Hidrostatinis slėgis: atmosferinis, perteklinis, vakuuminis, absoliutus. Nustatykite absoliutųjį ir vakuuminį slėgį bake. Absoliutus, perteklinis ir diferencinis slėgis – nulis. Ką darysime su gauta medžiaga?

Slėgio skaitinę reikšmę lemia ne tik priimta vienetų sistema, bet ir pasirinktas atskaitos taškas. Istoriškai susiformavo trys slėgio atskaitos sistemos: absoliutus, perteklinis ir vakuuminis (2.2 pav.).

Ryžiai. 2.2. Slėgio svarstyklės. Ryšys tarp spaudimo

absoliutus, perteklius ir vakuumas

Absoliutus spaudimas skaičiuojamas nuo absoliutus nulis(2.2 pav.). Ši sistema veikia esant atmosferos slėgiui. Todėl absoliutus slėgis yra

Absoliutus slėgis visada yra teigiama reikšmė.

Perteklinis slėgis matuojant nuo atmosferos slėgio, t.y. nuo sąlyginio nulio. Norint pereiti nuo absoliutaus slėgio prie perteklinio slėgio, iš absoliutaus slėgio reikia atimti atmosferos slėgį, kuris apytiksliais skaičiavimais gali būti lygus 1 adresu:

Kartais perteklinis slėgis vadinamas manometriniu.

Vakuuminis slėgis arba vakuumas vadinamas slėgio stoka atmosferai

Perteklinis slėgis rodo arba perteklių, viršijantį atmosferos slėgį, arba trūkumą žemiau atmosferos slėgio. Akivaizdu, kad vakuumas gali būti vaizduojamas kaip neigiamas perteklinis slėgis

Kaip matyti, šios trys slėgio skalės skiriasi viena nuo kitos arba pradžioje, arba skaičiavimo kryptimi, nors pats skaičiavimas gali būti atliekamas toje pačioje vienetų sistemoje. Jei slėgis nustatomas techninėse atmosferose, tada slėgio vieneto žymėjimas ( adresu) priskiriama kita raidė, priklausomai nuo to, koks slėgis laikomas „nuliu“ ir kokia kryptimi daromas teigiamas skaičius.

Pavyzdžiui:

Absoliutus slėgis yra 1,5 kg/cm2;

Perteklinis slėgis yra 0,5 kg/cm2;

Vakuumas yra 0,1 kg/cm2.

Dažniausiai inžinierius domina ne absoliutus slėgis, o jo skirtumas nuo atmosferos slėgio, nes konstrukcijų sienelės (cisternas, vamzdynas ir kt.) dažniausiai patiria šių slėgių skirtumą. Todėl daugeliu atvejų slėgio matavimo prietaisai (manometrai, vakuumo matuokliai) tiesiogiai rodo perteklinį (manometrinį) slėgį arba vakuumą.

Slėgio vienetai. Kaip matyti iš paties slėgio apibrėžimo, jo matmuo sutampa su įtempimo matmeniu, t.y. reiškia jėgos matmenį, padalintą iš ploto matmens.

Slėgio vienetas Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) yra paskalis – slėgis, kurį sukelia jėga, tolygiai paskirstyta jam normalioje srityje, t. y. kartu su šiuo slėgio vienetu naudojami padidinti vienetai: kilopaskalis (kPa) ir megapaskalis (MPa):

Technologijoje kai kuriais atvejais toliau naudojamos techninės MKGSS (metras, kilogramas-jėga, sekundė, a) ir fizinės GHS (centimetras, gramas, sekundė) vienetų sistemos. Taip pat naudojami nesisteminiai mazgai - techninė atmosfera ir baras:

Taip pat nereikėtų painioti techninės atmosferos su fizine atmosfera, kuri vis dar yra gana įprasta kaip slėgio vienetas:

2.1.3. Hidrostatinio slėgio savybės

Hidrostatinis slėgis turi dvi pagrindines savybes.

1-asis turtas. Hidrostatinio slėgio jėgos ramybės būsenoje visada nukreiptos į vidų išilgai normalios į veikimo sritį, t.y. yra suspaudžiami.

Ši savybė gali būti įrodyta prieštaravimu. Jei darysime prielaidą, kad jėgos paprastai nukreiptos į išorę, tai yra lygiavertė tempimo įtempių atsiradimui skystyje, kurių jis negali suvokti (tai išplaukia iš skysčio savybių).

2-asis turtas. Hidrostatinio slėgio dydis bet kuriame skysčio taške visomis kryptimis yra vienodas, t.y. nepriklauso nuo svetainės, kurioje jis veikia, orientacijos erdvėje

kur yra hidrostatinis slėgis koordinačių ašių kryptimi;

Tas pats bet kuria kryptimi.

Norėdami įrodyti šią savybę, parinkkime elementarų tūrį nejudančiame skystyje tetraedro pavidalu, kurio briaunos lygiagrečios koordinačių ašims ir atitinkamai lygios , Ir (2.3 pav.).

Ryžiai. 2.3. Turto įrodinėjimo schema

apie hidrostatinio slėgio nepriklausomumą nuo krypties

Pateikiame tokį užrašą: - hidrostatinis slėgis, veikiantis veidą, statmeną ašiai;

Slėgis ant veido, normalus ašiai;

Slėgis ant veido, normalus ašiai;

Slėgis, veikiantis pasvirusį veidą;

šio veido plotas;

Skysčio tankis.

Užrašykime tetraedro pusiausvyros sąlygas (kaip kietas) trijų jėgų projekcijų lygčių ir trijų momentų lygčių pavidalu:

Kai tetraedro tūris riboje sumažėja iki nulio, veikiančių jėgų sistema paverčiama jėgų, einančių per vieną tašką, sistema, todėl momentinės lygtys praranda prasmę.

Taigi, pasirinkto tūrio viduje skystį veikia vienetinė masės jėga, kurios pagreičio projekcijos yra lygios , , Ir . Hidraulikoje masės jėgas įprasta susieti su masės vienetu, o kadangi , masės vieneto projekcija skaitine prasme bus lygi pagreičiui.

čia ,, yra masės vieneto jėgos projekcijos į koordinačių ašis;

Skysčio masė;

Pagreitis.

Sukurkime pasirinkto skysčio tūrio ašies kryptimi pusiausvyros lygtį , atsižvelgiant į tai, kad visos jėgos nukreiptos išilgai normalių į atitinkamas sritis skysčio tūryje:

kur yra hidrostatinio slėgio jėgos projekcija;

Jėgos projekcija iš slėgio;

Slėgio skaitinę reikšmę lemia ne tik priimta vienetų sistema, bet ir pasirinktas atskaitos taškas. Istoriškai susiformavo trys slėgio atskaitos sistemos: absoliutus, perteklinis ir vakuuminis (2.2 pav.).

Ryžiai. 2.2. Slėgio svarstyklės. Ryšys tarp absoliutaus, manometrinio ir vakuuminio slėgio

Absoliutus slėgis matuojamas nuo absoliutaus nulio (2.2 pav.). Šioje sistemoje atmosferos slėgis . Todėl absoliutus slėgis yra

.

Absoliutus slėgis visada yra teigiama reikšmė.

Perteklinis slėgis matuojant nuo atmosferos slėgio, t.y. nuo sąlyginio nulio. Norint pereiti nuo absoliutaus slėgio prie perteklinio slėgio, iš absoliutaus slėgio reikia atimti atmosferos slėgį, kuris apytiksliais skaičiavimais gali būti lygus 1 adresu:

.

Kartais perteklinis slėgis vadinamas manometriniu slėgiu.

Vakuuminis slėgis arba vakuumas vadinamas slėgio stoka atmosferai

.

Perteklinis slėgis rodo arba perteklių, viršijantį atmosferos slėgį, arba trūkumą žemiau atmosferos slėgio. Akivaizdu, kad vakuumas gali būti vaizduojamas kaip neigiamas perteklinis slėgis

.

Kaip matyti, šios trys slėgio skalės skiriasi viena nuo kitos arba pradžioje, arba skaičiavimo kryptimi, nors pats skaičiavimas gali būti atliekamas toje pačioje vienetų sistemoje. Jei slėgis nustatomas techninėse atmosferose, tada slėgio vieneto žymėjimas ( adresu) priskiriama kita raidė, priklausomai nuo to, koks slėgis laikomas „nuliu“ ir kokia kryptimi daromas teigiamas skaičius.

Pavyzdžiui:

- absoliutus slėgis yra 1,5 kg/cm2;

- perteklinis slėgis yra 0,5 kg/cm2;

- vakuumas yra 0,1 kg/cm2.

Dažniausiai inžinierius domina ne absoliutus slėgis, o jo skirtumas nuo atmosferos slėgio, nes konstrukcijų sienelės (cisternas, vamzdynas ir kt.) dažniausiai patiria šių slėgių skirtumą. Todėl daugeliu atvejų slėgio matavimo prietaisai (manometrai, vakuumo matuokliai) tiesiogiai rodo perteklinį (manometrinį) slėgį arba vakuumą.

Slėgio vienetai. Kaip matyti iš paties slėgio apibrėžimo, jo matmuo sutampa su įtempimo matmeniu, t.y. reiškia jėgos matmenį, padalintą iš ploto matmens.

Slėgio vienetas Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) yra paskalis – slėgis, kurį sukelia jėga, tolygiai paskirstyta jam normaliame paviršiaus plote, t.y. . Kartu su šiuo slėgio vienetu naudojami padidinti vienetai: kilopaskalis (kPa) ir megapaskalis (MPa).

Techninėse programose slėgis paprastai vadinamas absoliutus slėgis. Be to, įveskite taip paskambino perteklinis slėgis ir vakuumas, kurių apibrėžimas atliekamas atsižvelgiant į atmosferos slėgį.

Jei slėgis yra didesnis nei atmosferinis (), vadinamas slėgio perteklius virš atmosferos perteklinis slėgis:

;

jei slėgis mažesnis už atmosferinį, vadinasi slėgio trūkumas iki atmosferos vakuumas(arba vakuuminis matuoklis slėgis):

.

Akivaizdu, kad abu šie dydžiai yra teigiami. Pavyzdžiui, jei jie sako: perteklinis slėgis yra 2 atm., tai reiškia, kad absoliutus slėgis yra lygus . Jei jie sako, kad vakuumas inde yra 0,3 atm., tai reiškia, kad absoliutus slėgis inde yra lygus ir pan.

SKYSČIAI. HIDROSTATIKA

Fizinės savybės skysčių

Lašeliai skysčiai yra sudėtingos sistemos, turintys daug fizinės ir cheminės savybės. Naftos ir naftos chemijos pramonė, be vandens, prekiauja skysčiais, tokiais kaip žalia nafta, lengvieji naftos produktai (benzinas, žibalas, dyzelinas ir kaitinimo alyvos ir kt.), įvairios alyvos, taip pat kiti skysčiai, kurie yra naftos perdirbimo produktai. . Pirmiausia apsistokime prie tų skysčio savybių, kurios yra svarbios tiriant naftos ir naftos produktų transportavimo ir laikymo hidraulines problemas.

Skysčių tankis. Suspaudimo savybės

Ir šiluminis plėtimasis

Kiekvienas skystis tam tikru standartinėmis sąlygomis(pavyzdžiui, atmosferos slėgis ir temperatūra 20 0 C) turi vardinį tankį. Pavyzdžiui, vardinis tankis gėlo vandens yra 1000 kg/m 3, gyvsidabrio tankis yra 13590 kg/m 3, žalios alyvos 840-890 kg/m 3, benzinas 730-750 kg/m 3, dyzeliniai degalai 840-860 kg/m 3. Tuo pačiu metu oro tankis yra kg/m 3, a gamtinių dujų kg/m 3 .

Tačiau, kintant slėgiui ir temperatūrai, skysčio tankis kinta: kaip taisyklė, didėjant slėgiui ar mažėjant temperatūrai, jis didėja, o mažėjant slėgiui ar kylant temperatūrai – mažėja.

Elastingi skysčiai

Lašelių skysčių tankio pokyčiai paprastai yra nedideli, palyginti su nominalia verte (), todėl kai kuriais atvejais modelis naudojamas jų gniuždomumo savybėms apibūdinti. elastinga skysčių. Šiame modelyje skysčio tankis priklauso nuo slėgio pagal formulę

kuriame vadinamas koeficientas suspaudžiamumo koeficientas; skysčio tankis esant vardiniam slėgiui. Ši formulė rodo, kad aukščiau esantis perteklinis slėgis padidina skysčio tankį, o priešingu atveju - sumažina.

Taip pat naudotas tamprumo modulis K(Pa), kuri yra lygi . Šiuo atveju formulė (2.1) rašoma kaip

. (2.2)

Vidutinės vandens tamprumo modulio vertės Pa, nafta ir naftos produktai Pa. Iš to išplaukia, kad nukrypimai skysčio tankiai nuo vardinio tankio yra labai nereikšmingi. Pavyzdžiui, jei MPa(atm.), tada skysčiui su kilogramas/m 3 nuokrypis bus 2,8 kilogramas/m 3 .

Skysčiai su šiluminio plėtimosi

Tūrinio plėtimosi skysčio modelyje atsižvelgiama į tai, kad įvairios terpės kaitinamos plečiasi, o aušdamos susitraukia. Šiame modelyje tankis yra temperatūros funkcija, todėl:

kuriame () yra tūrio plėtimosi koeficientas ir vardinis skysčio tankis bei temperatūra. Vandens, naftos ir naftos produktų koeficientų reikšmės pateiktos 2.1 lentelėje.

Iš (2.3) formulės visų pirma išplaukia, kad kaitinant, t.y. tais atvejais, kai skystis plečiasi; ir tais atvejais, kai skystis suspaudžiamas.

2.1 lentelė

Tūrio plėtimosi koeficientas

Tankis, kg/m3	Koeficientas, 1/0 C
700-719	0,001225
720-739	0,001183
740-759	0,001118
760-779	0,001054
780-799	0,000995
800-819	0,000937
820-839	0,000882
840-859	0,000831
860-880	0,000782

1 pavyzdys. Benzino tankis 20 0 C temperatūroje yra 745 kg/m 3 . Koks yra to paties benzino tankis esant 10 0 C temperatūrai?

Sprendimas. Naudojant (2.3) formulę ir 1 lentelę, gauname:

kg/m 3 , tie. šis tankis padidėjo 8,3 kg/m3.

Taip pat naudojamas skystas modelis, atsižvelgiant į slėgį ir šiluminis plėtimasis. Šiame modelyje galioja ši būsenos lygtis:

. (2.4)

2 pavyzdys. Benzino tankis esant 20 0 C ir atmosferos slėgiui(MPa)lygus 745 kg/m 3 . Koks yra to paties benzino tankis esant 10 0 C temperatūrai ir 6,5 MPa slėgiui?

Sprendimas. Naudodami (2.4) formulę ir 2.1 lentelę turime:

kilogramas/m 3, t.y. šis tankis padidėjo 12 kilogramas/m 3 .

Nesuspaudžiamas skystis

Tais atvejais, kai galima nepaisyti skysčio dalelių tankio pokyčių, naudojamas vadinamasis modelis nesuspaudžiamas skysčių. Kiekvienos tokio hipotetinio skysčio dalelės tankis išlieka pastovus per visą judėjimo laiką (kitaip tariant, bendras darinys), nors jis gali skirtis nuo vienos dalelės iki kitos (kaip, pavyzdžiui, aliejaus-vandens emulsijose). Jei nesuspaudžiamas skystis yra vienalytis, tada

Pabrėžiame, kad nesuspaudžiamas skystis yra tik modelis, kuris gali būti naudojamas tais atvejais, kai yra daug skysčio tankio pokyčių mažesnė už vertę pats tankis, taigi .

Skysčio klampumas

Jei skysčio sluoksniai juda vienas kito atžvilgiu, tada tarp jų atsiranda trinties jėgos. Šios jėgos vadinamos jėgomis klampus trintis, o atsparumo santykiniam sluoksnių judėjimui savybė yra klampumas skysčių.

Tegul, pavyzdžiui, skysti sluoksniai juda, kaip parodyta Fig. 2.1.

Ryžiai. 2.1. Klampios trinties apibrėžimo link

Čia yra srauto greičių pasiskirstymas ir normaliosios krypties į vietą kryptis. Viršutiniai sluoksniai juda greičiau nei apatiniai, todėl pirmųjų dalį veikia trinties jėga, kuri traukia antruosius į priekį išilgai srauto. , o iš apatinių sluoksnių pusės atsiranda trinties jėga, lėtinanti judėjimą viršutiniai sluoksniai. Didumas yra x- trinties jėgos tarp skysčio sluoksnių, atskirtų sritimi su normaliu, komponentas y, skaičiuojant ploto vienetui.

Jei mes įtrauksime į išvestinę, tada ji apibūdins šlyties greitį, t.y. skysčio sluoksnių greičių skirtumas, skaičiuojamas atstumo tarp jų vienetui. Pasirodo, daugeliui skysčių galioja dėsnis, pagal kurį šlyties įtempis tarp sluoksnių yra proporcingas šių sluoksnių greičių skirtumui, apskaičiuotam atstumo tarp jų vienetui:

Šio įstatymo prasmė aiški: Kuo didesnis santykinis skysčio sluoksnių greitis (šlyties greitis), tuo didesnė trinties jėga tarp sluoksnių.

Iškviečiamas skystis, kuriam galioja dėsnis (2.5). Niutono klampus skystis. Daugelis lašelių skysčių atitinka šį dėsnį, tačiau į jį įtrauktas proporcingumo koeficientas skiriasi įvairių skysčių. Teigiama, kad tokie skysčiai yra Niutono, bet skirtingo klampumo.

Įstatyme (2.5) įtrauktas proporcingumo koeficientas vadinamas dinaminės klampos koeficientas.

Šio koeficiento matmuo yra

.

SI sistemoje jis matuojamas ir išreiškiamas Poisach(Pz). Šis vienetas buvo pristatytas garbei Jean Louis Marie Poiseuille, (1799-1869) - puikus prancūzų gydytojas ir fizikas, daug nuveikęs tirdamas skysčio (ypač kraujo) judėjimą vamzdyje.

Poise apibrėžiama taip: 1 Pz= 0,1. Norėdami suprasti vertę 1 Pz, atkreipkite dėmesį, kad vandens dinaminės klampos koeficientas yra šimtą kartų mažesnis už 1 P3, t.y. 0,01 Pz= 0,001 = 1 centi Poise. Benzino klampumas yra 0,4-0,5 P3, dyzelinio kuro 4-8 Pz, aliejus – 5-30 Pz ir dar.

Skysčio klampioms savybėms apibūdinti svarbus ir kitas koeficientas – dinaminio klampumo koeficiento ir skysčio tankio santykis, būtent . Šis koeficientas žymimas ir vadinamas kinematinės klampos koeficientas.

Kinematinės klampos koeficiento matmenys yra tokie:

= .

Matuojama SI sistemoje m 2 /s ir išreiškia Stokesas ( George'as Gabrielis Stoksas(1819-1903) - puikus anglų matematikas, fizikas ir hidromechanikas):

1 Šv= 10 -4 m 2 /s.

Turėdami šį vandens kinematinės klampos apibrėžimą, turime:

Kitaip tariant, dinaminės ir kinematinės klampos matavimo vienetai parenkami taip, kad abu vandeniui būtų lygūs 0,01 vieneto: 1 SDR pirmuoju atveju ir 1 cSt- antroje.

Pažymėtina, kad benzino kinematinė klampa yra maždaug 0,6 cSt; dyzelinis kuras - cSt; mažo klampumo alyva - cSt ir tt

Klampumo priklausomybė nuo temperatūros. Daugelio skysčių – vandens, naftos ir beveik visų naftos produktų – klampumas priklauso nuo temperatūros. Kylant temperatūrai klampumas mažėja, o mažėjant – didėja. Norėdami apskaičiuoti klampumo, pavyzdžiui, kinematinės, priklausomybę nuo temperatūros, naudojame įvairios formulės, įskaitant O.Reynoldso – P.A.Filonovo formulė

Sprendimas. Naudodami (2.7) formulę apskaičiuojame koeficientą: . Pagal formulę (2.6) randame reikiamą klampumą: cSt.

Idealus skystis

Jei trinties jėgos tarp skysčio sluoksnių yra daug mažesnės nei įprastos (suspaudimo) jėgos, tada modelis vadinamasis idealus skystis. Šiame modelyje daroma prielaida, kad tangentinės trinties jėgų tarp dalelių, atskirtų platforma, nėra net skysčiui tekant, o ne tik ramybės būsenoje (skysčio apibrėžimą žr. 1.9 skyriuje). Ši skysčio schema yra labai naudinga tais atvejais, kai sąveikos jėgų (trinties jėgų) tangentinės sudedamosios dalys yra daug mažesnės už įprastus komponentus (slėgio jėgos). Kitais atvejais, kai trinties jėgos yra palyginamos su slėgio jėgomis arba net jas viršija, idealus skysčio modelis pasirodo netinkamas.

Kadangi idealiame skystyje yra tik normalūs įtempiai, įtempių vektorius bet kurioje srityje su normalia yra statmenas šiai sričiai . Kartodami 1.9 pastraipos konstrukciją, galime daryti išvadą, kad idealiame skystyje visi normalūs įtempiai yra vienodo dydžio ir neigiami ( ). Todėl idealiame skystyje yra parametras, vadinamas slėgiu:, , o įtempių matrica yra tokia:

. (2.8)

Taikydami pagrindinę hidrostatikos lygtį dviem taškams, iš kurių vienas yra laisvajame paviršiuje, gauname:

Kur R 0 – slėgis ant laisvo paviršiaus;

z 0 – z = h– taško panardinimo gylis A.

Iš to išplaukia, kad slėgis skystyje didėja didėjant panardinimo gyliui ir formulei absoliutus hidrostatinis slėgis skysčio ramybės taške turi tokią formą:

. (3.10)

Dažnai slėgis laisvajame vandens paviršiuje yra lygus atmosferos slėgiui R 0 = žiurkė, šiuo atveju absoliutus slėgis apibrėžiamas taip:

bet jie skambina perteklinis slėgis ir žymėti r trobele.

Perteklinis slėgis apibrėžiamas kaip skirtumas tarp absoliutaus ir atmosferos slėgio:

adresu 0 p = žiurkė:

.

Absoliutus hidrostatinis slėgis gali būti mažesnis nei atmosferinis, bet visada Virš nulio. Perteklinis slėgis gali būti didesnis arba mažesnis už nulį.

Teigiamas perteklinis slėgis vadinamas manometrinis slėgis r vyras:

Manometrinis slėgis rodo, kiek absoliutus slėgis viršija atmosferos slėgį (3.7 pav.).

Neigiamas perteklinis slėgis vadinamas vakuuminis slėgis pvac:

Vakuuminis slėgis parodo, kiek absoliutus slėgis yra mažesnis už atmosferos slėgį.

Beveik didžiausią vakuumą skystyje riboja slėgio vertė sočiųjų garų skystis tam tikroje temperatūroje.

Grafiškai pavaizduokime ryšį tarp absoliutaus, manometrinio ir vakuuminio slėgio (žr. 3.7 pav.).

Įsivaizduokime plokštumą, kurios visuose taškuose yra absoliutus slėgis r abs= 0 (eilutė 0-0 pav. 3.7). Virš šios plokštumos atstumu, atitinkančiu atmosferos slėgį, yra plokštuma, kurios visuose taškuose r abs=žiurkė(eilutė A-A). Taigi linija 0-0 yra absoliutaus slėgio ir linijos skaitymo pagrindas A-A – Pagrindas manometro slėgio ir vakuumo nuskaitymui.

Jei taške SU r abs (SU) yra didesnis nei atmosferinis, tada atstumas nuo taško SU prie linijos A-A bus lygus manometriniam slėgiui p m(C) tašką SU. Jei taške D skysčio absoliutus slėgis p abs (D) mažesnis nei atmosferinis, tada atstumas nuo taško D prie linijos A-A atitiks vakuuminį slėgį p(vac)D taške D.

Hidrostatinio slėgio matavimo prietaisus galima suskirstyti į dvi grupes: skystis Ir mechaninis. Skysčio slėgio matavimo prietaisai yra pagrįsti indų susisiekimo principu.

Paprasčiausias skysčio slėgio matavimo prietaisas yra pjezometras. Pjezometras yra skaidrus vamzdis, kurio skersmuo ne mažesnis kaip 5 mm (kad būtų išvengta kapiliarumo). Vienas jo galas prijungtas prie indo, kuriame matuojamas slėgis, o kitas – atviras. Pjezometro montavimo schema parodyta fig. 3.8, A.

Absoliutus slėgis inde tam tikrame taške SU pjezometro prijungimas pagal (3.10 *) formulę yra:

Kur h p– skysčio pakilimo pjezometre aukštis (pjezometrinis aukštis).

Iš (3.11) lygties matome, kad:

.

Ryžiai. 3.8. Pjezometrų montavimo schema: a – slėgiui matuoti taške
prisijungimai; b – matuoti slėgį inde virš laisvo paviršiaus

Taigi skysčio pakilimo pjezometre aukštį lemia perteklinis (manometrinis) slėgis taške SU. Išmatavus skysčio pakilimo aukštį pjezometre, galima nustatyti perteklinį slėgį jo prijungimo vietoje.

Slėgiui nustatyti galima naudoti pjezometrą R 0 inde virš laisvo paviršiaus. Taško slėgis SU:

, (3.12)

Kur h C– taško panardinimo gylis SU palyginti su skysčio lygiu inde.

Iš (3.11) ir (3.12) lygčių randame:

Šiuo atveju skirtumo nustatymo patogumui h p – h C Pjezometro montavimo schema gali būti tokia, kaip pav. 3.8, b.

Pjezometras yra labai jautrus ir tikslus prietaisas, tačiau jis tinka tik mažiems slėgiams matuoti esant dideliam slėgiui, pjezometro vamzdis tampa pernelyg ilgas, o tai apsunkina matavimus. Tokiais atvejais vadinamieji skysčio slėgio matuokliai, kuriame slėgis subalansuojamas ne tuo pačiu skysčiu kaip skystis inde, kaip yra pjezometre, o didesnis skystis specifinė gravitacija; Paprastai šis skystis yra gyvsidabris. Kadangi gyvsidabrio savitasis svoris yra 13,6 karto didesnis už vandens savitąjį svorį, matuojant tuos pačius slėgius, gyvsidabrio manometro vamzdis pasirodo gerokai trumpesnis už pjezometrinį vamzdelį, o pats prietaisas kompaktiškesnis.

Gyvsidabrio manometras(6.3 pav.) dažniausiai U formos stiklinis vamzdelis, kurio lenkta alkūnė užpildyta gyvsidabriu. Esant spaudimui R inde gyvsidabrio lygis kairėje manometro alkūnėje mažėja, o dešinėje didėja. Šiuo atveju hidrostatinis slėgis taške A, Paimtas gyvsidabrio paviršiuje kairiajame kelyje, pagal analogiją su ankstesniu, nustatomas taip:

kur r ir ir r rt– atitinkamai skysčio tankis inde ir gyvsidabrio.

Tais atvejais, kai reikia matuoti ne slėgį inde, o slėgio skirtumą dviejuose induose arba dviejuose skysčio taškuose tame pačiame inde, naudokite diferencinio slėgio matuokliai. Diferencialinis slėgio matuoklis, prijungtas prie dviejų indų A Ir IN, parodyta pav. 3.10. Čia dėl spaudimo R gyvsidabrio paviršiaus lygyje kairiajame kelyje turime:

arba nuo

Taigi slėgio skirtumas nustatomas pagal lygių skirtumą dviejose diferencinio slėgio matuoklio kojose.

Norint padidinti matavimų tikslumą, taip pat matuojant žemą slėgį, jie naudojami mikromanometrai.

Mikromanometras susideda iš rezervuaro A, prijungtas prie indo, kuriame matuojamas slėgis, ir slėgio vamzdžio IN, pasvirimo kampas α į horizontą, kurį galima pakeisti. Vienas iš mikromanometro konstrukcijų, vadinamasis pasviręs mikromanometras, parodyta fig. 3.11.

Ryžiai. 3.11. Mikromanometras

Slėgis vamzdžio apačioje, išmatuotas mikromanometru, apskaičiuojamas taip:

Mikromanometras turi didesnį jautrumą, nes leidžia, o ne žemą aukštį h skaičiuoti ilgį l kuo didesnis mažesnis kampas a.

Mažesniam nei atmosferiniam slėgiui matuoti (inde yra vakuumas), vadinami prietaisai vakuumo matuokliai. Tačiau vakuuminiai matuokliai dažniausiai matuoja ne slėgį tiesiogiai, o vakuumą, tai yra slėgio trūkumą iki atmosferos slėgio. Iš esmės jie niekuo nesiskiria nuo gyvsidabrio manometrų ir yra lenktas vamzdis, užpildytas gyvsidabriu (3.12 pav.), kurio vienas galas A jungiasi prie laivo IN, kur matuojamas slėgis R, ir kitas galas SU atviras. Pavyzdžiui, išmatuokite dujų slėgį inde IN, šiuo atveju gauname:

,

atitinkantis vakuumą inde vadinamas vakuuminis aukštis ir žymėti h vac.

Kai reikia matuoti aukštą slėgį, naudojami antrojo tipo instrumentai – mechaniniai. Plačiausiai naudojamas praktikoje spyruoklinis slėgio matuoklis(3.13 pav., A). Jį sudaro tuščiaviduris plonasienis lenktas žalvario vamzdis (spyruoklė) A, kurio vienas galas yra lituojamas ir sujungtas naudojant grandinę IN su pavarų mechanizmu SU; antrasis vamzdžio galas – atviras – susisiekia su indu, kuriame matuojamas slėgis. Per šį galą į vamzdelį A patenka skystis. Veikiant slėgiui, spyruoklė iš dalies išsitiesina ir per pavarų mechanizmą paleidžia rodyklę, pagal kurios nuokrypį sprendžiamas slėgio dydis. Tokiuose manometruose dažniausiai yra graduota skalė, rodanti slėgį atmosferoje, o kartais ir registratoriai.

Be to, yra vadinamųjų membraniniai slėgio matuokliai(3.13 pav., b), kurioje skystis veikia ploną metalinę (arba gumuotos medžiagos) plokštę – membraną. Susidariusi membranos deformacija per svirtelių sistemą perduodama į slėgio dydį rodančią rodyklę.

Ryžiai. 3.13. Pavasaris ( A) ir membrana ( b) slėgio matuokliai

Slėgis yra jėgos, veikiančios statmenai ploto vienetui, vienetas.

Absoliutus slėgis yra slėgis, kurį kūne sukuria vienos dujos, neatsižvelgiant į kitas dujas. atmosferos dujos. Jis matuojamas Pa (paskaliais). Absoliutus slėgis yra atmosferos ir perteklinio slėgio suma.

Perteklinis slėgis yra teigiamas skirtumas tarp išmatuoto ir atmosferos slėgio.

Ryžiai. 2.

Panagrinėkime pusiausvyros sąlygas atviram indui, pripildytam skysčiu, prie kurio taške A prijungtas viršuje atviras vamzdis (2 pav.). Veikiamas svorio ar perteklinio slėgio сЧgЧh skystis vamzdyje pakyla iki aukščio h p. Minėtas vamzdelis vadinamas pjezometru, o aukštis h p vadinamas pjezometriniu aukščiu. Įsivaizduokime pagrindinę hidrostatikos lygtį plokštumos, einančios per tašką A, lygtį. Slėgis taške A iš indo šono apibrėžiamas taip:

iš pjezometro pusės:

tai yra, pjezometrinis aukštis rodo perteklinio slėgio dydį toje vietoje, kur pjezometras yra prijungtas tiesiniais vienetais.

Ryžiai. 3.

Dabar panagrinėkime pusiausvyros sąlygas uždaram indui, kai slėgis laisvajame paviršiuje P 0 yra didesnis už atmosferos slėgį P atm (3 pav.).

Veikiant slėgiui Р 0, didesniam už Р atm ir svorio slėgiui сЧgЧh, skystis pjezometre pakyla iki aukščio h p didesnis nei esant atviram indui.

Slėgis taške A nuo laivo šono:

iš atviros pjezometro pusės:

iš šios lygybės gauname h p išraišką:

Analizuodami gautą išraišką, nustatome, kad šiuo atveju pjezometrinis aukštis atitinka perteklinio slėgio reikšmę pjezometro prijungimo taške. IN tokiu atveju perteklinis slėgis susideda iš dviejų terminų: išorinis perteklinis slėgis laisvajame paviršiuje P" 0 g = P 0 - P atm ir svorio slėgis сЧgЧh

Perteklinis slėgis taip pat gali būti neigiama reikšmė, vadinama vakuumu. Taip, siurbimo vamzdžiuose išcentriniai siurbliai, skysčio sraute ištekėjus iš cilindrinių purkštukų, vakuuminiuose katiluose skystyje susidaro žemesnio nei atmosferinio slėgio zonos, t.y. vakuuminės zonos. Tokiu atveju:

Ryžiai. 4.

Vakuumas yra slėgio nebuvimas atmosferos slėgiui. Tegul absoliutus slėgis bake 1 (4 pav.) yra mažesnis nei atmosferinis (pavyzdžiui, dalis oro buvo išpumpuota naudojant vakuuminis siurblys). 2 rezervuare yra skysčio, o rezervuarus jungia lenktas vamzdis 3. Atmosferos slėgis veikia 2 rezervuaro skysčio paviršių. Kadangi slėgis bake 1 yra mažesnis nei atmosferinis, skystis vamzdyje 3 pakyla iki tam tikro aukščio, kuris vadinamas vakuumo aukščiu ir yra žymimas. Vertė gali būti nustatyta iš pusiausvyros sąlygos:

Maksimali vakuuminio slėgio reikšmė yra 98,1 kPa arba 10 m.v.st., tačiau praktiškai slėgis skystyje negali būti mažesnis už soties garų slėgį ir yra lygus 7-8 m.v.st.