Некоторые понятия в гидростатике

а. Пьезометрическая высота давления. На рис. 2.4 в состоянии равновесия представлен закрытый сосуд, наполненный жидкостью, на поверхности которой давление Р>Р_а. К стекам сосуда подведены две открытые трубки, называемые пьезометрами («пьезо» - греческое слово – давление, «метр» - измерение). Трубки А и В расположены на разных уровнях z_А и z_В от плоскости сравнения 0-0. Жидкость в точках А и В, которая находится под давлением Р, поднимется по пьезометрам и, испытывая атмосферное давление Р_а, остановится на одной плоскости 0’-0’, называемой напорной плоскостью.

рис. 2.4

Пьезометрической высотой давления называется высота h_п от точки, находящейся под давлением до поверхности, где давление равно атмосферному. Из уравнения гидростатики Р=Р_а+rgh можно получить значение пьезометрических высот для точек А и В

Как видно из рис 2.4, пьезометрические высоты давления для любых точек, расположенных на разных уровнях в покоящейся жидкости, неравны между собой.

б. Пьезометрический, или гидростатический, напор. На рис 2.4 пьезометрические высоты для точек А и В установились на одной напорной плоскости 0’-0’, а сумма координат точек А и В и пьезометрических высот давления есть величина постоянная Н_А=Н_В

HA=zA+hп.A=zA+

HB=zB+hп.B=zB+

Пьезометрическим, или гидростатическим, напором Н называется высота для точки, находящейся под давлением от плоскости сравнения до поверхности, где давление равно атмосферному. Отметим, что для точек А и В пьезометрические высоты различны, а пьезометрический напор одинаков.

Рассмотрим энергетические свойства пьезометрического напора. На рис. 2.4 в точке А масса частицы жидкости равна m. Вес частицы равен mg, где g – ускорение силы тяжести. Частица жидкости из точки А может опуститься до плоскости сравнения 0-0, совершив при этом работу, равную произведению веса на путь, т. е. mg·z_A. Таким образом, частица жидкости, находясь в точке А, обладает запасом потенциальной энергии положения mgz_A. Частица в точке А находится под давлением Р_А=Р - Р_а и обладает потенциальной энергией давления, которая могла бы поднять частицу на высоту пьезометрического давления

в. Приведенная высота давления. На рис. 2.5 в состоянии равновесия представлен закрытый сосуд, наполненный жидкостью, на поверхности которой, так же как и на рис. 2.4, Р>Р_а. В сосуде выбирается точка А с координатой z_A над плоскостью сравнения, и к боковой стенке на этом уровне подведена пьезометрическая трубка. Вода в трубке установилась на пьезометрической высоте h_п.А и определился пьезометрический набор для точки А Н_А. Дополнительно в сосуд опущена трубка до уровня точки А, причем верхний конец трубки запаян и из нее выкачан воздух. Вода в этой трубке при Р=0 поднимается на большую высоту h_пр.

рис. 2.5