Міністерство освіти і науки України
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ «ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА»
Вимірювання тиску
в рідинах і газах
Методичні вказівки до лабораторної роботи № 1
з дисциплін “Технічна механіка рідин і газів”,
“Гідрогазодинаміка”, “Гідравліка, гідро- та пневмоприводи”
для студентів базових напрямів “Водні ресурси”, “Будівництво”, “Енергетика”, “Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології”, “Інженерна механіка”
Затверджено на засіданні
кафедри гідравліки та сантехніки
Протокол № 11
від 12 лютого 2003 р.
Львів – 2003
Вимірювання тиску в рідинах і газах. Методичні вказівки до лабораторної роботи №1 з дисциплін “Технічна механіка рідин і газів”, “Гідрогазодинаміка”, “Гідравліка, гідро- та пневмоприводи” // Укладачі В.М. Жук, А.С. Пасічнюк. – Львів: Видавництво Національного університету "Львівська політехніка", 2003. – 18 с.
Відповідальний
за випуск:
В.М. Жук, канд. техн. наук, зав. кафедри ГС
Рецензенти:
В.В. Чернюк, канд. техн. наук
О.Т. Возняк, канд. техн. наук
Мета роботи
Практичне засвоєння основних законів гідростатики; ознайомлення з приладами для вимірювання тиску в рідинах і газах; набуття навичок з вимірювання тиску різними приладами.
1. ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ
1.1. Основне рівняння гідростатики
Тиск – це скалярна величина, що характеризує напружений стан суцільного середовища.
Середнє значення тиску рідини або газу на будь-яку площину чисельно дорівнює відношенню нормальної сили Р до площі (, на яку діє ця сила:
p = Р/( .
(1)
Гідростатичний тиск в точці чисельно дорівнює взятій з протилежним знаком величині нормального напруження на довільно орієнтованій у даній точці площини і може бути виражений через ліміт:
.
(2)
Гідростатичний тиск в рідинах і газах має такі властивості:
тиск на будь-яку поверхню діє перпендикулярно до неї та завжди є напруженням стиску (у рідинах і газах у стані спокою не виникають нормальні напруження розтягу);
значення тиску в даній точці залежить лише від коорди нат точки і є однаковим в усіх напрямках.
При рівновазі рідини, коли на неї з масових сил діє тільки сила земного тяжіння, справедлива рівність, яку називають основним рівнянням гідростатики:
,
(3)
де z – геометрична висота точки, тобто її висота над до вільною горизонтальною площиною порівняння О–О; p – гідростатичний тиск у точці; ( – питома маса (густина) рідини чи газу; g – прискорення вільного падіння, g=9,81 м/с2.
При практичному застосуванні основне рівняння гідростатики частіше записують у вигляді
p = p0 + (gh ,
(4)
де р0 , р – тиск відповідно на вільній поверхні рідини та на глибині h.
Таким чином, тиск на будь-якій глибині дорівнює сумі тиску на вільній поверхні p0 та вагового тиску рh (тиску відповідного стовпа рідини висотою h):
ph = (gh = (h ,
(5)
де (=((g – питома вага рідини, Н/м3.
1.2. Одиниці вимірювання тиску
В системі СІ одиницею вимірювання тиску є 1 Па (паскаль) – це тиск, який створює сила 1 Н, рівномірно розподілена по поверхні площею 1 м2:
1 Па = 1 Н/м2 = 1 кг/(м(с2).
Паскаль – дуже мала величина для вимірювання тиску; на практиці частіше тиск виражають у кратних одиницях: гектопаскалях (1 гПа=100 Па), кілопаскалях (1 кПа=1000 Па), мегапаскалях (1 МПа=106 Па) і гігапаскалях (1 ГПа=109 Па).
З позасистемних одиниць вимірювання тиску найбільш поширеними є:
1) атмосфера технічна (ат) або кілограм сили на квадратний сантиметр (кгс/см2): 1 ат=1кгс/см2 = 98100 Па;
2) атмосфера фізична (1 атм = 101 325 Па) – це нормальний атмосферний тиск на рівні Світового океану;
3) метр водяного стовпа (1 м. вод. ст. = 9810 Па);
4) міліметр ртутного стовпа (1 мм. рт. ст. ≈ 133 Па);
5) бар (1 бар = 100 000 Па);
6) фунт сили на квадратний дюйм (1 lb/sq.in = 0,4536 кгс / (2,54 см)2 = 0,070 кгс/см2).
На практиці часто користуються співвідношенням між технічною атмосферою та метрами водяного стовпа: 1 кгс/см2 = 10 м. вод. ст.
Величину кров’яного тиску в медицині досі визначають в позасистемній одиниці 1 Тор (торрічеллі), де 1 Тор...
