Абсолютное и избыточное давления. 
Вакуум

Вернемся к основному уравнению гидростатики в форме записи уравнения (2.10).

Для покоящейся жидкости возможно три случая действия внешнего давления:

где р_я — атмосферное давление.

Рассмотрим каждый из этих случаев.

.ро > Ра- На рис. 2.8 изображен закрытый резервуар, внутри которого помещена жидкость, на свободной поверхности которой создано давление /?₀ > /?_а. Для измерения давления сбоку от резервуара на высоте, А от поверхности установлена стеклянная трубочка с открытым верхним концом которая называется пьезометром. Под действием давлени в резервуаре вода в стеклянной трубочке поднимается н высоту /?," а на поверхности воды в трубочке будет давлениер._Л На рисунке: 0—0 — плоскость сравнения; 1—1 — уровен жидкости, где давление в любой точке будет такое же, чт и в точке А.

Рис. 2.8. Резервуар с жидкостью, на поверхности которой > р._л

Для случая, изображенного на рис. 2.8, в точке А согласно формуле (2.10) абсолютное гидростатическое давление Рл ⁼ Ро + рФ> ^гД^е РФ ~ весовое давление (р_в).

С другой стороны, для любой точки уровня 1—1 со стороны пьезометра давление запишется так: р'_А = р_а + рфп> где рф_п — избыточное давление (р_тб); к_п — высота, называема пьезометрической высотой.

Но р_л = р_А, так как жидкость находится в состоянии покоя, т. е. р_А = Ра + р_нз5, тогда для любой точки жидкости.

а пьезометрическая высота.

Высота Н_и = А_п + 2 называется пьезометрическим напором.

Для данного случая действия внешнего давления избыточное давление есть величина положительная и имеет специальное название — манометрическое давление, по названию приборов заводского изготовления, манометров, которые по своим конструктивным особенностям способн измерять (как правило) только избыточное давление:

Как отмечалось в параграфе 2.1, единицей измерения давления в системе СИ является 1 Па, но на практике част используются и другие единицы измерения, например «техническая атмосфера» — 1 ат: 1ат = 1 кгс/см² или, при переводе в систему СИ, 1 ат = 9,8 • 10⁴ Па ~ 100 000 Па.

Из наших рассуждений следует, что давление можно измерять и высотой столба жидкости:

Для воды с плотностью р_в = 1000 кг/м³1 ат = 10 м вод. ст., для ртути с плотностью р_рт = 13 547 кг/м³1 ат = 0,7382 м рт. ст. =В = 738,2 мм рт. ст.

• 1 Па = 0,102 -10~³ м вод. ст. = 0,752−10 ³ м рт. ст. = = 0,752 мм рт. ст.
• 2. р₀ < р._А. На поверхности жидкости в закрытом резервуаре путем откачки воздуха или газа создано давление р₀ < р_АВ (рис. 2.9). На глубине к сбоку от резервуара на уровне 1—1В установлен так называемый обратный пьезометр или, что то

Величину /?" называют вакуумметрической высотой:

Для измерения /г" часто используют и другой тип вакуумметра (рис. 2.10).

Один конец стеклянной трубочки подсоединен к точке, где определяется вакуумметрическое давление, а другой опущен в жидкость со свободной поверхностью, па которой р₀ = р_а.

Уровень жидкости в стеклянной трубочке поднимается на высоту /?_в, гак как давление над уровнем 1—1 в трубк равно абсолютному давлению р = р₀, а ниже уровня 1—1 В р = р_а — рф_ю отсюда

Рис. 2.10. Вакуумметр.

Вакуумметрическое давление р_нж (2.14) измеряется в единицах давления — паскалях.

Величина А, будет определяться значением плотности жидкости в вакуумметре.

Для воды значение А" не должно превышать /г = 10 м, так как избыточное давление на глубине 10 м воды равно 1 ат.

Если в рассматриваемой точке А_в = 3 м вод. ст., то это значит, что абсолютное давление в этой точке будет соответствовать /г = 7 м вод. ст.

3. ро = р_Л. Рассмотрим случай с открытым резервуаром, заполненным жидкостью, на свободной поверхности которой давление р₀ = р_л (рис. 2.11).

Для измерения давления на глубине/г установлен пьезометр, уровень жидкости в котором, очевидно, поднимется до уровня свободной поверхности жидкости в резервуаре.

Согласно формуле (2.10) р_А = р₀ + но, с другой стороны, р'_А = р._л + рgh_n. Так как р_л = р'_л и, А = А_п, для открытого резервуара весовое (р_в = рgh) и избыточное давления (р_И3а =В «РёК) равны (р_в = р_Из6).

Рис. 2.11. Резервуар с жидкостью, на поверхности которой р_а = р._л

Эта схема действия внешнего давления на поверхности жидкости является основной для условий строительного производства. Особенностью этой схемы является то, что внешнее давление для расчетных случаев известно, т. е. р₀ = р_А Поэтому основной расчетной величиной для различных задач будет являться избыточное давление. Довольно часто в расчетной практике под гидростатическим давлением в точк понимается величина избыточного давления, при этом индекс «изб» в обозначении давления опускается (р =В а понятие весового давления совсем не используется.