?? 從式(5—19)可以看出,靜止是流動的特殊形式,常把式(5—19)稱為流體靜力學(xué)基本方程,它反映了靜止流體內(nèi)部能量轉(zhuǎn)化與守恒的規(guī)律。進(jìn)一步分析可以看出,靜力學(xué)規(guī)律實際上就是靜止流體內(nèi)部壓力與位置之間的關(guān)系。利用這種規(guī)律在工程上可以測定與控制液位、測量壓差或壓力、確定液封高度、設(shè)計分液器等。
(1)式(5—19)表明,在靜止流體內(nèi)部,任一截面上的位能與靜壓能之和均相等。利用這一規(guī)律可以判定流體是否流動以及流動的方向和限度。比如,用管路將設(shè)備1與設(shè)備2連接起來,是否會發(fā)生流體在1與2之間的流動呢?只要計算一下1與2兩截面的能量并加以比較就可以了。
如果(位能+靜壓能)l=(位能+靜壓能)2,則流體處在靜止?fàn)顟B(tài);
如果(位能+靜壓能)l>(位能+靜壓能):,則流體從1向2流動;
如果(位能+靜壓能)l<(位能+靜壓能)2,則流體從2向1流動。
(2)式(5—19)變形可得:
p2=Pl=pg(Z1一Z2)??? (5—20)
此式也稱為流體靜力學(xué)基本方程,它反映了靜止流體內(nèi)部任意兩個截面壓力之間的關(guān)系。它表明在靜止、連續(xù)、均質(zhì)的流體內(nèi)部,如果一點(diǎn)的壓力發(fā)生變化,則其他各點(diǎn)的壓力將發(fā)生同樣大小和方向的變化,這正是液壓傳動的理論依據(jù)。
(3)如果截面1剛好與自由液面重合,則(Z1一Z2)就等于截面2距自由液面的深度,用九表示,于是,式(5—20)可變?yōu)?/span>
p2=P1=pgh??? (5—20a)
一般地,液面上方的壓力》1是定值,因此,式(5—20a)表明,在靜止、連續(xù)均質(zhì)的流體內(nèi)部,任一截面的壓力僅與其所處的深度有關(guān),而與底面積無關(guān)。顯然,液體越深的地方壓力越大,這就是攔河堤壩越靠底部越寬的原因。
不難看出,在靜止、連續(xù)均質(zhì)的流體中,處在同一水平面上的各點(diǎn)的壓力均相等,壓力相等的截面稱為等壓面,等壓面對解決靜止流體的問題相當(dāng)重要。
圖5—12中,1與2處在同一水平面上,3與4處在同一水平面上,但1與2處的壓力相等,而3與4處的壓力不相等。
(4)式(5—19)也可以變化如下:
此式表明,靜壓頭的變化可以用位壓頭的變化來顯示,或者說壓力的變化可以通過液位的變化來反映或相反,所以可以用液柱高度表示壓力大小,但必須帶流體種類(如760mmHg)。
這就是連通器原理,利用這一原理可以設(shè)計制作壓力計、液位計、分液器、出料管等。
如圖5—13所示,為了測量某容器內(nèi)的液位,可以在容器上部與底部各開一個小孔并用玻璃管連接。顯然,玻璃管內(nèi)的液位高度就是容器內(nèi)部的液位高度。這種液位計構(gòu)造簡單,易于破碎,且不適宜集中控制及遠(yuǎn)距測量。
圖5—14是用U形壓力計的示意圖,測量是將U形管壓力計的兩端分別連接在要測量的兩側(cè)壓點(diǎn)上,則根據(jù)U形管內(nèi)指示液的液位變化(壓力計的讀數(shù)),可以算出兩側(cè)壓點(diǎn)之間的壓力差,見式(5—21)。如果是測量某點(diǎn)的壓力,只要將壓力計的一端通大氣即可。