Пьезометрическая, вакуумметрическая высоты

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

Если на поверхность жидкости оказать давление р ₀, большее атмосферного, то жидкость поднимается в трубке на высоту h_р. Указанная трубка называется пьезометром, а высота h_р – пьезометрической.

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

Гидростатическое давление в точке А можно представить

р_абс= р_атм+γ·h_р, (1.25)

р_абс= р ₀+ γ·h. (1.26)

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

р_атм+γ·h_р = р ₀+ 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 А в жидкость.

Выше отмечалось, что избыточное давление γ·h может 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. р ₀< р_атм, жидкость в трубке под действием атмосферного давления на поверхность жидкости в сосуде 2 поднимется на высоту h_вак, величина которой может быть определена из условия равновесия

р_атм = р ₀+ 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.