Что такое пьезометрический напор?
Пьезометрический напор — это высота столба жидкости, которую способно удержать заданное давление. Это базовое понятие гидравлики и механики жидкости: оно позволяет выразить давление в удобных единицах длины (метрах или футах столба жидкости) вместо паскалей. Напор встречается в уравнении Бернулли, при подборе насосов и расчёте систем водоснабжения.
Как пользоваться калькулятором
Введите давление P в паскалях, плотность жидкости ρ в килограммах на кубический метр и ускорение свободного падения g в метрах на секунду в квадрате (на Земле — около 9,81 м/с²). Калькулятор покажет напор в метрах столба этой жидкости. Для воды ρ ≈ 1000 кг/м³, для ртути ρ ≈ 13 595 кг/м³.
Разбор формулы
Зависимость следует из уравнения гидростатического давления \(P = \rho g h\). Выражая высоту, получаем:
$$h = \frac{\text{Pressure (Pa)}}{\text{Density (kg/m}^3\text{)} \cdot \text{Gravity (m/s}^2\text{)}}$$
Здесь P — избыточное или абсолютное давление, ρ — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения. Чем плотнее жидкость, тем ниже столб при одном и том же давлении — именно поэтому ртутные барометры значительно короче эквивалентных водяных столбов.
Пример расчёта
Пусть давление 101 325 Па (одна стандартная атмосфера) действует на воду плотностью 1000 кг/м³ при g = 9,81 м/с². Тогда:
$$h = \frac{101325}{1000 \times 9{,}81} = \frac{101325}{9810} \approx 10{,}329 \text{ м}.$$
Получается, что одна атмосфера удерживает столб воды высотой около 10,3 м — это и определяет предел высоты всасывания для насосов.
Частые вопросы
Какое давление использовать — избыточное или абсолютное? Зависит от задачи: избыточное давление даёт напор относительно атмосферы, абсолютное — относительно полного вакуума.
Какое значение g подставлять? Стандартное земное ускорение — 9,81 м/с²; при необходимости скорректируйте его для другой местности или планеты.
Можно ли использовать другие единицы? Формула согласована в системе СИ. Если вы вводите давление в Па, плотность в кг/м³ и g в м/с², напор получится в метрах.
