3.2: Розрахунок тиску

Last updated
Save as PDF

Page ID: 31248

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Тиск є критичним, оскільки саме він переміщує воду з однієї точки в іншу. Загальним обмеженням при проектуванні системи збору дощової води є забезпечення достатнього тиску для кінцевого використання. Для систем з низькими дахами або складним рельєфом (наприклад, площа водозбору знаходиться в поглибленні) іноді достатній тиск можна отримати лише за допомогою насоса. Тиск від вертикальної висоти води, яку також називають напором, можна дізнатися з наступного рівняння:

\[Pressure=\frac{Force}{Area}\]

Щільність ваги води становить\(62.4 \frac{lb}{ft^3}\), яка є сила/об'ємом. Знаючи, що Об'єм дорівнює\(Area * height (V=A*h)\), ми можемо перетворити цю щільність ваги в голову, помноживши її на вертикальну висоту води.

\[Water Pressure\;(P)=\frac{Force}{Area}=62.4\frac{lb}{ft^3}*height\;of\;water\]

Приклад\(\PageIndex{1}\)

Знайдіть тиск води з води висотою 1 фут:

Рішення

\[P=62.4\frac{lb}{ft^3}*1\;ft=62.4\frac{lb}{ft^2}\]

Тому тиск від 1 фута води становить\(62.4 \frac{lb}{ft^2}\). На жаль, ви зазвичай не знайдете тиск, виміряний в цих одиницях. Для\(\frac{lb}{ft^2}\) перетворення в більш звичайні фунти на квадратний дюйм (фунти на квадратний дюйм) використовують той факт, що 1 фут дорівнює 12 дюймам:

\[P=62.4\frac{lb}{ft^2}*\frac{1\;ft}{12\;in}*\frac{1\;ft}{12\;in}=0.433\frac{lb}{in^2}=0.433\;psi\]

Це показує, що тиск від 1 фута води становить 0,433 фунтів на квадратний дюйм, що є основою загальноприйнятого перетворення:

\[0.433\; psi\; for\; every\; vertical \;foot \;of \;water\]

Ви можете використовувати будь-який процес, щоб знайти тиск, який обумовлений вертикальною висотою води.

Приклад\(\PageIndex{2}\)

Вирішіть тиск, який чинить 20 футів води (наприклад, на дні повного 20-футовий резервуар):

Рішення

\[P=62.4\frac{lb}{ft^2}*20\;ft = 1,248\frac{lb}{ft^2}*\frac{1\;ft}{12\;in}*\frac{1\;ft}{12\;in}=8.67\frac{lb}{in^2}=8.67\;psi\]

Або

\[P=\frac{0.433\;psi}{ft\;of\;water}*20\;ft=8.66\;psi\]

Тому 20 вертикальних футів води чинить тиск 8,66 фунтів на квадратний дюйм. Цього тиску достатньо для миття рук, поливу та більшості ліній крапельного зрошення.

Крім того, майте на увазі відмінності між статичним тиском і динамічним тиском. Статичний тиск відноситься до тиску, коли вода не тече. Динамічний тиск відноситься до тиску, коли вода тече. Статичний тиск завжди вище динамічного, оскільки тертя на рухому воду знижує тиск, наявний в нижній частині системи. Якщо ви визначаєте статичний тиск, щоб бути достатньо, щоб дістатися з однієї точки в іншу, насправді може бути недостатньо, щоб потрапити туди через динамічні втрати тиску, коли вода рухається. Чим довше труба і чим менше діаметр, тим більше втрат буде.