1.6 Виды давлений

В зависимости от выбора начала отсчета численное значение давления может быть разным. Различают абсолютное, избыточное давление и вакуум.

Под абсолютным понимается давление, отсчитываемое от абсолютного нуля, за который принимается давление в пустоте (рисунок 1.7).

На рисунке этому давлению соответствует линияО-О.р_абс– абсолютное давление в точкеА. Как уже отмечалось, в жидкости не может быть растягивающих напряжений. В соответствие с этим считается, что абсолютное давление может быть только положительным.

В этом случае если величина давления отсчитывается от нуля (линия а-а) за который принято атмосферное давлениер_атм, то такое давление называетсяизбыточным(на рисунке 7 этор_изб) или монометрическим:

р_изб=р_абс–р_атм=γ·h.

Очевидно, что избыточное давление может быть и положительным и отрицательным. На рисунке 1.7 избыточному положительному давлению соответствует давление в точке А. Отрицательным избыточное давление будет тогда, когда абсолютное давление окажется меньше атмосферного (точкаВна рис. 1.7). Такое давление называется отрицательным избытком над атмосферой или вакуумом.

Вакуум есть недостаток давления до атмосферного.

р_вак=р_атм–р_абс. (1.23)

р_изб= р_абс–р_атм=–γ·h. (1.24)

Положительное избыточное давление измеряется манометром, отрицательное – вакуумметром.

1.7 Пьезометрическая, вакуумметрическая высоты

Для представления о пьезометрической и вакуумметрической высотах возьмем закрытый сосуд, наполненный жидкостью (рисунок 1.8а). в точке Асделаем отверстие, к которому присоединим открытую сверху трубку.

Если на поверхность жидкости оказать давление р₀, большее атмосферного, то жидкость поднимается в трубке на высотуh_р. Указанная трубка называетсяпьезометром, а высотаh_р–пьезометрической.

Жидкость находится в состоянии покоя. Запишем условие равновесия жидкости для точки А, находящейся на глубинеh.

Гидростатическое давление в точке Аможно представить

р_абс= р_атм+γ·h_р, (1.25)

р_абс= р₀+γ·h. (1.26)

Приравнивая правые части уравнений (1.25) и (1.26) получим

р_атм+γ·h_р= р₀+γ·h,

или

. (1.27)

Следовательно, пьезометрическая высота показывает величину избыточного давления в точке, где присоединен пьезометр. Для пьезометра, присоединенного к открытому сосуду, уравнение (1.27) упрощается

h_p=h, (1.28)

т.е. пьезометрическая высота равна глубине погружения точки Ав жидкость.

Выше отмечалось, что избыточное давление γ·hможет быть и отрицательной величиной, называемой вакуумом. Так, во всасывающих патрубках центробежных насосов, в вакуум-котлах в жидкости образуются области с давлением ниже атмосферного, т.е. в области вакуума.

Для определения вакуумметрической высоты один конец изогнутой трубки (пьезометр) поместим в область вакуума, а другой – в сосуд, заполненный жидкостью (рисунок 1.8б). Так как в сосуде 1 давление меньше атмосферного, т.е. р₀<р_атм, жидкость в трубке под действием атмосферного давления на поверхность жидкости в сосуде 2 поднимется на высотуh_вак, величина которой может быть определена из условия равновесия

р_атм= р₀+γ·h_вак,

откуда

(1.28)

Вакуум измеряется в метрах водяного столба (м вод. ст.), в долях атмосферы (ат) или в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.), 1 мм рт. ст.=133,332 Н/м². из уравнения (1.23) следует, что предельным значением вакуума является одна атмосфера (10 м вод. ст.=1 кгс/см²=98 065,5 Н/м²).

Вакуумметры устанавливают на всасывающих линиях насосных установок, в сифонах и т.п.