Давление жидкости на дно и стенки сосуда

Если жидкость помещена в сосуд любой формы, то гидростатическое давление во всех точках горизонтального дна сосуда одинаково. Давление его на боковые стенки возрастает с увеличением глубины погружения. Гидравлическое давление Р на уровне дна сосуда (см. рисунок 2.8) определяется уравнением (2.18).

Обозначив (Z₀ - Z) = H, получим:

P = P₀ + g(Z₀ - Z). (2.25)

Таким образом, сила давления F, действующая на горизонтальное дно сосуда, не зависит от формы сосуда и объема жидкости в нем. При данной плотности жидкости эта сила определяется высотой столба жидкости H и площадью дна сосуда:

F = PS

или

F = (P₀ + gH)S . (2.26)

Рис. 2.8 – Иллюстрация давления жидкости на дно и стенки сосуда

Гидростатическое давление жидкости на вертикальную стенку сосуда изменяется по высоте:

P = (P₀ + gh)S , (2.27)

где h – расстояние от верхнего уровня жидкости до центра тяжести смоченной площади S стенки.

2.2.2. Гидродинамика

Движущей силой при течении жидкостей является разность давлений, которая создается с помощью насосов или компрессоров либо вследствие разности уровней или плотностей жидкости.

Различают внутреннюю и внешнюю задачи гидродинамики. Внутренняя задача связана с анализом движения жидкостей внутри труб и каналов.

Внешней задачей гидродинамики является изучение закономерностей обтекания жидкостями различных тел (при механическом перемешивании, осаждении твердых частиц в жидкости и т.п.).

Во многих случаях, например, в процессах фильтрования, массопередачи и др. наблюдается перемещение газа либо жидкости внутри каналов и одновременно обтекание твердых частиц. Анализ движения жидкостей в случаях такой смешанной задачи гидродинамики проводят, как правило, приближенно, сводя его к решению внутренней или внешней задачи.

Основные характеристики движения жидкостей. Скорость и расход

Рассмотрим движение жидкости по трубе постоянного сечения.

Количество жидкости, протекающей через поперечное сечение потока в единицу времени, называют расходом жидкости. Различают объемный расход (м³/с, м³/ч) и массовый расход (кг/ч, кг/с).

В разных точках поперечного сечения потока скорость частиц жидкости неодинакова.

В расчетах обычно используют среднюю скорость  (м/с):

. (2.28)

Массовый расход М (кг/с):

M =    S , (2.29)

где  – плотность;

 – массовая скорость, W = .

Приведенные основные характеристики движения жидкостей относятся к их перемещению в каналах с сечением любой формы.