какое давление создает столб воды высотой 1м

p = ρgh

ρ — плотность [кг/м3]

h — высота столба жидкости [м]

g — ускорение свободного падения [м/с2]

На Земле g = 9,8 м/с2

Формула давления столба жидкости часто требуется в задачах.

Задачка раз

На горизонтальном столе стоят два цилиндрических сосуда — узкий и широкий (см. рисунок). В узкий сосуд налита вода, в широкий — керосин. Уровень жидкости в сосудах одинаковый. Сравните давления p жидкостей в точках A, B, C, D и выберите правильную пару утверждений.

Решение

Давление столба жидкости прямо пропорционально ее плотности и высоте столба. Плотность воды больше плотности керосина, следовательно, давление в точке A больше давления в точке C. Давления в точках B и D равны.

Правильный ответ указан под номером 4.

Задачка два

В сосуд с водой плотностью ρ = 998 кг/м3 опущена вертикальная стеклянная пробирка, целиком заполненная водой (см. рисунок). Высота h1 равна 0,3 м. Найдите давление, оказываемое водой на дно сосуда в точке А. Ускорение свободного падения примите равным 10 м/с2.

Решение

Поскольку вода не вытекает из пробирки, давление столба высотой h2 на жидкость в сосуде высотой h1 уравновешено давлением, которое оказывает вода в сосуде на столб воды в пробирке. Сосуд открытый, поэтому на него действует внешнее давление, которое и передается столбу воды. В результате столб воды в пробирке не оказывает дополнительного давления на точку А, поэтому давление, оказываемое водой на дно сосуда в точке А, равно p = ρgh1. Тогда:

p = ρgh1 = 998 × 10 × 0,3 = 2 994 Па

Ответ: 2 994 Па.

Измерение давления воды и формула для расчетов

За единицу измерения давления в жидкости принят 1 мм водяного столба. Он равен 9,8 Па (Н/м²). А на практике давление в воде измеряют в килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см²). И в этом случае единица называется одной атмосферой (1 ат). А метр водяного столба будет насчитывать 0,1 ат.

Чтобы точно рассчитать давление жидкости (P) на определенную площадь, необходимо воспользоваться формулой:

P = p × h × g

Для этого нужно знать плотность жидкости (p), высоту столба (h) и скорость свободного падения (g).

Плотность воды зависит от ее температуры. Но общепринято для любых расчетов брать усредненное значение в одну тысячу килограмм на кубический метр. Ускорение свободного падения также привыкли округлять до 10 м/см². Исходя из этих данных, будет нетрудно вычислить, сколько атмосфер имеют 10 метров водяного столба.

Формула водяного давления Источник infourok.ru

На выходе получается 10 кПа, что равно 1 технической атмосфере. Но для предельной точности нужно убрать округления и обязательно еще умножить произведение на величину атмосферного давления, действующего на поверхность воды. Правда для бытовых расчетов это необязательно.

Вы делаете это неправильно: расчет глубины

Приветствую вас, глубокоуважаемые!

Что если я скажу, что глубина, что бы вы под ней не подразумевали, является одной из самых сложных для точного измерения величин? На какой глубине плывет подводная лодка? Какая глубина марианской впадины? На какой глубине лежит Титаник? Если вам не повезет с параметрами, то на первом километре глубины, вы можете ошибиться примерно на 30-40 метров и на 200-300 метров на 6-ом километре, используя датчик давления. Если вы предпочитаете эхолот, то при неудачном стечении обстоятельств, которые вы не учли, ошибка на первом километре составит метров 100, а на 6-ом — целый километр. Конечно, можно еще использовать длинную веревку… Но там, как известно, свои подводные камни. Как такое могло случиться и как делать правильно я расскажу под катом. В довесок к статье есть Open-source библиотека на C#/C/Rust/Matlab/Octave/JavaScript и пара онлайн-калькуляторов для демонстрации.

Статья будет полезна разработчикам подводной техники, число которых за последние лет пять выросло в разы. Итак, для начала сразу оговоримся, что глубиной часто называют две разных величины:

В первом случае — это глубина погружения
, а во втором —
глубина места
.

Есть ровно два с половиной фундаментальных способа изменения этих величин, как я уже упомянул:

С веревкой все понятно, а с остальными двумя давайте разберемся. Сегодня разберем:

Способ 1 — По давлению столба жидкости

Все мы знаем из школьного курса физики формулу гидростатического давления столба жидкости: Из нее легко посчитать высоту столба жидкости (т.е. глубину в нашем случае), не забывая про атмосферное давление : На «100» умножаем, если хотим получить глубину в метрах, измеряем давление в миллибарах, плотность воды в кг/м^3, а ускорение свободного падения в м/c^2.
Давайте абстрагируемся от точности конкретных приборов, пусть даже они у нас суперточные. Проблема в том, что никакой член формулы не является константой. Даже атмосферное давление может меняться в течение часа.

Как влияет атмосферное давление?

Давление у поверхности моря может варьироваться в пределах 641-816 мм. рт. ст., или, тоже самое в миллибарах: от 855 до 1087. Если просто взять за стандартное значение в 1013.25 мБар, то в зависимости от погоды уже можно получить ошибку в 40-50 сантиметров, причем, как в «плюс», так и в «минус».

Что с ускорением свободного падения?

Боюсь показаться Кэпом, но все же напомню, что земля у нас плоская вращается, и за счет центробежной силы притягивает на экваторе слабее, чем на полюсах.
Если не крохоборничать и не учитывать гравитационные аномалии из-за разной плотности земных пород, гор, впадин, изменения скорости вращения земли от сброшенной земными деревьями листвы и перемещениями соков по их стволам, то нас вполне устроит стандартная зависимость ускорения свободного падения от георафической широты. Т.н WGS-84 Gravity formula.

Согласно этой формуле, ускорение свободного падения меняется от 9.7803 м/с2 на экваторе (0° градусов широты) до 9.8322 м/с2 на полюсах (90/-90° широты).

Допустим, мы возьмем стандартное значение ускорения свободного падения 9.80665 м/с2, на сколько мы ошибемся в худшем случае?

То есть, если мы подставим в формулу стандартное значение и пойдем погружаться где-то ближе к экватору, то на 100 метрах ошибемся всего на 20-30 сантиметров, на километре — на 2,5-3 метра, а на 9-10 километрах (Бездна Челленжера, кстати, находится на 11° северной широты) ошибка будет уже 25-30 метров. Т.е. реальная глубина будет больше, чем та, которую мы измерим.

А как влияет плотность воды?

Самым нехорошим образом. Если два первых компонента погрешности учесть достаточно просто, да и вклад их весьма скромен, то с плотностью воды история более замысловатая.
Дело в том, что плотность воды в упрощенном случае есть функция температуры, давления и солености.

То есть мало измерять давление, атмосферное давление, учитывать географическую широту места. Нужно еще знать температуру и соленость воды.

Для определения плотности морской воды в (разумном) диапазоне условий на практике наиболее широко применяется формула из работы Чена и Миллеро (Да, ЮНЕСКО занимается еще и этим!)

Плотность зависит от давления практически линейно, и считать такую сумму из-за учета одной лишь сжимаемости смысла нет, но я привел здесь эту формулу не просто так.

Сам факт, что плотность зависит от трех параметров — это еще пол беды. Сложность кроется в том, что все эти параметры могут сильно меняться с глубиной. В этом случае принято говорить о профиле температуры и солености. Вот так, к примеру, выглядит профиль из Арктики:

Вот так с северной части тихого океана:

А вот так, для сравнения — с юга атлантики:

Например, если представить, что мы погружается в северной части тихого океана (39°СШ,152°ВД) учитываем атмосферное давление и географическую широту места и сжимаемость воды, а наш датчик давления показывает 100 Бар (

1000 м), а температуру и соленость мы берем в точке измерения, но не учитываем профиль, мы ошибемся с глубиной на 2 метра.

Я специально запилил онлайн-калькулятор и добавил три тестовых профиля (их можно переключать кнопками), чтобы каждый мог сам попробовать.

Если теперь просто переключить профиль на «южноатлантический» и попробовать пересчитать, то мы увидим, что разница выросла до 6-и метров. Напомню: все, даже сжимаемость воды мы уже учли! Ошибка связана только с наличием профиля — слоев разной температуры и солености в толще воды.

Естественно, все меняется и со сменой времен года и со сменой времени суток. Летом (в северном полушарии, зимой — в южном) верхний слой прогревается, а зимой — остывает. Шторма перемешивают воду, дожди смывают грязь с суши и реками уносят в моря, таят снега и ледники.

Это я к тому, что нельзя один раз перемерить и выбить в граните все профили температуры и солености для всех морей и океанов — все течет, все меняется. И если вдруг вы собрались погружаться на ощутимые глубины и у вас нет температурного профиля — я не поверю в ваш рекорд )

Матчасть

Как я упомянул в начале статьи, все необходимое для расчета глубины я собрал в библиотеку и положил на GitHub.
Она в том числе переведена на JavaScript, а в качестве интерактивного примера ее использования привожу онлайн-калькулятор.

Благодарю за внимание, буду искренне благодарен за конструктивную критику, сообщения об ошибках, пожелания и предложения.
В следующей статье разберу второй способ определения глубины — по эхолокации.

Монтаж накопительного бака

В районах, где отсутствует централизованное водоснабжение, для бытовых нужд привыкли брать воду из колодцев или скважин. Чтобы достать питьевую жидкость с глубины, необходимо использовать насос. Но каждый раз, когда нужна лишь одна кружка воды, включение помпы становиться нерентабельным.

Поэтому целесообразен монтаж накопительного бака на определенной высоте. По СНиП, а также Постановлению Правительства за №354 давление воды на выходе из крана минимально должно составлять 0,3 ат. А для этого достаточно поднять бак всего лишь на 3 метра. Для этого даже не нужно строить вышку. Достаточно воспользоваться чердачным помещением одноэтажного дома.

Один раз в определенное время бак наполняется с помощью насоса. Затем вода двигается по трубам самотеком, согласно гидростатическому закону Паскаля. И на выходе из крана будет создаваться достаточный напор, чтобы обеспечить все бытовые нужды.

Кроме проведения разводки от накопительного бака к умывальникам и туалету, необходимо выполнить еще одни обязательные действия. Независимо от того, теплый чердак или нет, нужно дополнительно хорошо изолировать емкость для жидкости. Это будет гарантией, что при усилении морозов зимой дом не останется без воды.

Водяной накопительный бак на чердаке Источник biiom.ru

Устройство бытовой насосной станции

Для устройства водопровода в частном доме можно создать дома подобие маленькой водонапорной башни, а именно, расположить некий бак на чердаке. Посчитайте сами, какое вы получите при этом давление. Для обычного дома это будет чуть больше половины атмосферы, да и то в лучшем случае. И это давление не увеличится, если будет использован бак большей вместимости.

Вот что он собой представляет.

Цифрами я обозначил следующее

Воздух находится между металлическими стенками бака и мембраной. При отсутствии воды, очевидно, мембрана смята и прижата к фланцу, в котором находится входной водяной патрубок. Вода поступает в бак под давлением. Мембрана при этом расправляется и занимает пространство внутри бака. Воздух, который и так под давлением оказывает сопротивление расширению бака с водой. В некоторый момент давление воды в мембране и воздуха между мембраной и баком уравновешивается и поступление воды в бак прекращается. Теоретически, давление воды в водопроводе при этом должно достигнуть необходимой величины и мотор насоса должен выключиться чуть-чуть раньше момента уравновешивания давлений воздуха и воды.

Для сглаживания гидравлических ударов нам нужен очень маленький бак и совсем ненужно, чтобы он наполнялся вообще. Однако на практике хозяева предпочитают использовать баки значительной емкости. Емкость бака может быть и 50, и 100 литров и так далее до полутонны. Дело в том, что в этом случае используется эффект накопления воды. Другими словами, насос работает дольше, чем надо нам, чтобы умыться. Но зато потом мотор и дольше отдыхает. Считается, что мотор портится не от времени работы, а от количества включений и выключений. Использование накопительного бака позволяет насосу включаться на значительно более длительные промежутки времени и не реагировать на кратковременные расходы воды.

Накопление воды очень полезно и не только для продления срока службы насоса. Был случай, когда я мылся в душе, и было выключено электричество. Воды в баке хватило мне чтобы смыть с себя мыло. То есть мне хватило воды, которая скопилась в баке.

Мембранный бак на 60 литров не может содержать в себе 60 литров воды. Не будем забывать про воздух, находящийся между мембраной и стенками бака. Меняя давление воздуха, тонко настраивая его, можно добиться того, что в баке будет находиться некоторое максимальное количество воды. Кроме того, ничего не мешает подключать баки параллельно друг другу в любом количестве.

Баки практически не нуждаются в обслуживании. Их нужно где-то раз в год подкачивать обычным автомобильным насосом.

Кроме реле давления, которое включает насос при падении давления до определенного значения и выключает при его росте (реакция на давление) есть еще так называемая автоматика давления. У нее другой принцип и она рассчитана на немного другой класс потребителей воды. Такая автоматика тоже включает насос при падении давления в системе до определенной величины, но выключение насоса происходит не по достижении давления, а по прекращении тока жидкости через автоматику, да еще и с задержкой. Другими словами, автоматика включит мотор как только вы откроете кран. Потом вы закроете кран. Насос еще некоторое время после этого поработает, ожидая, что вы передумаете и откроете кран снова, а потом, видимо поняв, что вы больше кран открывать не собираетесь, выключится. В чем разница между реле давления и автоматикой? Очевидно, включение насоса с автоматикой может быть более частым, чем с реле давления и накопительным баком. Это наиболее существенный момент. Дело в том, что если насос будет включаться, скажем, раз в 2 минуты, работать 30 секунд и отключаться, то лучше уж чтобы он работал постоянно, не выключаясь. Так и мотор целей будет, и, возможно электричества меньше потратится, ибо момент включения асинхронного двигателя по своему действию похож на короткое замыкание. Использование автоматики подходит в том случае, когда используется низкопроизводительный насос или насос используется для полива. И в том и в другом случае реле будет давать довольно частые включения-выключения, что плохо.

Никто не запрещает использовать автоматику давления в системе с мембранным баком. Кроме того, стоимость автоматики не на много больше стоимости хорошего реле давления.

Обустройство капельного полива

Закон Паскаля давно и с успехом применяется во всех засушливых районах мира. Но наиболее эффективно его использовали в Израиле. В пятидесятые годы прошлого столетия для мелиорации там впервые стали практиковать метод, который впоследствии назвали капельным. А придумали его, чтобы сэкономить и так драгоценную влагу.

Влага к грядкам, как и прежде следовала самотеком, но теперь – дозировано и прямиком под корни растения. Для этого каждый корнеплод снабдили своей персональной «лейкой», а на емкость с водой установили заслонку с таймером. И через определенные промежутки времени саженец получает четко рассчитанную порцию питательной жидкости.

Капельный полив в огороде Источник prom.st

Коротко о главном

Знания школьной программы физики могут значительно облегчить жизнь и сохранить средства. Если воспользоваться законом гидростатики Паскаля, то можно обустроить систему, в которой вода будет поступать в нужную точку самотеком. Причем это может быть, как умывальник в доме, так и грядка с овощами в огороде.

Для этого потребуется подходящую по объему емкость установить на нужной высоте. А чтобы определить последнюю, необходимо воспользоваться специальной формулой, которая определяет давление водяного столба в системе. А всю работу будет делать обычная сила тяжести.

Источник

2 полезных способа использовать давление водяного столба в быту

Что такое гидростатическое давление

Если на поверхность воды действуют внешние силы, то давление в жидкости будет одинаково передаваться во всех направлениях. Так звучит основной закон гидростатики, который открыл французский ученый Блез Паскаль в 1653 году. А действует на жидкость в основном обычная сила тяжести.

В твердых телах молекулы составляют кристаллическую решетку. И, жестко связанные между собой, могут передать давление только в ту сторону, в которую действует сила, приложенная к предмету. А в состоянии покоя последняя направлена строго вниз.

В жидкостях есть относительная свобода для небольшого движения. Поэтому молекулы газа или любой жидкости могут передать давление в любом направлении. И под действием силы тяжести вода просто растекается в разные стороны, если ее движение не ограничивается стенками сосуда.

Если жидкость находится в покое, то внутри нее полностью отсутствуют касательные и растягивающие силы. Это значит, что давление столба воды направлено строго по внутренней нормали к основанию. То есть, какой бы формы не использовался бы сосуд, давление внутри него всегда будет действовать только под углом в 90 градусов относительно бортов емкости.

Одинаковое давление воды в разных сосудах Источник azureedge.net

Поскольку в бытовых условиях жидкости всегда ограничены какими-либо стенками (бак, трубы), то существует зависимость давления воды от высоты столба. То есть важно, на каком расстоянии находится поверхность жидкости от точки основания, на которую направлена сила.

Смотрите также: Каталог компаний, что специализируются на водоснабжении, канализации и сопутствующих работах

Единицы измерения давления: таблица перехода физических величин

Существуют такие физические величины

, прямо или косвенно связанные с давлением жидкости:

Величина водяного столба

. Внесистемная единица измерения давления. Равна гидростатическому давлению столба воды высотой
1
мм, оказываемому на плоское основание при температуре воды
4
°С при нормальных показателях плотности. Используется для гидравлических расчетов.

. Примерно равен
1
-й атмосфере или
10
метрам водяного столба. Например, для бесперебойной работы посудомоечной и стиральной машин необходимо, чтобы давление воды составляло
2
бара, а для функционирования джакузи — уже
4
бара.

. За нулевую точку берется значение атмосферного давления на уровне Мирового океана. Одна атмосфера равна давлению, которое возникает при приложении силы в
1
кг на площадь
1
см².

Как правило, давление измеряется в атмосферах

или
барах
. Эти единицы различаются по своим значениям, но вполне могут быть приравнены друг к другу.

Но есть и другие единицы

. Единица измерения из международной системы единиц физических величин (
СИ
) давления, знакомая многим из школьного курса физики.
1
Паскаль это сила в
1
ньютон на площади в
1
м².

. Фунт на квадратный дюйм. Активно применяется за океаном, но в последние годы входит в обиход и в нашей стране.
1 PSI = 6894,75729 Па
(смотрите таблицу ниже). На автомобильных манометрах часто шкала деления размечена в
PSI
.

Таблица перехода единиц измерения

и Постановлению Правительства РФ «О порядке предоставления коммунальных услуг гражданам», допустимое
верхнее
значение давления в водопроводной системе не должно превышать
6
атмосфер, а
нижнее
— не менее
0,2
атмосферы. Большее давление может разорвать старые трубы, а при меньшем не будет работать и кран.

давление воды в водопроводе должно быть таким, чтобы обеспечивать
каждую квартиру
независимо от этажности. Приемлемые условия, это когда можно одновременно пользоваться
несколькими
точками водозабора. Например, принимать душ и мыть овощи на кухне.

Давление воды при входе во внутреннюю сеть

каждой квартиры должно составлять от
0,3
до
4,5
атмосферы, или бар, для горячей воды, и от
0,3
до
6,0
атмосфер для холодной.

Низкое давление воды в водопроводе доставляет неудобства

при пользовании многими бытовыми приборами и не дает совершать водные процедуры с использованием душа.

Низкое давление, или слабый напор воды, если говорить народным языком, может возникнуть

в водопроводной системе в следующих случаях:

Увеличенный забор воды на линии

. Это наблюдается в большей степени летом и осенью, когда начинается пора садово-огородных работ и заготовки запасов на зиму, поскольку у некоторых горожан, особенно в провинции, земельные наделы могут быть устроены непосредственно во дворах многоквартирных домов.

. На распределительной станции может выйти из строя насос, в результате темпы подачи воды многократно снизятся.

Нехватка электричества на насосной станции

. Наверняка жители многоквартирных домов замечали, что при отключении электроэнергии перестает подаваться и вода.

Засорение водопроводных труб

. Возможно, в систему попала окалина и прочий мусор, закупоривший внутреннее сечение.

. Из-за прорыва трубопровода давление в системе резко падает и не восстанавливается вплоть до устранения аварии.

Несколько проблем одновременно

. Беда не приходит одна. Причины могут пересечься в самый неподходящий момент.

могут решить проблему низкого давления в водопроводе
довольно просто
: при помощи различных насосных станций или использования автономного водоснабжения.

домов придется потрудиться. Для этого необходимо
составление коллективного письма
в управляющую организацию с требованием предоставления услуг в надлежащем виде согласно договору, и требование о перерасчете оплаты за некачественную услугу.

Для составления бумаг нужно официально зафиксировать показатели

давления воды на этой линии.

Повысить давление воды в отдельно взятой квартире можно так

Обратиться в ЖЭК или ДЭЗ или ТСЖ и управляющую организацию

. Как показывает практика, это все же стоит делать
коллективно
. Так увеличатся шансы на своевременное решение вопроса. При отсутствии помощи со стороны государственных органов следует самостоятельно попробовать повысить давление воды в квартире

Установить самовсасывающий насос

. Однако, он будет забирать всю воду из стояка, обделяя тем самым жильцов нижних и верхних этажей.

Выполнить монтаж насоса

. Прибор способен повысить давление в системе.

Установить накопительную емкость

. К ней можно подключить бытовые приборы, поскольку давление возрастет. Хоть и не сильно.

особенно подходит жильцам многоэтажек в районах с отключениями воды по установленному четкому графику. Такое оборудование работает в
автоматическом режиме
.

Прежде чем самостоятельно

увеличивать давление воды в водопроводе с помощью специальных приборов, рекомендуем попробовать решить эту проблему «мирным путем». Как правило, это дает результат.

Калькулятор ниже предназначен для расчета неизвестной величины по заданным, используя формулу давления столба жидкости. Сама формула:

Калькулятор позволяет найти

Вывод формул для всех случаев тривиален. Для плотности по умолчанию используется значение плотности воды, для ускорения свободного падения — земное ускорение, и для давления — величина равная давлению в одну атмосферу. Немного теории, как водится, под калькулятором.

давление плотность высота ускорение свободного падения

Давление в жидкости, Па

Высота столба жидкости, м

Плотность жидкости, кг/м3

Ускорение свободного падения, м/с2

— давление столба воды над условным уровнем.

Формула гидростатического давления выводится достаточно просто

Из этой формулы видно, что давление не зависит от площади сосуда или его формы. Оно зависит только от плотности и высоты столба конкретной жидкости. Из чего следует, что, увеличив высоту сосуда, мы можем при небольшом объеме создать довольно высокое давление. В 1648 г. это продемонстрировал Блез Паскаль. Он вставил в закрытую бочку, наполненную водой, узкую трубку и, поднявшись на балкон второго этажа, влил в эту трубку кружку воды. Из-за малой толщины трубки вода в ней поднялась до большой высоты, и давление в бочке увеличилось настолько, что крепления бочки не выдержали, и она треснула.

Также это приводит к такому явлению как гидростатический парадокс.

— явление, при котором сила весового давления налитой в сосуд жидкости на дно сосуда может отличаться от веса налитой жидкости. В сосудах с увеличивающимся кверху поперечным сечением сила давления на дно сосуда меньше веса жидкости, в сосудах с уменьшающимся кверху поперечным сечением сила давления на дно сосуда больше веса жидкости. Сила давления жидкости на дно сосуда равно весу жидкости лишь для сосуда цилиндрической формы.

На картинке вверху давление на дно сосуда по всех случаях одинакова и не зависит от веса налитой жидкости, а только от ее уровня. Причина гидростатического парадокса состоит в том, что жидкость давит не только на дно, но и на стенки сосуда. Давление жидкости на наклонные стенки имеет вертикальную составляющую. В расширяющемся кверху сосуде она направлена вниз, в сужающемся кверху сосуде она направлена вверх. Вес жидкости в сосуде будет равен сумме вертикальных составляющих давления жидкости по всей внутренней площади сосуда

Как спроектировать и сделать водопровод, который отвечал бы всем нашим требованиям

Современное жилище трудно представить без водопровода. Причем, время идет, прогресс не стоит на месте, и водопроводные системы совершенствуются. Появляются новейшие системы сантехнического оборудования, которые позволяют не только получать воду «с пузырьками», что очень приятно, но и значительно экономят воду. А экономия воды в современном коттедже — вещь ох как непоследняя. Экономя воду, мы экономим свои деньги на ремонте насосного оборудования, на электричестве, на очистке септика и, что совсем немаловажно, экономя воду, мы бережем нашу планету, а несоблюдение экологических норм является по самым современным морально-этическим и религиозным нормам смертным грехом.

Для того, чтобы водопровод в нашем доме полностью отвечал всем современным требованиям, нам необходимо добиться от него следующих характеристик. Вода должна литься ровно, то есть не должно быть сильных перепадов давления. Она не должна шуметь в трубах, не должна содержать воздуха и посторонних включений, способных сломать наши современные керамические вентили и другие приборы. Вода должна находиться в трубах под определенным давлением. Минимум этого давления составляет 1,5 атмосферы. Это минимум, который позволяет работать современным стиральным и посудомоечным машинам. Однако, поскольку это уже вторая версия статьи, можно сказать, что указанный минимум является условным. По крайней мере, у большого количества читателей, которые готовы поступиться своим комфортом, стиральные машины работают и при меньшем давлении, о чем мне поступило довольно большое количество укоризненных писем. Вопрос с посудомоечными машинами остается открытым, поскольку на моей памяти никто из читателей, имеющих малонапорные водопроводы посудомойками не пользовался.

Не стоит забывать про вторую основную техническую характеристику водопровода (первая — давление). Это расход воды. Нам нужно быть уверенными, что мы можем принимать душ, пока на кухне производится мытье посуды, а если в доме 2 санузла, то не должно получаться так, что пользоваться можно только одним, а на второй не хватает воды. К счастью, современные насосные станции позволяют спроектировать водопровод с учетом обеих важнейших характеристик, то есть давления и расхода воды.

С древних времен для создания водопровода использовались водонапорные башни. Мне они всегда нравились. Выглядят они красиво и мощно. Их издалека видно. Полагаю, они должны нравится всем, особенно дамам, поскольку являются фаллическими символами, а фаллос — олицетворение светлого начала, силы и мужественности. Но что-то я отвлекся… Смысл и предназначение водонапорной башни вовсе не в том, чтобы возбуждать в людях все самые лучшие чувства, хотя это тоже важно, а в том, чтобы создать в водопроводе достаточное давление. Давление измеряется в атмосферах. Если мы поднимем воду на высоту 10 метров и позволим ей течь вниз, то на уровне земли вес водяного столба как раз и создаст давление, равное одной атмосфере. Пятиэтажный дом имеет высоту от земли 15-16 метров. Таким образом, водонапорная башня высотой в пятиэтажный дом создаст на уровне земли давление величиной 1,5 атмосферы. Если подсоединить башню к пятиэтажному дому, то можно сказать, что жители первого этажа будут иметь то самое оговоренное давление 1,5 атмосферы. Жители второго этажа будут иметь давление меньшее. Если высота водяного столба составляет 15 метров, уровень вентиля на втором этаже составляет, скажем, 3,5 метра от земли, то давление в нем будет 15-3,5 = 11,5 метров водяного столба, или 1,15 атмосферы. Жители пятого этажа давления в водопроводе иметь не будут вообще! Их можно с этим поздравить. Пусть ходят мыться к друзьям на первых и вторых этажах.

Очевидно, для получения давления в 4 атмосферы нужно построить водонапорную башню высотой 40 метров, что приблизительно равно высоте дома в 13 этажей, и при этом абсолютно не важно, какая емкость находится на вершине нашей супер высокой башни. Туда можно затащить хоть железнодорожную цистерну на 60 тонн, а давление так и останется ровно 4 атмосферы. Не стоит говорить о том, что задача постройки водонапорной башни высотой 40 метров очень трудная и затратная. Строить такую башню абсолютно невыгодно и поэтому их не строят. Ну и слава Богу, хотя фаллос высотой с 13-ти этажный дом… это впечатляет.

Рассказ о водонапорных башнях банален, а потому бесполезен. Информация очевидная и всем известная. Надеюсь, что он хотя бы читателей позабавил. Понятно, что современный водопроводный насос значительно выгоднее и надежнее водонапорной башни. Но о насосах поговорим в следующих статьях цикла.

Измерение давления воды и формула для расчетов

За единицу измерения давления в жидкости принят 1 мм водяного столба. Он равен 9,8 Па (Н/м²). А на практике давление в воде измеряют в килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см²). И в этом случае единица называется одной атмосферой (1 ат). А метр водяного столба будет насчитывать 0,1 ат.

Чтобы точно рассчитать давление жидкости (P) на определенную площадь, необходимо воспользоваться формулой:

P = p × h × g

Для этого нужно знать плотность жидкости (p), высоту столба (h) и скорость свободного падения (g).

Плотность воды зависит от ее температуры. Но общепринято для любых расчетов брать усредненное значение в одну тысячу килограмм на кубический метр. Ускорение свободного падения также привыкли округлять до 10 м/см². Исходя из этих данных, будет нетрудно вычислить, сколько атмосфер имеют 10 метров водяного столба.

Формула водяного давления Источник infourok.ru

На выходе получается 10 кПа, что равно 1 технической атмосфере. Но для предельной точности нужно убрать округления и обязательно еще умножить произведение на величину атмосферного давления, действующего на поверхность воды. Правда для бытовых расчетов это необязательно.

Вычисление[править | править код]

В каждой жидкости существует давление, обусловленное её собственным весом p = G / S = m g / S ; так как m = ρ V , то p = ρ g V / S ; учтём, что V = S h и получим формулу p = ρ g h .

Плотность жидкости ρ зависит от температуры. Для очень точных вычислений плотность следует рассчитывать по специальной формуле. Давление на данной глубине одинаково во всех направлениях. Суммарное давление, обусловленное весом столба жидкости и давлением поршня, называют гидростатическим давлением[2].

Для бытовых расчетов можно принять, что с ростом глубины на каждые 10 метров пресной воды, давление увеличивается на 0,1 МПа (1 атмосфера).

Монтаж накопительного бака

В районах, где отсутствует централизованное водоснабжение, для бытовых нужд привыкли брать воду из колодцев или скважин. Чтобы достать питьевую жидкость с глубины, необходимо использовать насос. Но каждый раз, когда нужна лишь одна кружка воды, включение помпы становиться нерентабельным.

Поэтому целесообразен монтаж накопительного бака на определенной высоте. По СНиП, а также Постановлению Правительства за №354 давление воды на выходе из крана минимально должно составлять 0,3 ат. А для этого достаточно поднять бак всего лишь на 3 метра. Для этого даже не нужно строить вышку. Достаточно воспользоваться чердачным помещением одноэтажного дома.

Один раз в определенное время бак наполняется с помощью насоса. Затем вода двигается по трубам самотеком, согласно гидростатическому закону Паскаля. И на выходе из крана будет создаваться достаточный напор, чтобы обеспечить все бытовые нужды.

Кроме проведения разводки от накопительного бака к умывальникам и туалету, необходимо выполнить еще одни обязательные действия. Независимо от того, теплый чердак или нет, нужно дополнительно хорошо изолировать емкость для жидкости. Это будет гарантией, что при усилении морозов зимой дом не останется без воды.

Водяной накопительный бак на чердаке Источник biiom.ru

О чем не пишут в книгах

Во-первых, в книгах не пишут о принципе работы автоматики давления. Так что перечитываем и получаем удовольствие.

Во-вторых, никто не пишет в книгах о качестве реле давления и расширительных баков. Дешевые расширительные баки используют мембраны из очень тонкой резины. Я с удивлением обнаружил, что в таких мембранных баках вода ударяет в мембрану, которая, как уже говорилось смята и прижата к тому месту, откуда в нее поступает вода, и при первом же включении отрывает у мембраны дно. Напрочь! Без возможности склейки. Что делать? Трудно сказать. Первой моей мыслью было пойти и купить бак замечательной и проверенной на личном опыте итальянской фирмы ZILMET. Но все равно страшно. Бак такой стоит в 3 раза дороже отечественного такого же объема. Риск может обернуться потерей больших денег. С другой стороны, можно поставить перед баком, но не на самом баке, а в отдалении, шаровой кран и открывать его при первом включении крайне осторожно, чтобы ограничить струю воды. А потом, по наполнению бака открыть и держать открытым. Смысл в том, что вода из мембраны не будет выливаться полностью и та вода, которая остается в мембране не дает акваудару эту мембрану порвать.

Прошло время (примерно год), и я дописываю результат. Реле оказалось хорошим, просто замечательным. Проработало год и давление включения стало уплывать в заоблачные дали. Стал регулировать — не помогает. Проблема — засор мембранного узла ржавчиной из труб. О том, как устроено реле давления и о том, написаны отдельные хорошие и полезные рассказы.

Вот и вся статья. Кстати, это второе издание и очень серьезно переработанное. Кроме того исправленное. Кто дочитал до конца — тому искренний респект и уважуха.

Ежедневные вопросы по поводу того, почему же насосы не могут всасывать жидкость с глубины более 9 метров сподвигли меня написать статью об этом. Для начала немного истории: В 1640 г. в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца. Для подачи воды из озера был построен трубопровод и насос большой длины, каких до этого еще не строили. Но оказалось, что система не работает — вода в ней поднималась только до 10,3 м над уровнем водоёма.

Никто не мог объяснить, в чем тут дело, пока ученик Галилея — Э. Торичелли не высказал мысль, что вода в системе поднимается под действием тяжести атмосферы, которая давит на поверхность озера. Столб воды высотой в 10,3 м в точности уравновешивает это давление, и поэтому выше вода не поднимается. Торичелли взял стеклянную трубку с одним запаянным концом и другим открытым и заполнил ее ртутью. Потом он зажал отверстие пальцем и, перевернув трубку, опустил ее открытым концом в сосуд, наполненный ртутью. Ртуть не вылилась из трубки, а только немного опустилась. Столб ртути в трубке установился на высоте 760 мм над поверхностью ртути в сосуде. Вес столба ртути сечением в 1 см2 равен 1,033 кг, т. е. в точности равен весу столба воды такого же сечения высотой 10,3 м. Именно с такой силой атмосфера давит на каждый квадратный сантиметр любой поверхности, в том числе и на поверхность нашего тела.

Точно также, если в опыте с ртутью вместо неё в трубку налить воды, то столб воды будет высотой 10,3 метра. Именно поэтому и не делают водяных барометров, т.к. они были бы слишком громоздкими.

Давление столба жидкости (Р) равно произведению ускорения свободного падения (g), плотности жидкости (ρ) и высоты столба жидкости:

Атмосферное давление на уровне моря (Р) принять считать равным 1 кг/см2 (100 кПа). Примечание: на самом деле давление равно 1,033 кг/см2.

Плотность воды при температуре 20°С равна 1000 кг/м3. Ускорение свободного падения – 9,8 м/с2.

Из этой формулы видно, что чем меньше атмосферное давление (P), тем на меньшую высоту может подняться жидкость (т.е. чем выше над уровнем моря, например в горах, тем с меньшей глубины может всасывать насос). Также из этой формулы видно, что чем меньше плотность жидкости, тем с большей глубины можно её выкачивать, и наоборот, при большей плотности глубина всасывания уменьшится.

Например, ту же ртуть, при идеальных условиях, можно поднять с высоты не более 760 мм. Предвижу вопрос: почему в расчетах получился столб жидкости высотой 10,3 м, а насосы всасывают только с 9 метров? Ответ достаточно простой: — во-первых, расчет выполнен при идеальных условиях, — во-вторых, любая теория не дает абсолютно точных значений, т.к. формулы эмпирические. — и в-третьих, всегда существуют потери: во всасывающей линии, в насосе, в соединениях. Т.е. не возможно в обычных водяных насосах создать разряжение, достаточное для того, чтобы вода поднялась выше.

Итак, какие выводы из всего этого можно сделать: 1. Насос не всасывает жидкость, а лишь создает разряжение на своём входе (т.е. уменьшает атмосферное давление во всасывающей магистрали). Вода выдавливается в насос атмосферным давлением. 2. Чем больше плотность жидкости (например, при большом содержании в ней песка), тем меньше высота всасывания. 3. Рассчитать высоту всасывания (h) можно, зная, какое разряжение создает насос и плотность жидкости по формуле: h = P / (ρ* g) — x,

где P – атмосферное давление, — плотность жидкости. g – ускорение свободного падения, x – величина потерь (м).

Примечание: формула может использоваться для расчета высоты всасывания при нормальных условиях и температуре до +30°С. Также хочется добавить, что высота всасывания (в общем случае) зависит от вязкости жидкости, длины и диаметра трубопровода и температуры жидкости.

Например при увеличении температуры жидкости до +60°С, высота всасывания уменьшается почти в два раза. Это происходит потому, что возрастает давление насыщенных паров в жидкости. В любой жидкости всегда присутствуют пузырьки воздуха. Думаю, все видели, как при закипании сначала появляются маленькие пузырьки, которые затем увеличиваются, и происходит кипение. Т.е. при кипении, давление в пузырьках воздуха становится больше, чем атмосферное. Давление насыщенных паров и есть давление в пузырьках. Увеличение давления насыщенных паров приводит к тому, что жидкость закипает при более низком давлении. А насос, как раз и создает в магистрали пониженное атмосферное давление. Т.е. при всасывании жидкости при высокой температуре, существует возможность её закипания в трубопроводе. А никакие насосы не могут всасывать кипящую жидкость. Вот, в общем, и всё.

А самое интересное, что все это мы все проходили на уроке физики при изучении темы «атмосферное давление». Но раз вы читаете эту статью, и почерпнули что-то новое, то именно «проходили»

Обустройство капельного полива

Закон Паскаля давно и с успехом применяется во всех засушливых районах мира. Но наиболее эффективно его использовали в Израиле. В пятидесятые годы прошлого столетия для мелиорации там впервые стали практиковать метод, который впоследствии назвали капельным. А придумали его, чтобы сэкономить и так драгоценную влагу.

Влага к грядкам, как и прежде следовала самотеком, но теперь – дозировано и прямиком под корни растения. Для этого каждый корнеплод снабдили своей персональной «лейкой», а на емкость с водой установили заслонку с таймером. И через определенные промежутки времени саженец получает четко рассчитанную порцию питательной жидкости.

Капельный полив в огороде Источник prom.st

Коротко о главном

Знания школьной программы физики могут значительно облегчить жизнь и сохранить средства. Если воспользоваться законом гидростатики Паскаля, то можно обустроить систему, в которой вода будет поступать в нужную точку самотеком. Причем это может быть, как умывальник в доме, так и грядка с овощами в огороде.

Для этого потребуется подходящую по объему емкость установить на нужной высоте. А чтобы определить последнюю, необходимо воспользоваться специальной формулой, которая определяет давление водяного столба в системе. А всю работу будет делать обычная сила тяжести.

Норма давления воды в многоквартирном доме

Давление воды в водопроводе оказывает большое влияние на работоспособность и долговечность службы многих бытовых приборов, действие которых основано на использовании воды непосредственно из водопровода, а также на работу сантехнического оборудования. Например, при повышенном давлении могут не выдержать муфты и вентили бытовых агрегатов, а при пониженном – эти приборы просто не будут работать.

Точных величин давления в водопроводе для МКД не существует, но определено, что они должны варьироваться в пределах от 0,3 до 6 атмосфер:

Кстати, законом определены также нормы температуры в квартире зимой — она долдны быть не ниже ИИИИИИИ Подробнее читайте в этой статье https://potrebexpert.online/6250-dopustimye-normy-temperatury-v-kvartirah

Проанализируем давление в системе водоснабжения, рекомендуемое для различной техники и сантехнического оборудования в таблице:

Источник

• ← Факультативная дисциплина что это
• какое тесто нужно для плюшек →