6. Основное уравнение гидростатики ( вывод).

Основным уравнением гидростатики (Закон Паскаля) называется уравнение:

— гидростатическое давление (абсолютное или избыточное) в произвольной точке жидкости,

— плотность жидкости,

— ускорение свободного падения,

— высота точки над плоскостью сравнения (геометрический напор),

— гидростатический напор.

Уравнение показывает, что гидростатический напор во всех точках покоящейся жидкости является постоянной величиной.

7. Закон Паскаля и его практические приложения.

Закон Паскаля и его практическое применение

 На основании основного уравнения гидростатики может быть сформулирован закон Паскаля: внешнее давление, производимое на свободную поверхность покоящейся жидкости, передается одинаково всем ее точкам по всем направлениям.

Свойство жидкости передавать производимое на нее без изменения давления используется в различных гидростатических устройствах: гидравлических прессах, домкратах, гидроаккумуляторах и др.

Гидравлический пресс предназначен для создания больших усилий, необходимых в ряде производственных процессов. На рис. 5 дана схема гидравлического пресса. Принцип его работы следующий. В рабочий цилиндр 2 поршнем 1 насоса подается под давлением рабочая жидкость, например масло. Давление, создаваемое поршнем 1: p=F₁/A₁,

 где       F₁ – сила, действующая на поршень 1;A₁ – площадь его поперечного сечения.

 Рабочая жидкость передает развиваемое поршнем 1 давление поршню 4 рабочего цилиндра 3. Сила, развиваемая поршнем 4: F₂ = pA₂,

 где А₂ –площадь поперечного сечения поршня 4.

 Откуда р = F₂/A₂. Тогда F₂/A₂ = F₁/A₁ или

F2 = F1 × A2/A1 = pA2

 т.е. сила F₂ во столько раз больше силы F₁, во сколько раз площадь поршня 4 больше площади поршня 1.

В действительности сила, развиваемая прессом, несколько меньше силы, определяемой по формуле (17), из-за действия сил трения, возникающих в движущихся частях пресса, а также утечек жидкости. Эти потери учитывают коэффициентом полезного действия (КПД) h пресса, который равен h = 0,75...0,85. Поэтому действительная сила, развиваемая прессом: P = pS_2h.

Гидроаккумулятор предназначен для накопления (аккумулирования) энергии с тем, чтоб отдать ее при необходимости выполнить кратковре­менную работу, требующую больших усилий. Гидроаккумуляторы широ­ко применяют в современных мощных гидравлических прессах, в машинах для литья под давлением при принудительном заполнении расплав­ленным металлом литейных форм, в устройствах привода движения створов гидрошлюзов и т.д. Принцип работы тот же, что и у гидравлического пресса.

 

Рисунок 5 – Гидравлический пресс

8. Абсолютное, избыточное и вакуумметрическое давление. Приборы для их измерения. Давление абсолютное, избыточное, вакуум

Числовое значение давления определяется не только принятой системой единиц, но и выбранным началом отсчета. Сложились три системы отсчета давления: абсолютная, избыточная и вакуумметрическая.

Абсолютное давление  отсчитывается от абсолютного нуля. В этой системе атмосферное давление . Следовательно, абсолютное давление равно .

Абсолютное давление всегда является величиной положительной.

Избыточное давление   отсчитывается от атмосферного давления, т.е. от условного нуля. Чтобы перейти от абсолютного к избыточному давлению необходимо вычесть из абсолютного давления атмосферное, которое в приближенных расчетах можно принять равным 1ат: .Иногда избыточное давление называют манометрическим.

Вакуумметрическим давлением или вакуумом  называется недостаток давления до атмосферного .Ясно, что вакуум может быть представлен как отрицательное избыточное давление .

Единицы давления. 

За единицу давления в Международной системе единиц (СИ) принят паскаль  — давление, вызываемое силой , равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью , т.е. . Наряду с этой единицей давления применяют укрупненные единицы: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (МПа): ;  ; .

В технике продолжают применять также техническую МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда,) и физическую СГС (сантиметр, грамм, секунда) системы единиц. Используются также внесистемные единицы — техническую атмосферу и бар:

Н е следует также смешивать техническую атмосферу  с физической , которая все ещё имеет некоторое распространение в качестве единицы давления: