井戸内の静水圧の微妙な違い

静水圧とその性質

静水圧は、外部力の作用下で発生する流体内の内部圧縮応力です。

平衡状態にある液体は、表面と質量という 2 つのカテゴリの外力の影響を受けます。

表面力は、液体の表面に作用する力です。たとえば、ピストンやポンププランジャーの圧力などです。大気圧等々。

質量力または体積力は、重力、慣性力、および遠心力の力であり、均一な液体では液体の体積全体に分散されます。液体の粒子に加えられる基本質量力の値は、この粒子の質量に比例します。

静止している流体の内部摩擦力は現れません。

液体の物体を静止させて、それを平面に沿って精神的に分割してみましょうああ 2つの部分に分かれています。上は破棄され、下部へのフォース効果がフォースに置き換えられます。 F(図2.1)。力 F液体の上部と下部を隔てる領域 W にかかる力を静水圧といいます。

この場合、下部が上部に同じ大きさの力で作用することに留意する必要があります。 Fただし方向は逆。

平均静水圧の値は、単位面積あたりの力の大きさによって決まります。

領域 W 内の任意の点における静水圧の値は、要素力の比によって決まります。 DF初級領域に適用されるだわこの地点のエリアにあります。

静水圧の SI 単位はパスカルです。 1 パ＝ 1 N/m 2 。

静水圧には 2 つの主な特性があります。

静水圧の最初の性質。

静水圧は常に作用領域に向けられた内部法線に沿って作用します。この命題は矛盾によって証明できます。静水圧ベクトルが R法線に沿ってではなく、傾斜した線に沿って方向付けられます (図 2.2)。普通に分解してみましょう Rnそして接線 Rからコンポーネント。身体の上部と下部の法線成分はバランスをとり、接線成分は流体の一方の部分を他方の部分に対して相対的に変位させます。これは静止状態に反します。したがって、静水圧は作用部位の法線に沿ってのみ方向付けられます。

ここでベクトルを仮定します Rは内部法線に沿ってではなく、外部法線に沿って方向付けられます (図 2.3)。液体には張力を感知する能力がないため、液体の破裂が発生しますが、これも静止状態と矛盾します。物理的特性液体。したがって、この仮定は除外されます。

上記のことから、静水圧は常に液体に向けられており、圧縮圧力であることがわかります。

静水圧の 2 番目の特性。

液体内のどの点でも、静水圧は全方向で同じであり、特定の点で静水圧が作用するプラットフォームの傾斜角には依存しません。

この特性を証明するために、静止流体内で、座標軸に平行なエッジを持ち、それぞれ次の値に等しい直方体の形の基本体積を選び出します。 DX、DY、DX(図2.4)

わかりやすくするために、座標軸上にプリズムを投影します。牛そしてオズ。選択した体積付近の液体に単位物体力を作用させます。その成分は次のとおりです。バツ, Yそして Z.

で示す ピーと軸に垂直な面に作用する静水圧牛、を通してぴー軸に垂直な面にかかる圧力オイ傾斜面に作用する静水圧はと表されます。 Pn、そして顔の領域を通ってだわ。これらの圧力はすべて、法線に沿って対応する領域に向けられます。

まず軸方向に、割り当てられた液体の体積の平衡方程式を作成しましょう。牛

ここで、は質量力の作用方向です。

, (2.4)

（コーナーあるよく教育を受けた Pnそして軸牛)

, (2.6)

(バツはその体積に沿った単位質量力です)。

四面体の質量はその体積の積に等しい dW密度用 r、つまり

油圧学は、静水圧と流体力学の 2 つのセクションに分かれています。流体力学はより広範囲にわたるセクションであり、後続の講義で説明します。この講義では流体静力学を扱います。

静水圧流体平衡の法則とその実際の応用を扱う水力学のセクションと呼ばれます。

2.1. 静水圧

静止している流体には、常に圧力がかかります。 静水圧。液体は容器の底と壁に力の影響を与えます。液体の粒子が存在する上位層貯留層の内部では、底部の液体粒子よりも低い圧縮力がかかります。

液体で満たされた平らな垂直壁を持つタンクを考えてみましょう (図 2.1、a)。タンクの底に働く力 P注がれた液体の重さに等しい G = γV、つまり P=G.

この力なら P底部の面積で割る S あいうえお、すると、 平均静水圧タンクの底に作用します。

静水圧には性質があります。

プロパティ 1 。流体内のどの点でも、静水圧は選択した体積の接線の位置に垂直であり、検討中の流体の体積内で作用します。

このステートメントを証明するために、図 2.1 に戻りましょう。あ。タンクの側壁のプラットフォームを選択してください S 側(網掛け)。静水圧は分散力の形でこの領域に作用します。これは 1 つの合力に置き換えることができます。 P。静水圧が生じると仮定します。 Pこのサイトで活動するは、その時点で適用されますあ角度 φ で方向付けられます (図 2.1 の矢印付き破線で示されています)。すると壁の反力は R液体上のは同じ値を持ちますが、方向が反対になります (矢印のある実線セグメント)。指定されたベクトル Rベクトルの 2 つのコンポーネントに分解できます。 R n(斜線部分に垂直) と接線 R τ 壁に。

米。 2.1. 静水圧の特性を示すスキーム a - 最初の特性。 b - 2 番目のプロパティ

力常圧 R n流体に圧縮応力を引き起こします。これらの応力は液体によって容易に抵抗されます。力 R壁に沿った流体に作用するτは、壁に沿った流体にせん断応力を引き起こし、粒子は下方に移動するはずです。しかし、タンク内の液体は静止しているため、コンポーネントは R τ 不在。これから、静水圧の最初の特性を結論付けることができます。

プロパティ 2 。静水圧はどの方向でも一定です。

ある容器を満たす液体の中で、非常に小さな辺 Δ を持つ基本立方体を選択します。バツ, Δ y, Δ z(図2.1、b)。各側面は、対応する圧力の積に等しい静水圧圧力によって押されます。 P バツ ,P y ,P z初歩的な分野について。 (指定された座標に従って) 正の方向に作用する圧力ベクトルを次のように表します。プ」バツ ,プ」 y ,プ」 z、および反対方向に作用する圧力ベクトル プ「」 バツ ,プ「」 y ,プ「」 z。立方体は平衡状態にあるので、次の等式を書くことができます。

プ」× Δ yΔ z=プ「」× Δ yΔ zプ」 y バツΔ z=プ「」 y バツΔ zプ」 zΔ バツΔ y+γ Δ バツ, Δ y, Δ z=プ「」 zΔ バツΔ y

ここで、γは液体の比重です。 Δ バツ, Δ y, Δ z立方体の体積です。

結果として得られる等式を整理すると、次のことがわかります。

プ」バツ =P"" バツ ;プ」 y =P"" y ;プ」 z + γΔ z=プ「」 z

第三方程式の項 γΔ z、と比べて無限小プ」 zそして プ「」 z、無視できます、そして最後に

プ」バツ =P"" バツ ;プ」 y =P"" y ;プ」 z =P"" z

立方体は変形していない（いずれかの軸に沿って伸びていない）という事実により、異なる軸に沿った圧力は同じであると仮定する必要があります。

プ」バツ =P"" バツ =プ」 y =P"" y =プ」 z =P"" z

これは静水圧の 2 番目の特性を証明します。

プロパティ 3 。ある点における静水圧は、空間内のその座標に依存します。

点の沈下が増加するとその圧力が増加し、沈下が減少すると圧力が減少することは明らかであるため、この位置は特別な証明を必要としません。静水圧の 3 番目の特性は次のように書くことができます。

静水圧とは、重力による流体の圧力を指します。この現象は、物理学、医学、技術産業に応用されています。例えば、血圧が受ける静水圧です。血管。基本的に、血液は呼び出すことができ、動脈圧. 井戸内で静水圧がどのように蓄積するかを観察することは非常に一般的です。

いくつかの機能

油圧には 2 つのセクションがあります。

静水圧;
流体力学。

流体静力学は、流体圧力の法則、つまりその平衡状態を研究する水力学のセクションです。さらに、すべての現象は数学的な計算を表します。静水圧は、圧力測定などの実際の現場で非常に一般的です。

静止している流体には常に静水圧と呼ばれる圧力がかかります。水は常に船体に圧力をかけています。上層に位置する水の粒子は、底部に位置する粒子と比較すると小さな圧縮力を受けます。

静水圧にはいくつかの特徴的な特性があります。

水面の各点には静水圧作用がかかり、選択したボリュームに接触する領域に対して 90° の方向に作用します。圧力の作用は、あらゆる体積の水の中で行われます。
静水圧がどこに向けられても、その値は常に同じままであり、これは計算によって確認されました。
空間座標は静水圧にはまったく影響しません。
井戸などの液体を含むリザーバのタイプは静水圧に影響を与えません。計算するには、液体の密度にタンクの高さのサイズと自由落下の速度を掛ける必要があります。
タンク内の液体の量は同じですさまざまな形、容器の底を異なる力で押します。この圧力は液柱のサイズに直接関係するため、非常に狭い容器は広い容器よりも大きな影響を受けます。したがって、少量の液体でも大きな圧力を発生させることができます。

井戸の中の圧力はどれくらいですか

坑井が集中的な生産にさらされると、ピエゾメトリックレベルの低下が発生します。その結果、坑井内の圧力降下が発生します。もちろん、これは非常に不利ですが、落下により、深いところにある熱水の到着を引き起こすことができます。

計算の結果、水が深くなるほど温度が高くなり、井戸内の圧電レベルが低下すると、液体の温度が上昇することがわかりました。このような現象はラルデレロでも見られます。この現象はプラスの効果をもたらし、そのおかげで次のことが得られます。たくさんの電気。

水を得るために井戸を掘削し、さらにその活動を続けると、自然のバランスが崩れます。新しい天秤、すなわち最新の熱水機構が登場します。ピエゾメトリックレベルの低下は圧力に影響を及ぼし、圧力は急速に低下し始めます。その結果、そのような層は他の熱水系と同様に深層の水を占有しようとしています。そのため、熱鉱床からの水は、自然源からの水よりもはるかに井戸にダメージを与えることなく取水できるのです。

ただし、この液体の量はかなり相対的なものです。結局のところ、井戸の水は無限ではありません。井戸の水がなくなる時が来ます。状況を修正するには、井戸を深くし、井戸に水を供給するポンプを設置する必要があります。その結果、地中熱は非常に高価になります。したがって、どのような分野でも、井戸から苦労せずに汲み上げることができる井戸の水の量を正確に計算する必要があります。

井戸が掘削されるとき：ニュアンス

家を建てる前に井戸の掘削を始めることをお勧めします。

ケーブルパーカッション掘削用の井戸のスキーム。

これにより、お金と時間を大幅に節約できます。井戸に水があれば建設がより便利になり、水源を探す必要がなくなります。

作業を開始するには、すべてのオブジェクトの位置を正確にレイアウトする必要があります。サイトの面積を計算し、すべてのニュアンスを考慮してください。もちろん、すでに建てられた家に井戸を掘ることもできます。今日、どんな状況でも給水を組織することを専門とする組織がたくさんあります。このような作業は特別な技術機器を使用して実行されます。

液面レベルの計算方法

水面から測定開始点までの距離。
比重値。
加えられる圧力の量外部からの影響水曜日のために。

完全に開いた容器内で測定を行う場合は、トランスデューサーを使用して相対圧力値を測定する必要があります。こうすることで、かかっているプレッシャーを無視できるようになります。環境。計算式は次のようになります。

h=p/(ρ*g)、ここで:

p は静水圧です。
ρ は比密度の値です。
g は自由落下のサイズです。
h は水柱の大きさです。

完全密閉容器を使用する場合、例えば各種用途に使用される場合化学物質、計算を実行し、正確な測定を行うことははるかに困難です。密閉容器内の空気塊は既存の液体に影響を与え、その結果、追加の圧力が形成されます。

この点で、いくつかのコンバータを使用する必要があります。 1 つは静水圧を測定するためのもので、もう 1 つは液体の上に空気塊が作り出す効果を測定するためのものです。このような作業では、従来のトランスデューサーが次のような同じ種類の圧力を測定することが望ましいです。

相対的;
絶対。

ほぼ誰でもやります。この場合、計算は次のようになります。

h=(p2-p1)/((ρ*g)、ここで:

p2 は静水圧です。
p1 はガス圧力です。
ρ は比密度です。
g は自由落下速度の値です。
h は液体の高さです。
m - レベル。

静水圧精度: ハイライト

測定システムの構築に取り組むときは、センサーの読み取り値を常に考慮する必要がありますが、完全に正確でない場合もあります。彼らは以下に依存します:

比重;
周囲温度。

比重の大きさは常に一定の値となるわけではありません。例えば、海水を測定すると比重が増加します。これは塩分濃度が高いためです。

その結果、高血圧。これはレベルの高さの増加として認識される場合がありますが、この値は変わっていない可能性があります。極端な場合には、変化は最小限です。

ディーゼル燃料を例に取ると、測定環境が変化しない場合には、比重の変化は無視できます。

温度変動は比重の大きさに影響を与える可能性があります。温度が上昇すると、密度が減少し、レベルが増加します。ただし、静水圧はレベル変化が発生した場合、これに十分に応答できません。

タンクの形状は各液体の圧力に一定の影響を与えます。測定すると、温度差によるレベルの上昇が確認できます。このときの衝撃の大きさは、タンクの膨張が上向きになった場合のレベルの低下としか言いようがありません。レベル値が正しいか、不釣り合いな増加が発生している可能性があります。周囲温度の低下により密度が上昇し、特性が逆になる場合があります。より正確な計算を実行するには、温度ジャンプを補正する必要があります。

圧力とは: データの特徴付け

静水頭の大きさは、静止している液体の特性を表します。圧力の大きさは通常、メートル単位で測定されます。

ヘッドデータは次のようになります。

z - 幾何学的な頭。
hp はピエゾメトリック高さです。

基本的に、静水頭は流体の静止エネルギーの大きさを表します。たとえば、配管システムに入る圧力は給水塔の高さに依存します。特性 hp は圧力の大きさを指します。現れたら過圧、これは水道で形成されたことを意味するため、大きな圧力がかかります。液体はどんな高さまで上昇することができます。

ヘッドリーディング異なる点流体は単一の水平面から生成されます。これは両者の立場を比較するために必要です。絶対的にあらゆる表面を水平面と見なすことができます。配管が水平に設置されている場合、配管の中心線を基準にして計算される場合があります。この場合、幾何学的高さはゼロになります。非常に多くの場合、高さマークは、世界の海洋飛行機の平均レベルから読み取り値を取得する絶対測地ビーコンと同一視されます。私たちの国では、レベルはバルト海の表面から測定されます。

静水頭の最も重要な特徴は、水圧接続を持つすべての水静止点に対してその値が等しいことです。計算により、圧力は異なっていても、どの深さでも圧力が等しいことが証明されました。

開放水槽では、水面上の点の圧力を非常に簡単に見つけることができます。水平面からの距離を測定する必要があります。オープンレベル大気圧下の水。