Лекція 1.2 Епюри гідростатичного тиску.

1. Види тиску

Розрізняють слідуючі види тиску:

- ·атмосферний (барометричний)

- абсолютний (повний)

- надлишковий (манометричний)

- вакууметричний.

Атмосферний тиск Р_атм залежить від висоти місця над рівням моря і станом погоди. За нормальний атмосферний тиск приймають тиск, який створений стовпом ртуті, висотою 760 мм, що відповідає  10м вод. ст., або 0,1 мПа

Манометричний тиск (надлишковий) - це перевищення абсолютного тиску в точці над атмосферним

Р_маном=Р_абс-Р_атм=gh (1)

Вакуумом називають недостаток абсолютного тиску до атмосферного. В техніці, якщо тиск, що вимірюється, вищий за атмосферний це манометричний тиск, а якщо нижче – вакуум..

Р_вакуум=Р_атм - Р_абс (2)

На основі основного рівняння гідростатики може бути сформульований закон Паскаля: зовнішній тиск, що прикладений до поверхні рідини (газу) в замкнутому посуді, передається в любу точку рідини (газу)без зміни.

Р_повне=Р_абс=Р_атм+gh (3)

2. Прилади для вимірювання тиску (п’єзометри та вакуумметри).

Ємність закрита. Якщо в т.А до резервуара приєднати відкриту в атмосферу трубку, то рідина в ній підніметься на висоту Н, в залежності від тиску (над поверхнею) порівняно з Ратм

Такі трубки називаються п’єзометрами, а висоту H називають п’єзометричною висотою або п’єзометричним напором.

Проведемо через точку А горизонтальну площину - поверхню рівного тиску, для неї складемо рівняння статики:

(4)

З рівняння 4 визначимо п’єзометричний напір:

(5)

Для п’єзометрів (рідинних манометрів) використовують скляні трубки діаметром  5 10мм з метою ліквідації явищ капілярного підняття. Висота підняття рідини - п’єзометричний напір.

Недостачу абсолютного тиску до атмосферного (тобто вакуум) також можна виміряти висотою стовпа рідини.

Проведемо поверхню рівня, яка співпадає із вільною поверхнею рідини у відкритому резервуарі. Рідина в трубці підніметься на деяку висоту hвак . Тиск в усіх точках цієї поверхні, в тому числі і в точках B і C однаковий

тоді

Р_абс +gh_вак=Р_атм (6)

З рівняння 6 визначимо :

(7)

де: - вакууметрична висота.

Так як нижньою границею для абсолютного тиску є нуль, то максимальне значення вакууму чисельно дорівнює атмосферному тиску, тобто максимальна вакууметрична висота для води приблизно дорівнює 10м.

Якщо видалити повітря з скляної трубки і верхній кінець запаяти, то одержимо закритий п’єзометр.

Нзакр  Нвідкр.п"єз., тому що в першому нема Ратм

 

Р_повн.(абсол.) Р_надл(маном)

Відносно площини відліку 0 - 0 сума двох напорів геометричного Z (висота положення) і п’єзометричного називається гідростатичним напором H.

З фізичної точки зору гідростатичний напір H представляє собою питому потенційну енергію рідин в стані спокою, що складається з питомої енергії положення і питомої енергії тиску. Питома енергія - це енергія ваги рідини

(8)

де Z - геометрична висота (залежить від положення відносно площини)

/ - п’єзометрична висота (залежить від координат точки і є змінною величиною для всієї маси рідини)

Гідронапір відносно плоскості зрівняння є величиною постійною і не залежить від координат розглядаємих точок.