Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика 1 (1). Гидравлика и нефтегазовая гидромеханика
 Скачать 420.2 Kb.
|
Давление — величина, равная отношению силы, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности |
 | а нижний опущен в чашку под уровень ртути. В верхней части трубки воздуха нет, поэтому в ней действует давление насыщенных паров ртути  . Значение атмосфер-ного давления определяют по формуле |
| Ртутный барометр | |
где
- плотность ртути; h- высота подъема жидкости в трубке.Пьезометр - это прибор для измерения небольших давлений в жидкости при помощи высоты столба этой жидкости.
 | Он состоит из вертикальной стеклянной трубки, верхний конец которой открыт и сообщается с атмосферой, а нижний присоединен к сосуду, в котором измеряют давление р. |
| Пьезометр | |
По основному уравнению гидростатики
.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 |
| Жидкостной вакууметр | |
Пружинный манометр состоит из корпуса 5, штуцера 6, манометрической (пружинной) трубки 4, передающего 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.
| | |
| | |
2. Гидростатика
Гидростатика – раздел гидравлики, изучающий законы равновесия жидкости и их применение.
Напряжение в жидкости описывается давлением.
Давление (р) – величина, равная отношению модуля силы давления F, действующей перпендикулярно поверхности, к площади этой поверхности.
p=F/S (Н/м2)
При равномерном распределении сил давления, давление на всех участках поверхности одинаково и численно равно силе давления, действующую на поверхность единичной площади.
Рассмотрим наиболее важный для практики частный случай равновесия жидкости, находящейся под действием только сил тяжести.
Рассмотрим закрытый сосуд, в котором находится жидкость. Обозначим через р0внешнее поверхностное давление, т.е. давление на свободную поверхность жидкости.
Наметим точку А, у которой выделим единицу массы жидкости. К этой единице массы приложена объемная сила – сила тяжести.
Тогда давление в произвольной точке А выразится зависимостью:
р=-ρ gZ+(р0+ρ gZ0) или р=р0+ρ g(Z0-Z)=р0+ρ gh.
Давление р, определяемое по этой формуле, называется абсолютным давлением. рабс=р0+ ρ gh- уравнение и является основным уравнением гидростатики в простейшей гидравлической форме.
Величина ρgh представляет собой ту часть абсолютного давления рабс, которая обусловлена весом самой жидкости. Назовем ее весовым давлением.
рвес=ρ gh.
Основное уравнение гидростатики показывает, что абсолютное давление в точке равно сумме внешнего поверхностного давления р0 и весового давления(ρgh)
Разность между абсолютным гидростатическим давлением и атмосферным называется избыточным или манометрическим давлением (такое давление показывает механический манометр):
ризб=рабс – рат.
Если р0=ратм, то из основного уравнения гидростатики следует, что
рабс=ратм+ρ gh и рабс – ратм=ризб=ρ gh
т.е. избыточное давление равно весовому.
По основному уравнению гидростатики можно определить абсолютное давление в любой точке покоящейся жидкости.
Если взять ряд точек, в которых гидростатическое давление одинаково, и провести через эти точки поверхность, то получим поверхность равного давления.
Закон Паскаля
Давление, оказываемое на жидкость, передается жидкостью одинаково во всех направлениях.
Жидкость оказывает силовое воздействие на дно и стенки сосуда. Частицы жидкости, расположенные в верхних слоях, испытывают меньшие силы сжатия, чем частицы жидкости снизу.
На этом законе основано действие многих гидравлических устройств: тормозная система, гидропривод, гидропресс и т.д. Рассмотрим распространенный случай равновесия жидкости, когда на нее действует только одна массивная сила-сила тяжести и получим уравнение, позволяющие находить гидростатическое давление в любой точке рассматриваемого объема жидкости. Это основное уравнение гидростатики:
3. Закон Архимеда
На тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила (сила Архимеда). Выталкивающая сила равна по модулю ( и противоположна по направлению) силе тяжести, девствовавшей на вытесненным телом объем жидкости, и приложена к центру тяжести этого объема.
Основной закон гидростатики для толщи жидкости – зависимость давления от глубины, который для несжимаемой жидкости в однородном поле тяжести имеет вид
-Закон Архимеда
Тело помещенное в воду, плавает, если сила Архимеда уравновешивает силу тяжести тела.Поведение тела в жидкости зависит от соотношения между плотностями.
1. если сила тяжести больше архимедовой силы, то тело будет опускаться на дно.
2. если сила тяжести равна архимедовой силы, то тело может находиться в равновесии в любом месте жидкости.
3. если сила тяжести меньше архимедовой силы, то тело будет подниматься из жидкости.
4. Пьезометрическим (гидростатическим ) напором для точки, находящейся под давлением называется высота от плоскости сравнения до поверхности, где давление равно атмосферному. Гидростатический напор H — это энергетическая характеристика покоящейся жидкости. Напор измеряется в метрах по высоте(вертикали).Гидростатический напор H складывается из двух величин
,где z — геометрический напор или высота точки над нулевой горизонтальной плоскостью отсчёта напора О-О;
hp — пьезометрический напор (высота).
Гидростатический напор H характеризует потенциальную энергию жидкости (её энергию покоя). Его составляющая z отражает энергию положения.
Например, чем выше водонапорная башня, тем больший напор она обеспечивает в системе водопровода. Величина hp связана с давлением. Например, чем выше избыточное давление в водопроводной трубе, тем больше напор в ней и вода поднимется на бóльшую высоту.
Напоры для различных точек жидкости должны отсчитываться от одной горизонтальной плоскости О-О для того, чтобы их можно было сравнивать друг с другом. В качестве горизонтальной плоскости сравнения О-О может быть принята любая. Однако если сама труба горизонтальна, то иногда для упрощения расчётов удобнее О-О провести по оси трубы. Кроме того, на практике часто высотные отметки z и H отсчёта напоров от О-О отождествляют с абсолютными геодезическими, отсчитываемыми от среднего уровня поверхности океана. В России, например, они отсчитываются от уровня Балтийского моря.
Важная особенность гидростатического напора состоит в том, что он одинаков для всех точек покоящейся жидкости, гидравлически взаимосвязанных. Равенство напоров HA = HBпроиллюстрировано для точек А и В в резервуаре на, невзирая на то, что они находятся на разных глубинах и давления в них неодинаковые. Следует обратить внимание, что для открытых резервуаров напор в любой точке жидкости находится очень просто: от О-О до уровня свободной поверхности воды, на которую действует атмосферное давление pатм.