Гидравлика: Лабораторный практикум, страница 3

Абсолютный нуль давления соответствует отсутствию сжимающих напряжений в жидкости. Давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, называется абсолютным давлением p_абс. Примером абсолютного давления может служить атмосферное р_а, называемое также барометрическим давлением.

Давление может отсчитываться и от условного нуля, за который принимается давление атмосферного воздуха р_а. В этом случае величина давления показывает избыток абсолютного давления p_абс над атмосферным р_аи называется избыточным давлением р_изб или манометрическим:

р_изб = р_абс– р_а                                   (1.2)

Избыточное давление отрицательно, если абсолютное давление меньше атмосферного, и тогда говорят, что имеет место разрежение или вакуум. За величину разрежения, или вакуума, принимается разница атмосферного и абсолютного давления:

р_вак = р_а -  р_абс ,                            (1.3)

или

р_вак= -  р_изб .                                        (1.4)

Максимально возможный в технической жидкости вакуум ограничен величиной, соответствующей при данной температуре давлению насыщенного пара жидкости р_н.п.:

                                   р_{вак .max}= р_а - р_н.п.                                                          (1.5)

Давление распределяется в однородной несжимаемой жидкости, покоящейся под действием силы тяжести, в соответствии с основным уравнением гидростатики (рис. 1.2):

p_абс = р₀ -  gh ,                                      (1.6)

где р₀ – внешнее давление, действующее на свободную поверхность жидкости;  – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения; h = z₀ - z – глубина погружения рассматриваемой точки.

Давление р₀, действующее на свободную поверхность жидкости, передается во все точки покоящейся жидкости по всем направлениям без изменения. В этом определении заключен закон Паскаля.

Из уравнения (1.6) очевидно, что в покоящейся жидкости

                                       (1.7)

и поверхности равного давления представляют собой горизонтальные плоскости (z = const).

Абсолютное давление в произвольной точке жидкости, заполняющей открытый в атмосферу сосуд, определится по уравнению

p_абс = р_а + gh.                                      (1.8)

Избыточное давление в этом случае создается только весом жидкости и может быть названо также весовым:

= gh                                    (1.9)

    

В случае закрытого сосуда избыточное давление отличается от весового на величину, равную разности между давлением на поверхности жидкости р₀ и атмосферным давлением :

  .                             (1.10)

Используя формулу (1.9), можно выразить избыточное давление в любой точке жидкости следующими критериями:

– высотой подъема жидкости h_пр в присоединенной к сосуду трубке, из которой полностью удален воздух, называемой приведенной высотой;

– высотой подъема жидкости h_п в трубке с открытым концом, соединенной с атмосферой, которую называют пьезометрической высотой (рис.1.2, а).

б

В случае закрытого сосуда, когда внешнее давление p₀, действующее на свободную поверхность жидкости, больше атмосферного давления , пьезометрическая плоскость 0'' – 0'' (рис. 1.2, а) располагается выше свободной поверхности жидкости на величину

.                                      (1.11)

или

,                                     (1.12)

для случая вакуума (), когда пьезометрическая плоскость располагается ниже поверхности жидкости (рис. 1.2, б).

1.2. Единицы давления

Единица давления определяется как единица силы, равномерно распределенная по нормальной к ней поверхности с единичной площадью. За единицу давления в Международной системе единиц (СИ) принят Паскаль – давление, вызываемое силой 1 ньютон (Н), равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м². В технике в настоящее время продолжают применять систему единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда), в которой за единицу давления принимается 1 кгс/м², а также используют единицу давления, не входящую в СИ – техническую атмосферу, равную 1 кгс/ см². Соотношения между единицами давления системы СИ, МКГСС и другими, часто встречающимися единицами, приведены в прил.1, табл.I.