Среднее давление жидкости на боковую стенку сосуда. Расчет давления на дно и стенки сосуда

Формула давления на дно и стенки сосуда

Давление жидкости обусловлено ее весом и, соответственно сила этого давления F равна весу жидкости P. Вес жидкости можно определить, зная ее массу m. А массу можно вычислить по формуле: m=ρV. Объем жидкости в прямоугольном сосуде легко рассчитать. Обозначим высоту сосуда h, а площадь дна буквой S. Тогда объем будет равен: V=Sh. Формула массы в таком случае принимает вид: m=ρV=ρSh . Вес жидкости будет равен: P=gm=gρSh. чтобы рассчитать давление, нам нужна сила этого давления. А мы уже говорили, что сила давления в данном случае равна весу жидкости, поэтому формула давления принимает следующий вид:

Описание явления и решение задачи

Рис. 9. Почему сферическое покрытие лучше, чем цилиндрическое? Рассмотрим сначала случай, когда резервуар закрыт дном, как показано на рисунке. Как оболочка как дно должна находиться в состоянии мембраны, а потому, что в рубашке окружные напряжения в два раза больше, чем у дна, поэтому разное расширение как показано пунктирной линией. Оболочка и основание не могут деформироваться независимо друг от друга. Однако в точке соприкосновения должно выполняться смещение, которое заставляет стенки изгибаться, как показано подробно а.

p=P/S=gρSh/S или p=gρh

То есть в итоге мы пришли к очень интересному моменту - давление не зависит от объема и формы сосуда. Оно зависит только от плотности и высоты столба конкретной жидкости в данном случае. Из чего следует, что, увеличив высоту сосуда, мы можем при небольшом объеме создать довольно высокое давление. Для давления газа на дно и стенки сосуда формула будет иметь точно такой же вид.

Индуцированный изгиб является пограничным нарушением в мембранном состоянии. Из-за гораздо большей разницы в боковых деформациях на плоской стене контакт, в этом случае изгиб стены и периферийная аномалия также будут значительно выше. По этой причине закрытие или перекрытие цилиндрических резервуаров должно быть тщательно спроектировано, при этом избегаются плоские затворы. Большинство сосудов высокого давления имеют куполообразные днища, чтобы обеспечить плавный переход от оболочки к основанию.

Рис. 10 Побережные нарушения в оболочке коллектора. К счастью, пограничные беспорядки на практике ограничены небольшими районами. Рис. 12 Побочные нарушения на мантийном контакте с дном. Маргинальные нарушения в этом случае оцениваются по длине. Максимальный изгибающий момент в корпусе резервуара составляет приблизительно 0, 8 л от нижнего края корпуса.

Применение давления на дно и стенки сосуда

Еще один интересный момент заключается в том, что согласно закону Паскаля давление распределяется равномерно не только на дно и стенки, но и в направлении вверх. То есть, если мы погрузим какое-либо тело на определенную глубину, то на него снизу будет действовать сила, равная силе давления на данной глубине, как бы выталкивая тело на поверхность. Именно благодаря этому явлению возможно плавание кораблей. Несмотря на довольно внушительный вес, вода выталкивает судно вследствие эффекта давления воды на стенки сосуда, которыми в данном случае являются борта корабля. С понижением глубины давление увеличивается. Люди научились использовать это явление , делая борта кораблей в форме сужающихся вниз конусов. Именно поэтому нас доступно покорение морей и океанов.

Рис. 12 Как сварить стенки оболочки? На фиг. 12 показан другой пример пограничного возмущения, наблюдаемый при различной толщине покрытия, в этом случае с использованием сварки листового металла с помощью угловых швов вместо ведущих. Для ограничения граничных аномалий в этом случае рекомендуется комбинировать оболочку оболочки с помощью лицевых сварных швов. Для соединения нижних полос используется сварка наложением.

Прибрежные нарушения и проектирование резервуаров

В общем случае решение проблемы пограничного возмущения в упругих резервуарах осуществляется стандартными методами на основе теории изгиба покрытий. Вы можете определить несколько механизмов для разрушения покрытий резервуаров, и обычно эффективный механизм не будет полагаться на истощение упругой способности, наблюдаемой при пластификации одной точки пальто. Как правило, покрытие разрушается при запуске пластикового механизма или из-за потери критической нагрузки. Пластиковый механизм начинается только после пластификации многих точек покрытия.

А что по поводу давления газов?

Что касается газов, то для них расчет будет абсолютно таким же. Соответственно, наибольший вес окружающего нас газа - воздуха, будет у поверхности Земли. А с увеличением высоты будет уменьшаться как среднее давление, так и плотность окружающего газа. Поэтому воздух на высоте очень разреженный. Там очень трудно как дышать, так и летать, потому что крыльям самолетов не на что опираться. Именно поэтому набирать очень большую высоту летательные аппараты могут только на очень высокой скорости, увеличивая таким образом количество воздуха под крылом в единицу времени.

По этим причинам - нарушения местной границы могут быть проигнорированы при формовании резервуаров. В общем, покрытия, днища и крыши резервуаров предназначены для мембранных условий, а местные пограничные помехи должны решаться посредством специальных структурных обработок, например, путем создания периферийного кольца на дне или усиления отверстий под соплом.

Типы анализов и механизмы разрушения танковых структур

Теоретические основы анализа структуры покрытия и методов анализа и описания механизмов разрушения содержат стандартные положения. В зависимости от граничного условия используется один или несколько типов анализа покрытий. Линейный анализ бифуркации, геометрический нелинейный анализ весны, нелинейный анализ, геометрический и нелинейный анализ, геометрический нелинейный анализ непроницаемости, геометрический и нелинейный анализ с несовершенствами. Предельные состояния стальных покрытий: 💡.

Нужна помощь в учебе?

Предыдущая тема: Давление в жидкости и газе
Следующая тема:   Сообщающиеся сосуды

В соответствии с законом Паскаля гидростатическое давление на уровне горизонтального дна сосуда при высоте жидкости в сосуде, равной Н ,

Танки с плавающими крышами

Пластическая деформация, пластическая деформация, неустойчивость, усталость. . Плавающая крыша представляет собой круглую стальную конструкцию, оборудованную встроенными понтонами, которые позволяют крыши плавать на поверхности жидкого продукта. Плавающие крыши используются для защиты продукта внутри резервуара от испарения в атмосферу.

Из-за экологических проблем конструкция уплотнения крыши является одной из основных проблем при строительстве резервуаров с плавающей крышей. После испарения продукта в резервуаре с фиксированной крышей компания понесла значительные финансовые потери. Это привело к исследованиям по разработке крыши, которая может плавать непосредственно на поверхности продукта, чтобы уменьшить потери на испарение.

Отсюда следует, что абсолютное давление р на горизонтальное дно не зависит от формы сосуда и объема жидкости в нем. При данной плотности жидкости оно определяется лишь высотой столба жидкостиН и внешним давлениемр 0 .

Сила давления жидкости Р ж на дно сосуда зависит от его площадиF :


(1.8)

Существует два типа плавающих крыш. Рис. 15а Патентная двойная плавающая крыша. Минимальные требования для крыши с плавающим понтоном, показанные на рисунке, требуют, чтобы все листы крыши имели минимальную номинальную толщину 5 мм и центр покрытия 8 мм в центре, а один понтон плавающей крыши должен быть спроектирован так, чтобы со временем находить жидкость в контакте со временем. обычный работа. Конструкция должна быть в состоянии разместить крышу, поднятую паром продукта. Аварийная труба должна быть спроектирована для аварийного дренажа объема воды в результате водяного столба 250 мм.

Общая сила давления на дно сосуда


(1.9)

Внешнее давление р 0 передается жидкостью каждому элементу поверхности стенки одинаково, поэтому равнодействующая внешнего давления приложена в точке центра тяжести поверхности стенки. Давление веса жидкости на стенку не одинаково по высоте: чем глубже расположен элемент стенки, тем большее давление веса жидкости он испытывает. Поэтому центр давления жидкости на вертикальную стенку расположен всегда ниже центра тяжести смоченной поверхности стенки.

Рис. 16 Минимальные требования к плавающей крыше. Обширное изучение резервуаров с плавающей крышей. Во многих странах были выпущены стандарты на баках с плавающей крышей. Поскольку крыша течет непосредственно на изделие, нет парового пространства и, таким образом, исключает возможность возникновения взрывоопасной атмосферы и, прежде всего, уменьшает потери на испарение и, следовательно, загрязнение воздуха. Выделение пара возможно только из области уплотнения, и это будет зависеть в основном от типа используемого уплотнения.

Плавающая конструкция крыши

Несмотря на преимущества плавающей крыши, движущаяся крыша сложнее и дороже, чем неподвижная крыша. Практически все компоненты плавучей крыши подлежат ограниченным процедурам. Этими компонентами являются: понтон, опорная конструкция и покрытие крыши, аксессуары и мастерство на время выполнения и эксплуатации.

Сила полного гидростатического давления на плоскую стенку равна произведению гидростатического давления в центре тяжести этой стенки и ее площади:


(1.10)

где – расстояние от верхнего уровня жидкости до центра тяжести смоченной поверхности стенки; оно зависит от геометрической формы стенки.

При выборе типа крыши наиболее важным является тип понтона. До диаметра 39 м мы используем однослойную крышу. Для больших диаметров до 65 м мы используем двухпанельные крыши. В этом случае используется батарея бака. Смещение однослойной крыши сосредоточено в кольцевом понтоне, разделенном на камеры. Центральное покрытие выполнено из сварной мембраны из тонких стальных листов и соединено с внутренней кромкой понтона.

Двухслойная крыша состоит из двух стальных мембран: верхних и нижних отделенных серией кольцевых переборки. Внешнее кольцо камер является основным элементом перемещения. Такая крыша намного тяжелее одного слоя, но также намного жестче. Воздух, содержащийся между покрытиями, обладает изолирующим эффектом, который помогает уменьшить солнечную энергию, достигающую продукта во время нагрева, и предотвращает потерю тепла в течение зимы.

Сила избыточного давления (собственно жидкости) Р изб на стенку

Точка приложения сил Р иР изб носит название центра давленияh д и может быть определена в соответствии с законами теоретической механики через момент инерции смоченной поверхности стенки

На рисунке 17 показаны уровни жидкости в баке: работа, расчет, максимальная и минимальная. Рис. 17 Уровни работы и вычисления. Выбор материала должен позволять использовать предполагаемый срок службы, который обычно занимает 30 лет. Во-первых, важно учитывать, что углеродистая сталь является самой дешевой.

Диоксид углерода растворяется в воде и подвергается слабому окислению, что приводит к коррозии углеродистых сталей. При низких температурах ферритные стали теряют свою пластичность и склонны к перелому. Чтобы повысить вязкость разрушения, следует избегать выемок, сварных швов и термической обработки, например, нормализации. При очень низких температурах используются мелкозернистые, аустенитные и высококачественные стали.


(1.11)

где J x – момент инерции стенки относительно осиox .

Для прямоугольной стенки при уровне жидкости в сосуде, равном Н , и ширине стенкиВ


Следовательно,

Пример емкости с капелькой показан на рис. Устранение изгибных условий в покрытиях, насколько это возможно из-за нагрузки и поддержки, уже является определенной степенью оптимизации проекта. Это приводит к равномерному поперечному сечению покрытия и с дополнительным выравниванием деформации в отдельных точках средней поверхности к так называемому. даже прочные покрытия. К сожалению, выполнение таких танков довольно дорого, но эффект состояния мембраны достигается.

Цилиндрические горизонтальные резервуары

Этот стандарт не охватывает плавающие крыши и конструкции для условий пожара. Следующие термины и определения относятся к вертикальным цилиндрическим резервуарам для жидкостей. Обычно покрытие - структура, образованная из тонкого изогнутого листа. В цистернах - цилиндрический тонкий закругленный резервуар. вращательное покрытие - покрытие, которое образовано путем вращения центральной оси, формирующего тангенциальное направление направления направления меридиана, лежащего в направлении тангенциального направления по направлению по вертикальной плоскости, лежащего в контейнере с горизонтальной плоскостью для хранения продуктов в призматическом жидком состоянии вертикальная ось.

      1. Практическое использование законов гидростатики

Применив закон Паскаля к сообщающимся сосудам, можно прийти к следующим выводам.

Если сосуды (рис. 1.4 а ) заполнены однородной жидкостью (одинаковой плотности), то при равновесии давление в точке 0 может быть выражено:


либо

,

Дифференциация надежности резервуаров

Цистерны должны быть спроектированы, изготовлены и поддерживаться в соответствии с требованиями стандарта, в частности в отношении дифференциации надежности в зависимости от класса последствий разрушения. Класс соответствия должен быть согласован между дизайнером, инвестором и соответствующими органами.

Упрощенный метод проектирования резервуара

Предельные состояния резервуара определены в стандарте. С технической точки зрения наиболее интересны упрощенные правила проектирования для цистерн, описанных в пункте 11. Они могут использоваться для цистерн, как показано на рисунке 19, если выполняются следующие условия.

т.е. в сообщающихся сосудах заполняющая их однородная жидкость располагается на одинаковом уровне.

При заполнении сосудов жидкостями с различной плотностью (рис 1.4 б ) в условиях равновесия давление в точке О будет


либо

.

Рисунок 19 Форма резервуара с учетом упрощенных правил. Однако из гидростатического давления мы определяем их по формуле. Условие прочности в каждой талии можно записать в виде. В открытых резервуарах используются кольцевые кольца жесткости, расположенные вблизи верхнего края, самой высокой мантии резервуара. Если в цистерне установлена ​​неподвижная крыша, дополнительное кольцо для затяжки не требуется. Затем используется решение, показанное на фиг. 20, с кольцом карниза крыши.

Прочность в эффективном поперечном сечении должна удовлетворять следующему условию. Рисунок 20 Кольцо кровельного карниза. Ни в коем случае расстояние от верхнего угла углового кронштейна от края листа не должно превышать 25 мм. При необходимости промежуточные кольца жесткости используются для предотвращения локальной потери устойчивости оболочки. На рис. 21 показаны типы кольцевых секций.


Рисунок 1.4 – Сообщающиеся сосуды, заполненные жидкостью: а – одной плотности;б – разной плотности

Следовательно

, т.е.


. (1.12)

Соотношение (1.12) указывает на то, что высоты уровней жидкости, отсчитываемые от поверхности раздела, обратно пропорциональны плотностям жидкостей.

Этот принцип используется для измерения уровня жидкости в закрытых аппаратах с помощью водомерных стёкол, в жидкостных манометрах.

Если сообщающиеся сосуды заполнены одной и той же жидкостью, но давление над уровнем жидкости в них разное – р 1 ир 2 , то при равновесии


,


. (1.13)

Последнее выражение используется при измерении давления или разности давлений между различными точками с помощью дифференциальных U -образных манометров.


Рисунок 1.5. – К определению высоты гидравлического затвора

Этот же принцип используется для определения высоты гидравлического затвора в аппаратах, заполненных жидкостью (рис. 1.5).

На рисунке представлен сосуд, заполненный двумя жидкостями с плотностями  1 и 2 ; уровень их раздела на глубинеz 1 необходимо поддерживать в процессе работы постоянным с помощью гидрозатвора, представляющего собойU -образную трубку, подсоединённую снизу (на выходе жидкости из аппарата).

В соответствии с уравнением (1.12) высота гидравлического затвора в случае одинакового давления над жидкостью внутри аппарата и на выходе из затвора


. (1.14)

На использовании данного уравнения гидростатики основана работа таких простейших гидравлических машин, как гидравлический пресс, мультипликатор (для повышения давления), домкрат, подъемник и др.


Рисунок 1.6 – Схема гидравлического пресса

На рис. 1.6 показана схема гидравлического пресса. Если к поршню П 1 , имеюшему площадьF 1 , приложена силаР 1 , то эта сила будет передаваться на жидкость; жидкость же будет давить на поршень П 2 , имеющий площадьF 2 , с силойР 2


(1.15)

так как гидростатические давления в точках площади F 1 и площадиF 2 практически равны между собой:


(1.16)

Из уравнения (1.16) следует, что при помощи пресса сила Р 1 увеличивается во столько раз, во сколько площадьF 2 больше площадиF 1 .

© 2024 ongun.ru
Энциклопедия по отоплению, газоснабжению, канализации