Гидростатика. Понятие давления

Общие сведения по гидравлике

Многие технологические процессы химической промышленности связаны с движением жидкостей, газов или паров, перемешиванием в жидких средах, а также разделением неоднородных смесей путём отстаивания, фильтрования и центрифугирования. Скорость этих процессов описывается законами гидромеханики, которые изучают в гидравлике. Гидравлика – это наука, изучающая законы равновесия и движения различных жидкостей. Гидравлику подразделяют на гидростатику (законы равновесия жидкостей в состоянии покоя) и гидродинамику (законы движения жидкостей). При этом принято объединять жидкости, газы и пары под единым названием – жидкости, поскольку при скоростях потоков, значительно меньших, чем скорость звука, законы движения жидкостей без существенных поправок справедливы для газов и паров. Поэтому в дальнейшем под жидкостями будем понимать все вещества, обладающие текучестью.

В гидравлике при выводе основных законов используют понятие так называемой идеальной жидкости, под которой (в отличие от реальной) подразумевают жидкость, абсолютно несжимаемую, не изменяющую своей плотности под действием температуры и давления и не обладающую вязкостью.

Реальные жидкости подразделяются на капельные и упругие (газы и пары). Капельные жидкости можно считать практически несжимаемыми, они обладают относительно малым коэффициентом объёмного расширения.

Гидростатика изучает жидкости в абсолютном и относительном покое. Кардинальная проблема этого раздела, лежащая в основе ряда конкретных задач – определение давления в произвольной точке технологического пространства: р=р(х,у,z). В задачах гидростатики давление в точке не зависит от пространственной ориентации площадки, на которую оно действует, иными словами давление в любой точке покоящейся жидкости действует одинаково по всем направлениям, иначе бы происходило перемещение жидкости внутри занимаемого объёма.

Представим себе сосуд с жидкостью. Выберем внутри покоящейся жидкости произвольно площадку площадью ∆S, к которой приложена сила ∆F в точке А, находящейся внутри площадки. ∆F/∆S – среднее гидростатическое давление столба жидкости, а предел этого отношения при ∆S→0 носит название гидростатического давления в точке или просто давления: р=lim(∆F/∆S)

Размерности давления: [р]= 1Н/м²= 1Па в СИ; [р]= 1кгс/м² – в технике. В расчётах давление часто выражают также в физических и технических атмосферах или в единицах высоты Н столба манометрической жидкости (воды, ртути и т.д.). Между давлением, выраженным в Н/м² или в кгс/м² и в единицах высоты столба манометрической жидкости существует простая связь: Р=γ·Н=ρgH, где Н – высота столба манометрической жидкости; γ=ρg – удельный вес.

Отсюда: 1 атмосфера физическая (1атм)= 760 мм рт. ст.=10,33 м вод. ст. = 1,033 кгс/см² = 10330 кгс/м² = 101300Н/м²; 1 атмосфера техническая (1ат)= 735,6 мм рт. ст.=10 м вод. ст. = 1 кгс/см² = 10000 кгс/м² = 98100Н/м²

Приборы для измерения давления (манометры, вакуумметры) показывают не абсолютное давление Р_абс внутри замкнутого объёма, т.е. аппарата, а разность между абсолютным и атмосферным давлением. Если давление в аппарате больше атмосферного, то эта разность называется избыточным давлением, а если давление в аппарате ниже атмосферного, то эту разность называют разрежением (в системе вакуум).

Дата добавления: 2014-12-16