的研究具有现实意义。

一、排烟机各种驱动方式的特点

( 一） 内燃机式

以内燃机为动力源，结构简单，机动性强，无需设置发电机或电缆，因此布置更迅速；其本身需要自带燃料，尤其是以汽油为燃料的内燃机在复杂的高温环境长时间工作有爆炸风险。汽油机作动力源的排烟机重量较轻，便于移动，但容易中途熄火和产生汽油泄漏、驱动噪声大、运行过程中产生有害的一氧化碳气体。柴油机作动力源的排烟机为内置式点火，与汽油机相比，防爆性能好，但自身重量较重，这给恶性火灾需长期作战带来较大工作负担，不利于需要经常移动的火场排烟。

( 二） 电动式

采用电机为动力源，体积小，重量轻，容易启动，能够快速投入火场和抢险救援战斗，排烟量大，噪声小，操作方便，虽然能够承受高温下的作业，但在没有电源的情况下无法使用，并且普通电机不能在易燃易爆场所使用，难以提供高动力。

( 三） 水力式

动力源为压力水，泵辅消防车是消防部队的必配装备，在火场获取压力水比较方便，并且，水驱动消防排烟机作为一种本安型的消防排烟设备还可以用于易燃易爆场所，与前两种相比有独特的优势。水力风机具有较好的耐高温性，可在高达2 5 0 C 的温度下工作，且不受闪点温度的影响。水驱动能够提供足够的能量，操作环境干净，重量轻，消防场合便于携带。典型的发动机多档功率工作模式分为三档：全功率模式（100°/。全功率）、经济模式（约8 5 % 。全功率）、轻载模式（约7 5 % 。全功率），但用水轮机取代电动机驱动风机，可以通过调节水压实现相应的功率模式，水力风机的压力范围一般在0 . 2 至0.7M P a ，只要连接消防接头，通过消防水带传递动力水，水力风机就能工作。而且水力风机具有较好的防爆性能，可用于驱除或输送易燃易爆的混合气体、蒸汽等有毒有害的危险性气体。消防部队常用的水力驱动排烟机根据驱动原理分两种形式：反力驱动式和冲击水轮式。当供水压力不高时，与冲击水轮式相比，反力式水力排烟机的风量大、排烟效果比较显著，且无回水循环问题，移动方便，机动性强，适用于允许水渍损失的排烟场合。

二、反力式水轮机的结构形式

反力式水力排烟机利用压力水作为动力，通过反力式水轮机的高速旋转，驱动风机产生风量，从而达到火场排烟效果，同时，压力水在啧□ 附近由于细水雾比较密集，而且速度较高，碰撞、破碎，水雾离开啧□ 后，在后场大功率风机的作用下朝火源运动，其间将会吸热蒸发。与较大液滴相比，较小水雾液滴容易随气流绕过障碍物流向燃烧区，较大液滴则由于具有较大质量，能够克服气流作用，经历蒸发过程而最终到达火源。这种情况下，细水雾起着水幕的作用，既阻挡了部分火焰的辐射，达到一定的灭火作用，又阻止了烟气向隧道外输送。水雾通过传导、对流、辐射和蒸发等过程吸收大量热量，降低了隧道内气体混合物的温度，同时产生大量的水蒸汽。水蒸气再向热烟气/空气混合物中扩散并与之混合，降低了烟气中可燃物、氧气的质量分数。雾滴和冷却后的气体混合物下降，并与后方随风力而来的水雾一起向火源运动。在湍流作用下，水雾颗粒会发生碰撞和破碎，形成新的水雾颗粒，从而达到排烟消烟的效果。

三、反力式水轮机的喷管形式

( 一）直管形喷管

直管形喷管由喷管主体与闷头构成。喷管主体内径2 0 m m ,外径2 6 m m ,管的一端由闷头封闭，附近开孔为喷水□ ，另一端与转子连接。此结构加工制造简单，便于拆卸安装，而且喷出的射流状态容易产生较细的水雾，其缺点是水流从转子进入喷管后在闷头附近产生撞击与漩涡，有较大的压力损失。

( 二）流线形喷管

流线型喷管流道呈流线型，流线型的设计以圆滑顺畅的流线体为主要形式，能有效减少水流动的阻力损失，但它的缺点是加工难度大，制造成本相对较高，性价比较差，而且喷出的射流形状规则，不太容易形成较细的水雾。

四、反力式水轮机的转子

转子是反力式水轮机的主要旋转部件。水力驱动的转子对局部阻力损失。结构上，轴端加工两道槽，一道安装O 形橡胶密封圈，另一道安装一轴用弹性挡圈对轴承进行限位。此结构工作时，工作介质沿空心轴轴向直接进入转子的腔体，由于不存在流通截面的改变，整个过程流体速度的改变比较温和，流体与内壁的冲击得到很大的改观，大大减少了漩涡区。虽然腔体的旋转运动也会导致内壁与流体的摩擦，但此结构腔体半径比方案一小，旋转半径小，相同转速下，此结构的摩擦较小。因此，整体而言方案二可以明显降低局部阻力损失，提高整机效率。

于支撑叶轮部件，传递力矩有重要的作用。转子呈圆筒状，其一端封闭，且轴端侧面径向均匀分布4 个螺纹孔（与喷管连接），水流沿着轴向进入，并从4 个通孔进入喷管。另一端径向均布9 个螺纹孔，并且与风叶、轴承压盖以螺栓连接，内侧以深沟球轴承为支撑。转子内壁与空心轴外壁存在一定间隙，并且用O形密封圈作为密封件。

五、反力式水轮机的空心轴

反力式水轮机的主轴为空心轴，该空心轴一方面通过轴承对整个转子、喷管及风叶组件起支撑作用，另一方面其中心孔道与转子及进水管一起组成反力式水轮机的流道。流道的水力性能对于水轮机的效率有直接影响，空心轴的结构大体上可分为以下两种：

结构方案一：

该方案采用一根‘‘盲孔形”的空心轴，其轴端不打穿，轴端径向均布4 只通孔，形成流道。结构上，轴端方便加工沟槽结构对转子进行轴向的限位。装配时可以将转子、叶轮总成及喷管一起装配为一个组件后和空心轴进行装配，拆装均比较方便，且，重心位置比较容易控制，经过合理的计算，可以只设置一个轴承对转子风叶喷管总成进行支撑，加工也较为简单。

其缺点是工作介质流过该流道时局部阻力损失较大，不利于反力式水轮机整机效率的提高。工作介质必须经由空心轴侧面的四个孔进入转子的腔体，流体存在较大的速度改变，在附近区域产生漩涡，进入腔体后流体又与其内壁发生碰撞；又由于在排烟机工作时，腔体本身在高速旋转，腔体内壁与工作介质发生摩擦，使得腔体内流体有一定的环向速度分量。这两方面因素导致腔体内工作介质的流动状态异常复杂，由于流体之间的相对运动，相邻流体微团之间的摩擦，机械能不可逆转地转换成热能，另外漩涡也会消耗掉部分机械能。

结构方案二：

该方案采用一根贯穿的通轴，空心轴内孔与进水管、转子组成流道，各连接部位较方案一更加统一，减少了局部阻力损失。结构上，轴端加工两道槽，一道安装O 形橡胶密封圈，另一道安装一轴用弹性挡圈对轴承进行限位。

此结构工作时，工作介质沿空心轴轴向直接进入转子的腔体，由于不存在流通截面的改变，整个过程流体速度的改变比较温和，流体与内壁的冲击得到很大的改观，大大减少了漩涡区。虽然腔体的旋转运动也会导致内壁与流体的摩擦，但此结构腔体半径比方案一小，旋转半径小，相同转速下，此结构的摩擦较小。因此，整体而言方案二可以明显降低局部阻力损失，提高整机效率。

六、风机叶轮与反力式水轮机的性能匹配

与大多数水轮机一样，反力式水轮机在额定工作压力、流量条件下有其特有的特性曲线，该曲线可以由专业的试验台测得。

根据测得的反力式水轮机特性曲线，我们可以明显的看到该款水轮机的最佳工作点位置，该工作点可以提供给我们最佳工作转速，该转速条件下对应的输出扭矩，整机效率等信息。

每一款风机叶轮在不同的转速条件下也表现出不同的工作特性，工作特性可以用一组特性曲线描述。

从该曲线中，我们可以得到每一个工作点所对应的效率，风量，风压，功率等信息，可以方便准确地找到该款风机叶轮的最佳工作点。

根据两组性能曲线，可以准确地选出与反力式水轮机性能匹配最好的风机叶轮。

以上对影响反力式水轮机性能的方方面面进行了分析论述。理论分析与试验的结果都表明，水轮机空心轴流道的水力性能；转子内部的结构；喷管的出水□ 角度；水轮机特性与风叶特性匹配等

是影响反力式水轮机性能的主要影响因素。在设计中，应最大限度优化水轮机空心轴流道的水力性能，降低沿程阻力损失和局部阻力损失。转子的内部结构明显影响主流道的水力性能，转子外部的连接结构是否合理又直接关系到喷管出水□ 的角度调教是否精确。水力性能优良的主流道，结构合理的转子结构，精准调教的喷管出水□ 角度可以使反力式水轮机的效率达到最优状态，再配以合适的风叶， 反力式水驱动排烟机的性能方可达到最佳状态。

本文资料来自互联网，由中国救援装备网重新编辑整理。