液体静压计算器如何工作
输入测量点在液面下的垂直深度、液体密度、重力加速度和液面压力。主要结果是液柱增加的压力;另一个结果是把液面压力也算进去的绝对压力。
先分清增加值与总压力
ρ表示密度,g表示重力加速度,h表示垂直深度,p₀是液面的绝对压力。这个关系适用于静止且密度近似均匀的液体,OpenStax 的流体章节给出了推导。容器宽度不影响同一深度某一点的压力。
单位和输入条件
公制使用米、kg/m³、m/s²和kPa;英制使用英尺、lb/ft³、ft/s²和psi。切换单位时,已有输入也会换算,代表的仍是同一个物理场景。中间计算不按显示位数提前取整。
默认的101.325 kPa是NIST列出的一标准大气压,不是当地此刻的气压。密闭容器应填写液面实际承受的绝对压力。
三个测量点的结果
水下半米。水的密度1000 kg/m³、g = 9.81 m/s²、液面压力101.325 kPa时,增加的压力为4.905 kPa,绝对压力为106.23 kPa。应使用传感器所在深度,而非水箱总高度。
水下十米。其他条件不变,增加的压力是98.1 kPa,绝对压力是199.425 kPa。深度增加二十倍,液体贡献也增加二十倍。
较轻液体下三米。密度800 kg/m³、g = 9.81 m/s²、液面压力101.325 kPa时,增加值为23.544 kPa,绝对值为124.869 kPa。若误用水的密度,会高估结果。
流动、泵送、显著的密度变化以及不同液体分层均不在单一密度模型内。分层时可分别计算各层的ρgh再相加。结果是某点的压力,不是整面容器壁的合力或设备耐压值。
常见问题
表压和绝对压力有什么区别?
表压是液柱造成的增量;绝对压力还包含作用在液面上的绝对压力。
深度可以沿斜壁测量吗?
不可以。这里需要液面到测量点的垂直距离。
深度为零时结果是什么?
液体增加的压力为零,绝对压力等于输入的液面压力。
宽水箱会增加同一深度的压力吗?
不会。宽度会影响体积和可能的总作用力,但不改变相同条件下某一点的压力。
可以计算两层不同液体吗?
当前输入只对应一种密度。需分别计算各层密度、重力和厚度的乘积,再把增量相加。
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