Измерение давления и некоторые практические приложения уравнения гидростатики


Дата добавления: 2014-07-19 | Просмотров: 1314


<== предыдущая страница | Следующая страница ==>

 

Атмосферное давление сначала измерялось с помощью чашечных барометров. Барометр представляет собой стеклянную запаянную с одной стороны трубку, воздух из которой откачан или вытеснен жидкостью.

 

 

Рис. 3.2. Схема измерения барометрического давления

 

Если такую трубку открытым концом поместить в чашечку с жидкостью (ртутью), то под действием атмосферного давления ра эта жидкость поднимется на высоту Натм =Н. В соответствии с основным уравнением гидростатики условия равновесия жидкости в барометре над поверхностью жидкости в чашечке запишутся так:

 

ратм = ра = ртр+ρgH . (3.6)

 

Поскольку ртр= рs мало (упругость паров ртути незначительна) и его значением пренебрегают, тогда

 

ра= ρgH. (3.7)

 

Атмосферное давление пропорционально высоте столба ртути, поэтому его выражают величиной столба жидкости, чаще всего в мм.рт.ст. Для перехода от величины столба жидкости к давлению используют формулу (3.7).

Например, если давление равно 760 мм рт.ст., то

 

Р = ρgH = 13600 . 9,8 . 0,76 ≈ 101,3 кПа,

где ρ =13600 кг/м3 – плотность ртути .

Сообщающиеся сосуды. Сосуды (резервуары), заполненные жидкостью и соединенные между собой, называются сообщающимися.

Если открыть кран (рис. 3.3), то под действием давления столба жидкости в сосуде жидкость поступает в водомерное стекло до тех пор, пока уровни не выровняются. По уровню жидкости в водомерной трубке контролируется уровень жидкости в сосуде.

В закрытом сосуде для выравнивания давлений необходимо дополнительно соединять газовые пространства сосуда и водомерного стекла.

Давление в сосудах измеряют с помощью пьезометров, трубок открытых с обоих концов. В зависимости от абсолютного давления в резервуаре жидкость в пьезометрах может подниматься выше уровня в сосуде при давлении больше атмосферного (рис. 3.3). По закону Паскаля давление величиной рs передастся жидкости в пьезометре и она поднимется на высоту

 

hs = рs / ρg.

 

Соответственно при разрежении в сосуде жидкость в пьезометре опускается на высоту

 

hв = рв / ρg .

 

 

Рис. 3.3. Определение уровня жидкости по водомерному стеклу:

1 – резервуар; 2 – водомерное стекло; 3 – кран

 

Измерение избыточного давления и разрежения в закрытых

сосудах

 

Давление в сосуде может быть измерено с помощью манометра, измеряющего избыточное давление, т.е. выше атмосферного (ризб= рs ), и вакуумметра, измеряющего давление ниже атмосферного (рв):

 

рабс= рs+ ра = ризб+ ра ;

рабс = ра – рв (3.7)

 

Из формулы (р = rgH) следует, что давление в открытом сосуде зависит только от высоты столба жидкости и ее плотности. Поэтому давление будет на одной глубине одинаково в сосудах любой формы, это явление носит название гидростатического парадокса.

 

Рис. 3.4. Схема к пояснению гидростатического парадокса

Если будут одинаковы площади s дна сосудов, то и сила давления на дно во всех сосудах одинакова, т.е.

 

P = ps.

 

Это необходимо учитывать при эксплуатации трубопроводов, которые имеют вертикальные участки. Жидкость, находящаяся в вертикальных трубопроводах, будет создавать гидростатическое давление в емкостях, насосах и др. аппаратуре, с которыми они соединены.



1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 |

При использовании материала ссылка на сайт Конспекта.Нет обязательна! (0.045 сек.)