Абсолютное и манометрическое давление пьезометрическая высота вакуум

Абсолютное и манометрическое давление. Пьезометрическая высота. Вакуум

Абсолютное или полное гидростатическое давление состоит из внешнего давления на свободную поверхность жидкости и манометрического (избыточного) давления, которое создаёт слой воды над рассматриваемой точкой А.

Схема установки пьезометра.

Исходя из формулы 5, можно заключить, что оно учитывает величину внешнего давления Ро на поверхности жидкости, величина Р является полным или абсолютным гидростатическим давлением. В открытых сосудах величина Ро является атмосферным давлением, а величина показывает превышение полного давление над атмосферным и называется избыточным или манометрическим. В закрытом сосуде, наполненном жидкостью в точке А сделаем отверстие, к которому присоединим открытую сверху трубку. Если на поверхность жидкости оказать давление Ро, больше атмосферного, то жидкость поднимается в трубке на высоту . Трубка называется пьезометром, а высота — пьезометрической высотой.

Обозначим атмосферное давление Р_атм, а манометрическое Р_ман, тогда абсолютное давление будет равно:

Следовательно, основное уравнение гидростатики можно записать так:

_{где hρ – высота жидкости в трубке, γ – удельный вес жидкости.}

_{Исходя из уравнения}

_{hρ =}

но давление в точке А исходя из рисунка равно: подставим значение Р_{абс, и получим:}

_{hρ =}

величина hρ – это пьезометрическая высота показывающая избыточность давления в точке_, где присоединена трубка – пьезометр. В открытом сосуде hρ = h, так как = , т.е. пьезометрическая высота будет равна глубине погружения т. А в жидкость. Высота поднятия воды в пьезометре относительно плоскости отчета 0:0 называется пьезометрическим наклоном. Для закрытого сосуда:

Пьезометрический напор – это сумма пьезометрической и геометрической высоты.

Избыточное давление на жидкость может быть и отрицательной величиной называемой вакуумом.

Так, во всасывающих патрубках центробежных насосов, в потоке жидкости при истечении из цилиндрических насадок, в вакуум – котлах в жидкости образуются области с давлением ниже атмосферного, т.е. области вакуума. В этом случае:

Для измерения вакуума используется вакуумметр.

Вакуумметр (механический жидкостный) представляет собой изогнутую трубку, один конец которой помещен в область вакуума, а другой – в сосуд, заполненный жидкостью. В сосуде А давление меньше атмосферного, т.е. и Р_атм жидкость в трубке под действием атмосферного давления на ловкость жидкости в сосуде поднимается на высоту h_вак, величина которой может быть определена из условия равновесия:

Р_{атм =}

Откуда Р_{атм —}

При h = 0 предельное значение вакуума составляет 0,1 мпа, но практически давление в жидкости не может быть меньше давления паров насыщения.

Для измерения давления и разряжения используют манометры и вакуумметры. Манометры подразделяют на жидкостные (водяные, ртутные) и механические (пружинные и мембранные). Вакуумметры бывают жидкостные и пружинные.

Дата добавления: 2015-03-11 ; просмотров: 2220 . Нарушение авторских прав

Источник

Пьезометрическая высота и гидростатический напор. Избыточное и абсолютное давление.

Пьезометрическая высота, равная , представляет собой высоту столба жидкости, соответствующую данному давлению p (абсолютному или избыточному).

Пьезометрическую высоту, соответствующую избыточному давлению, можно наблюдать в так называемом пьезометре – простейшем устройстве для измерения давления. Пьезометр представляет собой вертикальную стеклянную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к тому объему жидкости, где измеряется давление

Гидростатический напор H — это энергетическая характе­ри­стика покоящейся жидкости. Напор измеряется в метрах по высоте (вертикали).

Гидростатический напор H складывается из двух величин (рис. 6):

где z — геометрический напор или высота точки над нулевой горизонтальной плоскостью отсчёта напора О-О; h_p — пьезо­метрический напор (высота).

Гидростатический напор H характеризует потенциальную энергию жид­кости (её энергию покоя).

Избыточное давление (манометрическое) есть ра­з­ность между полным и атмосферным давлением.

.

Абсолютное давление Это общее давление, измеряемое путем деления единицы площади на единицу площади, вызываемой жидкостью. Оно равно сумме атмосферного и манометрического давления

Эпюры гидростатического давления. Закон Паскаля.

Эпюра давления жидкости ¾ это графическое изображение рас­пре­деле­ния давления жидкости по твёрдой поверхности, соприкасающейся с ней. Примеры эпюр для плоских и кри­волинейных поверхностей при­ведены на рис. 3 и 4. Стрелками на эпюре по­казывают направление дей­ствия давления (вернее, направление нор­мальных напряжений, возни­кающих от действия давления, так как по 2-му свойству давление скалярно). Величина стрелки (ордината) откладывается в масштабе и количественно по­казывает величину давления.

Эпюры давления служат исходными данными для проведения расчётов на прочность и устойчивость конструкций, взаимодействующих с жидко­стями: стенок пла­ва­тельных бассейнов, баков, резервуаров, цистерн. Рас­чёты ведутся мето­дами сопротивления материалов и строительной меха­ники.

В большинстве случаев строят эпюры избыточного давления вместо по­л­ного,, а атмосферное не учитывают из-за его взаимного погашения с той и другой стороны ограждающей конструкции. При построении таких эпюр для плоских и криволинейных поверхностей

Закон Паскаля звучит так: внешнее давление, приложенное к жид­кости, находящейся в замкнутом резервуаре, передаётся внутри жидкости во все её точки без изменения. На этом законе основано действие многих гид­равличе­ских устройств: гидродомкратов, гидропрессов, гидропривода ма­шин, тормозных систем автомобилей.

Закон Архимеда. Основное свойство плавания тел

Закон Архимеда формулируется следующим образом [1] : на тело, погружённое в жидкость (или газ), действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной этим телом жидкости (или газа). Сила называется силой Архимеда:

где — плотность жидкости (газа), — ускорение свободного падения, а — объём погружённого тела (или часть объёма тела, находящаяся ниже поверхности). Если тело плаваетна поверхности или равномерно движется вверх или вниз, то выталкивающая сила (называемая также архимедовой силой) равна по модулю (и противоположна по направлению) силе тяжести, действовавшей на вытесненный телом объём жидкости (газа), и приложена к центру тяжести этого объёма.

Виды движения жидкости

Течение жидкости может быть неустановившимся (нестационарным) или установившимся (стационарным).

Неустановившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени изменяются, т.е. w и P зависят не только от координат точки в потоке, но и от момента времени, в который определяются характеристики движения.

Примером неустановившегося движения может являться вытекание жидкости из опорожняющегося сосуда, при котором уровень жидкости в сосуде постепенно меняется (уменьшается) по мере вытекания жидкости.

Установившееся движение – такое, при котором в любой точке потока скорость движения и давление с течением времени не изменяются, т.е. w и P зависят только от координат точки в потоке, но не зависят от момента времени, в который определяются характеристики движения.

Пример установившегося движения — вытекание жидкости из сосуда с постоянным уровнем, который не меняется (остаётся постоянным) по мере вытекания жидкости.

Установившееся движение подразделяется на равномерное и неравномерное.

Равномерное движение характеризуется тем, что скорости, форма и площадь сечения потока не изменяются по длине потока. Неравномерное движениеотличается изменением скоростей, глубин, площадей сечений потока по длине потока.

Течение жидкости может быть напорным и безнапорным. Напорноетечение наблюдается в закрытых руслах без свободной поверхности. Напорное течение наблюдается в трубопроводах с повышенным (пониженным давлением). Безнапорное — течение со свободной поверхностью, которое наблюдается в открытых руслах (реки, открытые каналы, лотки и т.п.).

Плавноизменяющееся движение.
«Плавноизменяющееся движение», характеризуется следующими свойствами:
1) кривизна линий тока в потоке весьма мала;
2) угол расхождения между отдельными струйками достаточно мал; в силу чего живые сечения струек или потока можно полагать плоскими.

Основные элементы потока

Линия тока — это элементарная струйка потока, площадь попе­речного сечения которой бесконечно мала. Поток состоит из пучка струек (рис. 7,г).

Площадь живого сечения потока w (м2) — это площадь попе­речного сечения потока, перпендикулярная линиям тока (см. рис. 7,г).

Расход потока q (или Q) — это объём жидкости V, проходящей через живое сечение потока в единицу времени t :

Единицы измерения расхода в СИ м3/с, а в других системах: м3/ч , м3/сут, л/с.

Средняя скорость потока v (м/с) — это частное от деления ра­с­хода потока на площадь живого сечения :

Отсюда расход можно выразить так:

Скорости потоков воды в сетях водопровода и канализа­ции зданий обы­чно порядка 1 м/с.

Следующие два термина относятся к безнапорным потокам.

Смоченный периметр c (м) — это часть периметра живого сече­ния потока, где жидкость соприкасается с твёрдыми стенками. Например, на рис. 7,в величиной cявляется длина дуги окружности, которая об­разует нижнюю часть живого сечения потока и соприкасается со стенками трубы.

Гидравлический радиус R (м) — это отношение вида

которое применяется в качестве расчётного параметра в формулах для без­напорных потоков.

Источник

Пьезометрическая высота. Вакуум. Измерение давления

В данном параграфе, продолжим рассмотрение важнейшего частного случая равновесия жидкости, равновесие в поле лишь одной массовой силы, силы тяжести.

Пьезометрическая высота, равная , представляет собой высоту столба данной жидкости, соответствующую данному давлению (абсолютному или избыточному). Пьезометрическую высоту, соответствующую избыточному давлению, можно определить по пьезометру простейшему устройству для измерения давления. Пьезометр представляет собой вертикальную стеклянную трубку, верхний конец которой открыт в атмосферу, а нижний присоединен к емкости, в которой измеряется давление (рис. 1.5).

Применяя формулу к жидкости, заключенной в пьезометре, получим

.

где — абсолютное давление в жидкости на уровне присоединения пьезометра; — атмосферное давление.

Отсюда высота подъема жидкости в пьезометре

), (2.9)

где р_изб — избыточное давление на уровне присоединения пьезометра. Очевидно, что если на свободную поверхность покоящейся жидкости действует атмосферное давление, то пьезометрическая высота для любой точки рассматриваемого объема жидкости равна глубине расположения этой точки.

Часто Давление в жидкостях или газах численно выражают в виде соответствующей этому давлению пьезометрической высоты по формуле (2.9). Если абсолютное давление в жидкости или газе меньше атмосферного, то говорят, что имеет место разрежение, или вакуум. За величину разрежения, или вакуума, принимается недостаток до атмосферного давления:

или

Простейшим устройством для измерения вакуума может служить стеклянная трубка, показанная на рис. 1.6 в двух вариантах. Вакуум в жидкости А можно измерять при помощи U-образной трубки (см. рисунок справа) или перевернутой U-образной трубки, один конец которой опущен в сосуд с жидкостью (см. рисунок слева).

Для измерения давления жидкостей и газов в лабораторных условиях помимо пьезометра пользуются жидкостными и механи­ческими манометрами.

Так на­зываемый U-образный манометр представляет собой изогнутую стеклянную трубку, содержащую ртуть. При измерении небольших давлений газа вместо ртути применяют спирт, воду и иногда тетрабром метан (δ = 2,95). Если измеряется давление жидко­сти в точке М, и соединительная трубка заполнена этой же жид­костью, то следует учитывать высоту расположения манометра над точкой М. Так, избыточное давление в точке М

Чашечный манометр удобнее описанного выше тем, что при пользовании им необходимо фиксировать положение лишь одного уровня жидкости (при достаточно большом диаметре чашки по сравнению с диаметром трубки уровень жидкости в чашке можно считать неизменным).

Для измерения разности давлений в двух точках служат дифференциальные манометры, простейшим из которых является U-образный манометр. Если при помощи такого манометра, обычно заполняемого ртутью, измерена разность давлений и в жидкости плотностью , которая полностью заполняет соединитель­ные трубки, то

.

Для измерения малых перепадов давления воды применяют двух-жидкостный микроманометр, представляющий собой перевернутую U-образную трубку с маслом или керосином в верхней части.

Для измерения давлений более 0,2 — 0,3 МПа применяют механи­ческие манометры — пружинные или мембранные. Принцип их действия основан на деформации полой пружины или мембраны под действием измеряемого давления. Через механизм эта деформация передается стрелке, которая показывает величину измеряемого давления на циферблате.

Наряду с механическими манометрами применяют электрические манометры. В качестве чувствительного элемента (датчика) в электроманометре используют мембрану. Под действием измеряемого давления мембрана деформируется и через передаточный механизм перемещает движок потенциометра, который вместе с указателем включен в электрическую схему.

Дата добавления: 2014-01-07 ; Просмотров: 4447 ; Нарушение авторских прав?

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник