Силы, действующие на жидкость. Давление в жидкости

СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ.

ЧАСТЬ 1. ГИДРАВЛИКА

Гидравлика это наука о законах равновесия и движения жидкостей и о способах приложения этих законов к решению практических задач. В гидравлике рассматривают потоки капельной жидкости, ограниченны и направленные твердыми стенками (внутренняя задача).

Все силы, действующие на объем жидкости и являющиеся по отношению к нему внешними, разделяют на массовые (распределенные по массе - силы тяжести, инерции) и поверхностные (распределенные по поверхности - силы трения, давления). По­следние рассмотрим подробнее.

Пусть сила R действует под углом на площадку S (рис.1). Ее можно рaзложить на тангенсальную T и нормальную F составляющие. Нормальная сила F вызывает в жидкости напряжение сжатия, которое называют гидромеханическим давлением или просто давлением.

При равномерном распределении силы по площадке оно определится по формуле:

р = F/S. (1)

Основной единицей измерения давления (СИ) является паскаль, 1Па = 1 Н/м². Однако чaще используются более крупные единицы: килопаскаль (1кПа = 10³ Па) и мегапаскаль (1 МПа = 10⁶ Па). B технике, кроме того, используется внесистемная единица - техническая атмосфера, 1 ат = 1 кгс/см². Соотношение между наиболее используемыми единицами следующее:

10 ат = 0,981 МПа ~ 1 МПа,

1 ат = 98,1 кПа ~ 100кПа.

Крайне важным, при решении практических задач, является выбор системы отсчета давления (шкалы давления). За нуль давления может быть принято абсолютно низкое давления (аналог абсолютного нуля температуры) - 0_абс. И при отсчете давлений от этого нуля их называют абсолютными р _абс (см. рис. 2,а).

Однако, технические задачи удобнее решать в избыточных давлениях р _изб, когда за нуль принимается атмосферное давление р _а существующее в данный момент времени - 0_атм (рис 2,а).

От атмосферного нуля давление может отчитываться также "вниз". Это давление называется давлением вакуума или вакуумом р _вак (рис. 2,а).

Итак, существуют три системы отсчета давления (три шкалы давления). Получим формулы для пересчета одного давления в другое.

Для получения зависимости между абсолютным р _абс и избыточным р _изб давлениями воспользуемся рис. 2, б. Пусть величина данного давления определяется положением точки В. Тогда очевидно, что

р _абс = р _a + р _изб. (2)

Используя точку C (рис. 2,в), аналогично получим связь между абсолютным давлением р _абс и давлением вакуума

р _абс = р _а - р _вак. (3)

Избыточное давление и вакуум отсчитываются от одного нуля, но в разные стороны. Следовательно

р _изб = - р _вак. (4)

Таким образом, формулы (2) - (4) связывают давления: абсолютное, избыточное и вакуумное, а также позволяют пересчитать одно в другое.

Дата добавления: 2014-01-06