Гидравлика (стр. 2 из 7)

Избыточным (манометрическим) называется давление, превышающее атмосферное (см.рис.2.3). Давление, недостающее до атмосферного, или разность между атмосферным

и абсолютным давлением , называется вакуумметрическим давлением или вакуумом

. (2.6)

Рассмотрим закрытый сосуд1, заполненный жидкостью, на поверхности которой действует давление

, превышающее атмосферное давление . К сосуду присоединена трубка 2, открытая сверху, т.е. сообщающаяся с атмосферой (рис 2.4). Так как давление на поверхности жидкости больше атмосферного, то жидкость в трубке 2 поднимается на некоторую высоту , которая в гидравлике называется пьезометрической высотой, а сама трубка- пьезометром.

Рисунок 2.4- Пьезометрическая плоскость

Пьезометрическая высота

определяется из зависимостей (2.2) и (2.5):

. (2.7)

Аналогично определяется вакуумметрическая высота с учетом уравнения (2.6):

. (2.8)

Плоскость П-П, давление во всех точках которой равно атмосферному, называется пьезометрической. Если сосуд открыт, то пьезометрическая плоскость совпадает со свободной поверхностью жидкости.

2.4 Приборы для измерения давления

Для измерения давления используют жидкостные (барометр, пьезометр, вакуумметр, дифманометр), механические (манометр, вакуумметр) и электрические приборы. Рассмотрим принцип действия основных из них.

Барометр состоит из открытой чашки, заполненной ртутью, и стеклянной трубки, верхний конец которой запаян,

	а нижний опущен в чашку под уровень ртути (рис.2.5). В верхней части трубки воздуха нет, поэтому в ней действует давление насыщенных паров ртути . Значение атмосфер-ного давления определяют по формуле
Рисунок 2.5 – Ртутный барометр

(2.9)

где

- плотность ртути; h- высота подъема жидкости в трубке.

Пьезометр - это прибор для измерения небольших давлений в жидкости при помощи высоты столба этой жидкости (рис.2.6).

	Он состоит из вертикальной стеклянной трубки, верхний конец которой открыт и сообщается с атмосферой, а нижний присоединен к сосуду, в котором измеряют давление р.
Рисунок 2.6 – Пьезометр

По основному уравнению гидростатики

. (2.10)

Вакуумметр - это U-образная стеклянная трубка, в колене которой имеется жидкость, тяжелее от той, которая

	находится в сосуде. Один конец трубки соединен с сосудом, а второй открыт (рис.2.7). Давление на свободной поверхности жидкости, если трубка присоединена выше этой поверхности, вычисляют по формуле
Рисунок 2.7 – Жидкостной вакууметр

. (2.11)

Пружинный манометр (рис.2.8) состоит из корпуса 5, штуцера 6, манометрической (пружинной) трубки 4, передающе-

	го механизма 3, стрелки 2 и шкалы 1. Жидкость под давлением попадает в штуцер, а затем в трубку. Под действием давления трубка разгибается и перемещается ее свободный конец, связанный со стрелкой прибора.
Рисунок 2.8 – Пружинный манометр

2.5 Сила давления жидкости на плоские поверхности

Сила давления жидкости на погруженную в нее плоскую поверхность (рис.2.9) равна

(2.12)

	где - гидростатическое давление на свободной поверхности жидкости в резервуаре; - глубина погружения центра тяжести смоченной части плоской поверхности; S-площадь смоченной части плоской поверхности;
Рисунок 2.9 – Схема для определения силы давления жидкости

- гидростатическое давление в центре тяжести поверхности.

Таким образом, полная сила давления на плоскую стенку равна произведению площади этой стенки на величину гидростатичес- кого давления

в ее центре тяжести.

Выражение (2.11) можно представить в виде

(2.13)

где

(2.14)

(2.15)

Сила

представляет собой силу поверхностного давления . Поскольку давление распределено равномерно по всей площади смоченной части поверхности, его равнодействующая приложена в центре тяжести этой поверхности.

Сила

обусловлена давлением самой жидкости. Сила приложена в центре давления Д, координату которого определяют по формуле

, (2.16)

где

- момент инерции плоской фигуры относительно оси ОХ.

Для прямоугольника

(b-ширина, h-высота фигуры), для круга диаметром d .

2.6 Сила давления жидкости на криволинейные цилиндрические поверхности

Сила давления жидкости на криволинейную цилиндрическую поверхность (рис.2.10) складывается из горизонтальной

и вертикальной составляющих

. (2.17)

Рисунок 2.10 - Сила давления жидкости на криволинейную цилиндрическую поверхность

Горизонтальная составляющая

равна силе давления жидкости на вертикальную проекцию данной стенки

(2.18)

где

- расстояние от свободной поверхности жидкости до центра тяжести ее вертикальной проекции; -площадь вертикальной проекции.

Вертикальная составляющая

равна весу жидкости в объеме тела давления , т.е.

. (2.19)

Объем тела давления - объем, заключенный между данной стенкой, свободной поверхностью жидкости и вертикальными плоскостями, проходящими по контуру стенки.