当前课程知识点：火场供水 > 第一章 > 1.2静水压强 > 静水压强
大家好
今天我们要学习的内容是
第一章 消防水力学基础的
第二节
静水压强
这一讲的主要内容有
一、静水压强及其特性
二、水静力学基本方程
三、静水压强的表示方法和计量单位
静水不仅对与它接触的固体壁有压力
在其内部
一部分液体对相邻的另一部分液体也有压力
在水力学中
把静止的水对相邻接触面
所作用的压力称为静水压力
符号是P
国际单位是N
工程单位是千克力
作用在单位受压面积上的静水压力称为静水压强
符号是p
国际单位是Pa
也就是N/m^2
水在静止时不能承受切应力
所以静水压强必定垂直于受压面
又因为水在静止时不能承受拉力
所以静水压强必定指向受压面
其次
静水中某一点的压强大小与受压面的方位无关
也就是任一点处的静水压强无论来自何方均相等
下面我们来学习
水静力学基本方程
公式为
p=p_0＋γh
式中：p ——静止液体中任一点的静水压强
Pa
p_0——液体自由表面上的气体压强
Pa
γ——液体的容重
N/m^3
h——指定点在液面下的深度
m
可以看出
①静止液体中
任一点的压强p
等于液面压强p0
与液体重力所产生的压强γh之和
②静水压强随水深h按线性规律变化
而与容器的形状、大小无关
③液面压强p0发生变化时
液体中各处的静水压强也将等值变化
根据水静力学基本方程
我们可以推导出帕斯卡定律和等压面的概念
帕斯卡定律即
对密闭液体任一部分
所施加的压强增量可以等值地
传递到液体的各个部分
消防工作如扩张器、液压剪
起重气垫等都是根据这一原理制造的
等压面即
对于相互连通的同一种静止液体
其等压面是水平面
在消防装备和灭火救援行动中都有广泛的应用
我们用另一种形式表达水静力学基本方程
如图所示
封闭容器内盛有静止的液体
液体容重为γ
液面压强为p0
且p0＞pa
在容器中任取A、B两点
点A和点B的深度分别hA和hB
根据水静力学基本方程可得
两式相减后得
hA-hB=(pA-pB)/γ
任选0-0为基准面
则 hA-hB=ZB-ZA
故上式可写为
ZA+pA/γ=ZB+pB/γ 或 Z+p/γ=C
Z为被测点对于基准面0-0的高度
C为常数
在图中
与A点同一高度的容器壁上开一小孔
在孔壁上连一弯曲向上顶端开口的细直玻璃管
成为测压管
由于A点处液体受压力作用
液体将在测压管内上升至某一高度
形成液柱
则测压管内的液面到基准面0-0的高度
由Z和p/γ两部分组成
其中z表示A点位置到基准面的高度
p/γ为表示A点压强的液柱高度
在水力学中常用水头表示高度
所以称Z为位置水头
称p/γ为压强水头
称Z+p/γ为测压管水头
则在静止液体中
任一点的位置水头与压强水头之和是一常数
或者说
在静止液体中
各点的测压管水头是一常数
下面学习静水压强的表示方法
我们知道
高度的
表示总是相对于某一基准面而言的
同样道理
压强的表示也有以哪一个基准算起的问题
因而产生了绝对压强
和相对压强两种表示方法
以没有大气存在的绝对真空状态
作为基准计量的压强
称为绝对压强
则p绝对=p0+γh
在工程计算中
水流表明多为大气压pa
所以也可以当地大气压作为计量压强的基准
以当地大气压pa为基准计量的压强
称为相对压强
则p相对=p绝对-pa=p0+γh-pa
当液面压强为大气压pa时
即p0=pa时
则p相对=γh
在工程中需要计算的压强
一般都是相对压强
消防上
用压力表测量的压强通常是相对压强
绝对压强的数值总是正的
而相对压强的数值要根据
绝对压强值与当地大气压值来决定其正负
如果液体中
某处的绝对压强小于大气压
则相对压强为负值
称为负压
也就是说该处产生真空
真空值的大小常用pv表示
是指该点绝对压强p绝对小于
当地大气压pa的数值
即pv=pa-p绝对=p相对的绝对值
当p绝对=0时
pv=pa
叫做绝对真空
真空这个概念是消防工程中常遇到的
例如离心泵和虹吸管能把水从低处吸到一定高度
就涉及了真空原理
为了区别以上几种压强的相互关系
将它们表示于图中
可以看出
①从绝对真空算起的压强为绝对压强
如图中A点和B点所示
②从当地大气压算起的压强为相对压强
如图中A点所示
③绝对压强减去大气压称为相对压强
如图中A点所示
④当绝对压强小于大气压时
其相对压强为负值
相对压强的绝对值等于真空值
如图中B点所示
真空值越大
绝对压强越小
真空值最大为一个大气压
是绝对压强为0的时候
为绝对真空
静水压强的计量单位通常有三种表示方法
压强用单位面积上受力的大小
即单位应力表示时
其国际单位是Pa、kPa、Mpa
工程单位是kgf/cm2
1kgf/cm2=0.981×10^5Pa≈1×10^5Pa
海拔高度不同
大气压也有所差异
国际单位中
把1.01325×10^5Pa称为一个标准大气压
叫做1atm
相当于海拔200m的正常大气压
工程单位中
把0.981×10^5Pa
也就是1kgf/cm2
称为一个工程大气压
叫做1at
一些国家也用bar来表示工程大气压
1bar= 1×10^5Pa
在水力学上
习惯采用的是工程大气压
我们也常用水柱高度
或水银柱高度来 表示压强
由式p=γh得h=p/γ
由于液体的容重在一定情况下是常量
因此
液柱高度的数值反映了压强的大小
对于任一点上的静水压强p
可以转化为任何一种容重为γ的液柱高度
如mH2O、mHg、mmHg
静水压强的计量单位及其之间的
换算需要多做练习进行巩固
这个思考题供大家课下练习使用
本讲到此结束谢谢大家
再见
-1.1水的主要物理性质
--水的主要物理性质
-1.2静水压强
--静水压强
-1.3水流运动
--水流运动
-1.4恒定流连续性方程
--恒定流连续性方程
-1.5恒定流能量方程
--恒定流能量方程
-1.6水锤作用（原理、预防措施）
-第一章练习
-2.1消防枪（炮）分类及命名
-2.2直流水枪（炮）技战术性能
-2.3泡沫枪（炮）技战术性能
-2.4消防水带分类
--消防水带分类
-2.5串联水带系统水头损失
-2.6并联水带系统水头损失
-2.7混合水带系统水头损失
-2.8水带系统水头损失估算
-第二章练习
-3.1消防车供水压力计算
-3.2消防车供水压力估算
-3.3根据消防车供水压力，确定水枪流量和压力
-3.4消防车供水距离计算、消防车供泡沫距离计算
-3.5消防车供水高度计算、消防车供水高度估算
-3.6接力供水与运水供水方式的选择
-第三章练习
-4.1民用建筑火灾的供水力量（战斗车数量计算）1
-4.2民用建筑火灾的供水力量（战斗车数量估算）2
-4.3易燃堆场火灾的供水力量（战斗车数量计算）1
-4.4易燃堆场火灾的供水力量（战斗车数量计算）2
-4.5气体储罐火灾的供水力量（战斗车数量计算）1
-4.6气体储罐火灾的供水力量（战斗车数量计算）2
-4.7几类火灾灭火剂总用量计算
-4.8液体储罐火灾供水力量（战斗车数量计算）1
-4.9液体储罐火灾供水力量（战斗车数量计算）2
-4.10液体储罐火灾供水力量（火场泡沫常备量计算、估算）1
-4.11液体储罐火灾供水力量（火场泡沫常备量计算、估算）2
-第四章练习
-5.1危险化学品事故应急救援供水力量的主要任务
-5.2液化烃事故的供水力量
-5.3氯气事故的供水力量
-5.4苯系物事故的供水力量
-5.5酸类事故的供水力量
-5.6醇类事故的供水力量
-第五章练习
-6.1消防水源（分类、管网供水能力）
-第六章练习
-7.1消防供水组织指挥基本原则
-7.2消防供水组织与指挥
-7.3消防供水方法（水平方向供水方法）
-7.4消防供水方法（竖直方向供水方法）
-7.5科学确定火场用水量、正确选择供水方法
-7.6选准停车位置、保证消防用水量
-7.7制定消防供水计划范例讲解（一）
-7.8制定消防供水计划范例讲解（二）
-第七章练习
