4.2 Тиск рідини на циліндричну поверхню
Горизонтальна складова сили тиску на циліндричну поверхню див. мал. 4.5 дорівнює силі тиску рідини на вертикальну проекцію цієї поверхні й визначається по формулі:
Рх = ρ·g·hc·Fy, (4.9)
де Рх – горизонтальна складова сили тиску на циліндричну поверхню, Н;
Fy – вертикальна проекція поверхні, м2.
Вертикальна складова сили тиску дорівнює силі ваги рідини в обсязі тіла тиску й визначається по формулі:
Ру = ρ·g·V, (4.10)
де Ру – вертикальна складова сили тиску на циліндричну поверхню, Н;
V – повний об’єм, отриманий у результаті підсумовування елементарних об’ємів ΔV, м3.
Об’єм V називається тілом тиску і являє собою об’єм рідини, обмежений зверху рівнем вільної поверхні рідини, знизу – розглянутою криволінійною поверхнею стінки, змоченою рідиною, і з боків – вертикальними поверхнями, проведеними через границі стінки.
Повна сила тиску рідини визначається як рівнодіюча сила Рх і Ру по формулі:
Р = √Px2+Py2, (4.11)
де Р – повна сила тиску рідини на циліндричну поверхню, Н.
Кут β, складений рівнодіючої з обрієм, визначається з умови по формулі:
tg β = Ру/Рх, (4.12)
де β – кут, складений рівнодіючої з обрієм, град.
4.3. Тиск рідини на стінки труб
Визначимо силу тиску Р рідини на стінку круглої труби довжиною l із внутрішнім діаметром d.
Зневажаючи масою рідини в трубі, складемо рівняння рівноваги:
p·l·d = Px = Py = P, (4.13)
де l·d – площа діаметрального перетину труби, м2;
P – шукана сила тиску рідини на стінку труби, Н.
Необхідна товщина стінок труби визначається по формулі:
δ = p·d / (2σ), (4.14)
де σ – напруга, що допускається, матеріалу стінок на розрив, Па.
Отриманий по формулі (4.14) результат звичайно збільшують на величину α
δ = p·d / (2σ)+α, (4.15)
де α – коефіцієнт запасу, що враховує можливу корозію, неточність відливу й т.п.
α = 3…7.
5 Порядок проведення роботи
5.1. Вивчити матеріал рекомендованої літератури.
5.2. Ознайомитися із приладами для виміру тиску.
5.3. Перетворити розмірності тиску різних технічних систем у розмірність тиску міжнародної системи СІ – Па:
740 мм рт. ст.;
2300 мм вод. ст.;
1,3 ат;
2,4 бар;
0,6 кг/см2;
2500 Н/см2.
5.4. Розв'язати задачі:
5.4.1. Прямокутний відкритий резервуар призначений для зберігання води. Визначити сили тиску на стінки й дно резервуара, якщо ширина a, довжина b, об’єм V. Дані побрати з табл. 5.1 (непарні варіанти).
Таблиця 5.1 Дані до непарних варіантів (п. 5.4.1.)
Параметр |
В а р і а н т |
||||||||
1 |
3 |
5 |
7 |
9 |
11 |
13 |
15 |
17 |
|
V, м3 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
80 |
90 |
100 |
110 |
a, м |
3 |
5 |
5 |
3 |
5 |
4 |
6 |
2 |
10 |
b, м |
2 |
4 |
5 |
6 |
7 |
6 |
5 |
8 |
3 |
Параметр |
В а р і а н т |
||||||||
19 |
21 |
23 |
25 |
27 |
29 |
31 |
33 |
35 |
|
V, м3 |
112 |
45 |
55 |
65 |
75 |
85 |
95 |
105 |
35 |
a, м |
8 |
4 |
6 |
3 |
6 |
5 |
6 |
4 |
3 |
b, м |
5 |
4 |
5 |
6 |
7 |
6 |
5 |
8 |
3 |
5.4.2. Визначити сили тиску рідини на дно й бічну поверхню циліндра, розташованого вертикально, у якім зберігатися вода, якщо діаметр циліндра відповідає числу букв в імені (паспорт) у м, а висота циліндра – число букв у прізвищі в м (парні варіанти).
5.5. Зробити висновок.
6 Зміст звіту
6.1. Накреслити схеми приладів для виміру тиску: мал. 4.1 рідинні барометри (Вар. 1…6; 19…24), мал. 4.2 манометри й вакуумметри (Вар. 7…12; 25…30) і мал. 4.3 дифманометри (Вар. 13…18; 31…36). Нанести позиції й привести специфікацію. Привести стислий опис схеми.
6.2. Записати перетворення розмірностей тиску різних технічних систем у розмірність тиску міжнародної системи СІ – Па (п. 5.3.).
6.3. Розв'язати одне задачу, наведену в п.п. 5.4.1 і 5.4.2, згідно обраного варіанта, чисельно відповідного до порядкового номера студента по журналу на сторінці ПАХВ.
6.4. Записати висновок про пророблену практичну роботу.