Некоторые понятия в гидростатике

Пьезометрическая высота давления

Пьезометрической высотой давления называется высота hп от точки, находящейся под давлением до поверхности, где давление равно атмосферному. Из уравнения гидростатики: Р = Ра+ρgh можно получить значение пьезометрических высот для точек А и В:  
На рис.2.2 в состоянии равновесия представлен закрытый сосуд, наполненный жидкостью, на поверхности которой давление Р>Ра. К стекам сосуда подведены две открытые трубки, называемые пьезометрами («пьезо» - греческое слово – давление, «метр» - измерение). Трубки А и В расположены на разных уровнях zА и zВ от плоскости сравнения 0-0. Жидкость в точках А и В, которая находится под давлением Р, поднимется по пьезометрам и, испытывая атмосферное давление Ра, остановится на одной плоскости 0’-0’, называемой напорной плоскостью.

 

 

Рис. 2.2. Закрытый сосуд, наполненный жидкостью

 

Как видно из рис.5, пьезометрические высоты давления для любых точек, расположенных на разных уровнях в покоящейся жидкости, неравны между собой.  

(2.1)
(2.2)

 

Пьезометрический, или гидростатический напор

На рис. 2.2 пьезометрические высоты для точек А и В установились на одной напорной плоскости 0’-0’, а сумма координат точек А и В и пьезометрических высот давления есть величина постоянная НА = НВ.

Пьезометрическим, или гидростатическим напором Нназывается высота для точки, находящейся под давлением от плоскости сравнения до поверхности, где давление равно атмосферному. Отметим, что для точек Аи В пьезометрические высоты различны, а пьезометрический напор одинаков.

Приведенная высота давления

На рис.2.3 в состоянии равновесия представлен закрытый сосуд, наполненный жидкостью, на поверхности которой, так же как и на рис. 5, Р>Ра. В сосуде выбирается точка А с координатой zA над плоскостью сравнения, и к боковой стенке на этом уровне подведена пьезометрическая трубка. Вода в трубке установилась на пьезометрической высоте hп.А и определился пьезометрический напор для точки А: НА. Дополнительно в сосуд опущена трубка до уровня точки А, причем верхний конец трубки запаян и из неё выкачан воздух. Вода в этой трубке при Р=0 поднимается на большую высоту hпр.

Приведенной высотой давленияhпр называется высота от точки, находящейся под давлением, до поверхности, где давление равно нулю.

 

Рис. 2.3. Закрытый сосуд, наполненный жидкостью

(в состоянии равновесия)

Полный

Пьезометрический напор

 

Из 2.3 видно, что для точки А сумма координаты ZA и приведенной высоты давления больше величины пьезометрического напора на высоту .

Полным пьезометрическим напором Нп.п.н называется высота от плоскости сравнения для точки, находящейся под давлением, до поверхности, где давление равно нулю.

 

Вакуум

Если абсолютное давление в жидкости или газе меньше атмосферного, то говорят, что имеет место разряжение, или вакуум. За величину разрежения, или вакуума, принимается недостаток до атмосферного давления: Рвак.= Ратм. – Рабс.

На рис.2.4 в баллоне на поверхности жидкости давление P<Pa. К стенке подведена изогнутая трубка, называемая обратным пьезометром, или вакуумметром. Вода, выходя из баллона, соприкасается с атмосферным давлением и останавливается ниже точки А на высоте hвак. Атмосферное давление уравновешивается следующим соотношением:

Ратм=Рабс+ρghвак (2.3)

Отсюда:

(2.4)

 

 

Рис. 2.4. Баллон с обратным пьезометром