静水压力计算器

输入深度和液体密度,求出液面下指定位置的压力。

距液面的深度
m
液体密度
kg/m³
液面压力
kPa
重力加速度
m/s²

液体增加的压力

98.1 kPa

绝对压力199.425 kPa
每单位深度的增量9.81 kPa/m

液体静压计算器如何工作

水箱中标出的水面深度以及靠近底部的压力表

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

pg=ρgh,pabs=p0+ρghp_{\mathrm{g}}=\rho gh,\qquad p_{\mathrm{abs}}=p_0+\rho gh

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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