Как найти давление в бочке

Гидростатическое давление

Калькулятор находит неизвестные величины по заданным, используя формулу давления столба жидкости.

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

Калькулятор позволяет найти

• давление столба жидкости по известным плотности жидкости, высоте столба жидкости и ускорению свободного падения
• высоту столба жидкости по известным давлению жидкости, плотности жидкости и ускорению свободного падения
• плотность жидкости по известным давлению жидкости, высоте столба жидкости и ускорению свободного падения
• ускорение свободного падения по известным давлению жидкости, плотности жидкости и высоте столба жидкости

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.

Гидростатическое давление

Гидростатическое давление — 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.

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

Источник

Как рассчитать высоту на которую нужно поднять емкость для капельного полива в 250 литров?

Есть емкость в 250 литров и хочу поставить на подставку, на какую высоту её поднимать, чтоб вода без проблем проходили по капельной ленте и выбегала полностью! Говорят, что фактически и пол метра хватит, лишь бы чуть подъём был и кран с фильтром под бочкой вмещались!

Если прочитать описание на упаковке капельной ленты или просто порыться в интернете, то выяснится, что капельной ленте необходимо давление для нормальной работы в пределах от 0.5 до 1 атмосфер.

Всего ничего!

Больше одной атмосферы даже не рекомендуется, теперь возьмём минимум 0.5 бар (атмосферы) — как его создать, куда поднять и как подключить?!

Разберёмся с бочкой, 250-вая бочка имеет высоту примерно 1.2 метра — то есть на каждый квадратный сантиметр на дне бочки давит 120 кубиков, а это уже больше килограмма, а соответственно больше 1 атмосферы, получается будет работать даже без подъёма, но вода сойдёт только до уровня примерно 50-60 см от дна, так как давление упадёт ниже 0.5 бар и капля просто стане, (она конечно вытечет, но неравномерно польёт участок) и конечно ещё нужно прибавить потери давления на штуцер (врезку, слив и кран).

Отсюда уже делаем логический вывод, чтоб капельный полив работал, от 250 — вой бочки её достаточно поднять, немного выше уровня мёртвой линии — то есть примерно на 70-80 см от поверхности поливаемого участка!, но добавим на потери патрубка и соединяющего водопровода и получим максимум 1 метр поднятой бочки, при желаемом минимуме в 0.5 атмосфере на уровне земли в шланге.

А что если я подниму бочку на 3 или 4 метра, что будет. да ни чего не будет, капля будет через силу неравномерно поливать огурцы и помидоры, на всех стыках будет сочится вода, плюс к этому вы создадите дополнительные трудности с обслуживанием, да и соседи не поймут (те кто понимают конечно).

Ну, бред же! Инженеры, блин! 120 см водяного столба у него — больше атмосферы! Ха три раза! Если грубо, одна атмосфера — 10 метров воды! В школу, срочно на второй год!
Андрей Питерский уже высказался. Но «истина не тускнеет от повторения!»

О,еще один просветленный, Стэлс. К сожалению, видимый.))) У него тоже 1 метр воды — 1 атмосфера. Да вы, ребята, воду со ртутью перепутали! — 6 месяцев назад

Для расчета высоты установки емкости для капельного полива, можно взять за отсчет давление столба воды, которая как известно имеет постоянный вес, и гравитация также имеет постоянную силу. Можно говорить что давление воды увеличивается пропорционально увеличению высоты емкости над уровнем излива (расположения форсунки, капельницы) Так на высоте 50 сантиметров, давление будет 0,5 атмосферы. Это значит что дно бочки должно находится как минимум не ниже полуметра над землей (а точнее над уровнем капельной ленты) Отсюда можно и считать необходимую высоту. При поднятии емкости на высоту один метр, мы получим давление 1 Атмосферу, на высоту двух метров — 2 Атмосферы. Необходимо ли поднимать нашу емкость выше, зависит от общей протяженности капельных лент, и количества форсунок. Давление в системе будет меняться обратно пропорционально удаленности форсунок от емкости. Чем дальше расположена форсунка, тем реже будет каплеобразование, нежели у форсунок расположенных ближе к емкости, поэтому самым оптимальным вариантом, влияющим на качество полива, является не только высота поднятия емкости, но и регулируемые капельницы, проходной объем воды которых можно настроить — ближе к емкости немного ограничить, а дальше от емкости приоткрыть несколько больше. При одинаковых проходных отверстиях, почва ближе к емкости орошается сильнее, происходит залив, а в удалении от нее, наоборот — растениям не хватает влаги.

При устройстве поливочного коллектора из труб, питающегося из одной емкости и питающего несколько магистралей, принимайте во внимание (при выборе высоты установки емкости) и то что давление будет делиться между несколькими поливными лентами.

То что вам говорят что хватит и 0,5 метра, это не совсем правильно. После того как бочка вытечет полностью, давление упадет ниже 0,5 атмосфер, и далее будет сильно падать. Вытечет бочка возможно и полностью, однако полив будет происходить очень долго, может длится до суток. А поливать лучше в течении ночных часов, так как вода меньше испаряется и её больше достается растениям. Поднимите хотя бы на метр, тогда вы получите до самого опорожнения бочки почти 1 атмосферу давления столба воды. Оптимальной высотой для бочки ваших объемов (250 литров) будет 1-1,5 метра.

Более высокое расположение емкости, считаю не рациональным, поскольку не столько положительно скажется на давлении, сколько осложнит монтаж емкости.

Источник

Конвертер величин

Калькулятор гидростатического давления

Этот калькулятор гидростатического давления определяет гидростатическое давление, действующее на тело, находящееся в жидкости на определенной глубине.

Пример: Рассчитать давление, действующее на аквалангиста на глубине 15 м. Плотность морской воды 1022 кг/м³ и атмосферное давление 101325 Па.

Для расчета введите единицы и нажмите кнопку Рассчитать.

Определения и формулы

Гидростатика — раздел физики, изучающий жидкости в состоянии равновесия, в частности, при воздействии на них гравитационного поля. В отличие от гидродинамики, изучающей движение жидкостей и силы, действующие на твердые тела, погруженные в движущиеся жидкости, гидростатика изучает механические свойства и поведение жидкостей в покое, в устойчивом равновесии. Гидростатика, в частности, изучает давление, оказываемое несжимаемыми жидкостями на погруженные в них тела.

Гидростатика широко применяется в метеорологии, медицине (изучение давления в кровеносных сосудах), биологии, инженерном деле, например, при разработке оборудования для использования и транспортировки жидкостей или при проектировании плотин. Гидростатика объясняет многие явления, встречающиеся в повседневной жизни, например, почему предметы могут плавать или тонуть в воде или почему поверхность спокойной воды горизонтальна и перпендикулярна направлению силы тяжести.

Гидростатическое давление — давление вследствие силы тяжести находящейся в равновесии жидкости в любой точке внутри этой жидкости. Оно увеличивается пропорционально глубине жидкости, так как чем глубже погружено тело в воде, тем больше жидкости вес жидкости, который действует на ту же поверхность (подробнее о давлении — в наших калькуляторе давления and конвертере давления). Гидростатическое давление определяется приведенной ниже формулой, называемым основным уравнением гидростатики, которая и используется в нашем калькуляторе:

где P — гидростатическое давление, измеряемое в системе СИ в паскалях (Па), ρ — плотности жидкости, измеряемая в килограммах на кубический метр (кг/м³), P₀ — внешнее давление, измеряемое в паскалях, которое обычно является атмосферным давлением (P₀ = 101325 Па), g ускорение свободного падения, измеряемое в метрах в секунду за секунду (м/с²), и h — глубина жидкости, измеряемая в метрах (м).

Значение h может также относиться к высоте и это уравнение можно использовать для определения давления столба жидкости указанной высоты.

Отметим, что это уравнение не содержит общей массы или объема жидкости, так как давление не зависит от формы сосуда, массы жидкости или ее полного объема — давление на любой глубине остается одинаковым при любой форме сосуда, в который налита жидкость.

Основные свойства жидкостей были независимо открыты французским математиком, физиком и изобретателем Блезом Паскалем (1623–1662) и голландским математиком Симоном Стевином (1584-1620) и основное уравнение гидростатики в англоязычной литературе иногда называют законом Стевина. Следует отметить, что Стевин определил величину гидростатического давления до Паскаля, однако Паскаль не знал голландского и работ Стевина не читал.

Поскольку в результате наличия гравитационного поля на погруженные в жидкость тела действует гидростатическое давление, на все погруженные в жидкость тела действует также выталкивающая сила. Закон, определяющий выталкивающую силу, действующую на полностью или частично погруженные в жидкость плавающие предметы, был открыт Архимедом, который большую часть жизни прожил в Сиракузах на Сицилии. Он предположил, что эта сила равна весу жидкости, вытесненной телом.

В связи с высоким давлением под водой и необходимостью медленного всплытия, водолазы могут работать, например, на глубине 35 м всего 30 минут. Для увеличения рабочего времени используется метод длительного пребывания под давлением в режиме насыщения. Он позволяет водолазам дольше работать на больших глубинах без риска возникновения декомпрессионной (кессонной) болезни. При использовании этого метода водолазы живут в жилых барокамерах на поверхности или под водой. Из жилой барокамеры водолазов перемещают под воду в место выполнения работ и обратно в закрытом водолазном колоколе, называемом также капсулой для транспортировки персонала (англ. personnel transfer capsule). Капсула представляет собой усовершенствованный водолазных колокол в форме цилиндра (показанного на фотографии) или сферы, который вмещает двух или трех человек. На наружной стороне капсулы установлены баллоны для хранения дыхательной смеси.

Источник

как расчитать напор воды

Если кто помнит физику 7-8 класса подскажите формулу, чтобы просчитать с какой силой будет течь вода из бака объёмом А, поднятого на высоту В?

Объем вообще здесь ни при чем. Давление на глубине h до поверхности воды в баке, в точности равно высоте водяного столба h.
То есть: если глубина 1м, то давление равно 1метр водяного столба или в привычных единицах- 0,1кг/кв.см. Если 10м = 1кг/кв.см
Понять это очень просто: представляете квадратный столбик воды с основанием площадью один кв.см. и высотой 1 метр(или 10метров). Каков объем воды?
-в первом случае (если 1 метр)- 100 куб.см. такой объем воды весит 100граммов, или 0,1 кг.
-во втором случае (10 метров) — 1000 куб.см. Такой объем воды весит ровно 1кг. Вот этими килограммами и давит = развивает давление.
Геометрические размеры, форма бака, длина трубы/шланга никакого значения для формирования давления не имеют. Только перепад высоты от поверхности воды в баке до места измерения давления.

Другое дело, как Вы пишете, «с какой силой будет течь». Это зависит и от гидравлического сопротивления трубы/шланга (в том числе и от диаметра), наличия вентилей, кранов и т.п.
Принято считать, что на 100 метрах горизонтальной трубы падает давление 1 кг/кв.см. («пионерский» расчет)
Итак: имея бак с уровнем воды 5 метров от поверхности земли и трубу с краном с присоединенным шлангом длиной 50 метров, лежащим на земле, можем утверждать, что статическое давление воды в шланге в некоторой близости от обреза шланга равно 0,5 кг/кв.см (если шланг заткнуть, то и манометр на конце шланга так покажет). Но если шланг открыть, то при движении воды гидравлическое сопротивление потоку будет также около 0,5 кг/кв.см. Конечно, вода не встанет, но будет течь вялой струёй. Практически без давления.

Источник

В гидравлике есть несколько ключевых понятий. Центральное место отводится понятию гидростатического давления жидкости. Оно тесно связано с понятием напора жидкости, о котором будет сказано чуть позже.

Что такое

Одно из широко распространенных определений гидростатического давления звучит так: «Гидростатическое давление в точке жидкости – это нормальное сжимающее напряжение, возникающее в покоящейся жидкости под действием поверхностных и массовых сил».

Напряжение – это понятие, широко используемое в курсе сопротивления материалов. Идея в следующем. В физике, мы знаем, есть понятие силы. Сила – векторная величина, характеризующая воздействие. Векторная – это значит, что представляется в виде вектора, т.е. стрелки в трехмерном пространстве. Эта сила может быть приложена в отдельной точке (сосредоточенная сила), или к поверхности (поверхностная), или ко всему телу (говорят, массовая / объемная). Поверхностные и массовые силы являются распределенными. Только такие и могут действовать на жидкость, так как она обладает функцией текучести (легко деформируется от любого воздействия).

Сила приложена к поверхности с какой-то конкретной площадью. В каждой точке этой поверхности возникнет напряжение, равное отношению силы к площади, это и есть понятие давления в физике.

В чем измеряется

В системе СИ единица измерения силы – Ньютон [Н], площади – квадратный метр [м²].

Отношение силы к площади: 1 Н / 1 м² = 1 Па (Паскаль).

Паскаль является основной единицей измерения давления, но далеко не единственной. Ниже представлен пересчет единиц измерения давлений из одной в другую

100 000 Па = 0,1 МПа = 100 кПа ≈ 1 атм = 1 бар = 1 кгс/см²  = 14,5 psi ≈  750 мм.рт.ст ≡ 750 Торр ≈ 10 м.вод.ст (м)

Шкала и виды давлений

Далее, принципиально важным моментом является так называемая шкала давлений или виды давлений. На рисунке ниже представлено, как взаимоувязаны такие понятия как абсолютное давление, абсолютный вакуум, частичный вакуум, избыточное или манометрическое давление.

Абсолютное давление – давление, отсчитываемое от нуля.

Абсолютный вакуум – ситуация, при которой на рассматриваемую точку ничего не действует, т.е. давление, равное 0 Па.

Атмосферное давление – давление, равное 1 атмосфере. Отношение веса (mg) вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения. Атмосферное давление зависит от места, времени суток. Это один из параметров погоды. В прикладных инженерных дисциплинах обычно все отсчитывают именно от атмосферного давления, а не от абсолютного вакуума.

Частичный вакуум (или еще часто говорят – «величина вакуума», « разрежение» или «отрицательное избыточное давление» ). Частичный вакуум – недостаток давления до атмосферного. Максимально возможная на Земле величина вакуума как раз равняется одной атмосфере (~10 м.вод.ст.). Это означает, что у вас не получится попить воду через трубочку с расстояния 11 м при всем желании.

* на самом деле при нормальном для трубочек для напитков диаметре (~5-6 мм) эта величина будет гораздо меньше из-за гидравлических сопротивлений. Но даже через толстый шланг вы не сможете попить воду с глубины 11 м.

Если заменить вас на насос, а трубочку – на его всасывающий трубопровод, то ситуация принципиально не изменится. Поэтому воду из скважин добывают как правило именно скважинными насосами, которые опускаются непосредственно в воду, а не пытаются засасывать воду с поверхности земли.

Избыточное давление (или также еще называемое манометрическим)– превышение давления над атмосферным.

Приведем следующий пример. На данной фотографии показано измерение давления в автомобильной шине при помощи прибора манометра.

Манометр показывает именно избыточное давление. На этой фотографии видно, что избыточное давление в данной шине приблизительно 1,9 бар, т.е. 1,9 атм, т.е. 190 000 Па. Тогда абсолютное давление в этой шине – 290 000 Па. Если мы шину проткнем, то воздух начнет под разницей давлений выходить наружу до тех пор, пока давление внутри и снаружи шины не станет одинаковым, атмосферным. Тогда избыточное давление в шине будет равно 0.

Формула расчета давления в открытом сосуде

Теперь посмотрим, как определить гидростатическое давление в жидкости, находящейся в определенном объеме. Допустим, мы рассматриваем открытую бочку с водой.

На поверхности воды в бочке устанавливается атмосферное давление (обозначено маленькой буквой p с индексом «атм»). Соответственно, избыточное давление жидкости на поверхности равняется 0 Па. Теперь рассмотрим гидростатическое давление в точке X. Эта точка заглублена относительно поверхности воды на расстояние h, и за счет столба жидкости, гидростатическое давление в ней будет больше, чем на поверхности.

Давление в точке X (p_x) будет определяться, как давление на поверхности + давление, создаваемое столбом жидкости. Это называется основным уравнением гидростатики.

Для приблизительных расчетов можно принимать g = 10 м/с². Плотность воды зависит от температуры, но для приблизительных расчетов может приниматься 1000 кг/м³.

При глубине h 2 м, абсолютное гидростатическое давление составит:

100 000 Па + 1000·10·2 Па = 100 000 Па +20 000 Па = 120 000 Па = 1,2 атм.

Избыточное давление жидкости – это значит за вычетом атмосферного: 120 000 – 100 000 = 20000 Па = 0,2 атм.

Таким образом, в избыточное давление в точке X определяется высотой столба жидкости. Форма емкости при этом никак не влияет. Если мы рассмотрим гигантский бассейн с глубиной 2 м, и трубку высотой 3 м, то гидростатическое давление на дне трубки будет больше, нежели на дне бассейна.

(Абсолютное гидростатическое давление на дне бассейна: 100000 + 1000*9,81*2 =

Абсолютное

Высота столба жидкости определяет давление, создаваемое этим столбом жидкости.p_изб = ρgh.

Таким образом, гидростатическое давление можно выражать единицами длины (высоты): h = p / ρg

Например, рассмотрим, какое давление создает столб ртути высотой 750 мм:

p = ρgh = 13600 · 10 · 0,75 = 102 000 Па ≈ 100 000 Па, что отсылает нас к единицам измерения давления, рассмотренным ранее.

Т.е. 750 мм.рт.ст. = 100 000 Па.

По тому же принципу получается, что давление в 10 метров водяного столба равняется 100 000 Па:

1000 · 10 · 10 = 100 000 Па.

Выражение гидростатического давления в метрах водяного столба принципиально важно для водоснабжения, водоотведения, а также гидравлических расчетов отопления, гидротехнических расчетов и т. д.

Давление жидкости в трубах и его нормативы

Теперь посмотрим гидростатическое давление жидкости в трубопроводах. Что физически означает замеренное мастером давление в определенной точке (X) трубопровода? Манометр в данном случае показывает 2 кгс/см² (2 атм). Это избыточное давление в трубопроводе, оно эквивалентно 20 метрам водяного столба. Иными словами, если подсоединить к трубе вертикальную трубку, то вода в ней поднимется на величину избыточного давления, т.е. на высоту 20 м. Вертикальная трубка, которая сообщается  с атмосферой (т.е. открытая) называются пьезометром.

Основная задача системы водоснабжения заключается в том, чтобы в требуемой точке вода имела необходимое избыточное давление. Например, согласно нормативному документу:

[ Постановление Правительства РФ от 06.05.2011 N 354 (ред. от 13.07.2019) «О предоставлении коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов» (вместе с «Правилами предоставления коммунальных услуг собственникам и пользователям помещений в многоквартирных домах и жилых домов») ] >>> давление в точке водоразбора должно быть не менее 3 м.вод.ст (0,03 МПа)

Под точкой водоразбора можно понимать место подключения смесителя (1). Эта точка находится приблизительно на расстоянии 1 м от пола, там же, где и подключение к стояку самой квартиры (2) . То есть давление примерно одинаково при закрытых кранах (вода не движется!). Давление регламентируется именно в этих точках, и, как указано выше, должно быть не меньше 3 — 6 м.вод.ст.

Однако необходимо отметить, что нормативно допустимая величина в 3 м.вод.ст – это совсем не много, так как современное сантехническое оборудование может требовать гидростатическое давление жидкости до 13 м.вод.ст в месте подключения для нормальной работы (подачи достаточного количества воды). Например, даже в старом СНиП по внутреннему водопроводу (СНиП 2.04.01-85*), указано, что при использовании аэратора на смесителе (сеточка, перекрывающая выходное отверстие), в точке подключения смесителя необходимо давление 5 м.вод.ст.

Распределение давления жидкости в тубах

Зачем поднимать и что будет, если не поднять?

В первую очередь, это нужно для поддержания необходимого давления в шлангах и капельницах.

Многие начинающие огородники пытаются сэкономить на этом пункте, не желая тратиться с возведением постамента для бочки.

А в итоге получают ряд не глобальных, но досадных сложностей и неприятностей со своими растениями.

В системе капельного полива для подключения к емкости с водой обычно используются эмиттерные или капельные ленты. Вода к ним может поступать даже при минимальном давлении, они все равно будут выполнять свои функции и передавать ее в грунт.

А минимальное давление обеспечено в полной бочке, даже если она стоит на уровне излива. То есть, бочку не обязательно поднимать, чтобы осуществлять полив самотеком. Но в этом случае он будет очень медленным.

Для примера – в промышленных агрохозяйствах в шлангах для полива поддерживается рабочее давление 0,7–1 атм. Продолжительность полива при этом составляет не более 2 часов в сутки, за которые погонный метр ленты успевает подать в грунт до 10 л воды. При этом полноценно орошаются все кусты на грядке, независимо от площади участка.

В частном хозяйстве, если бочка стоит на земле, давление будет не более 0,1-0,2 атм. Это означает, что интенсивность и скорость поступления воды в капельницы будет в разы ниже, за счет этого продолжительность полива увеличится в 10-15 раз.

Фактически вода будет поступать понемногу в грунт круглосуточно. Это с одной стороны хорошо – хозяева могут спокойно заниматься своими делами, отлучаться, пересыхание растениям не грозит.

Но с другой стороны, постоянная влажность приводит к ряду негативных последствий:

1. Зацветание почвы вокруг капельницы и корневища куста растения.
2. Выпадение осадка из воды в шлангах и капельницах, что приводит к их быстрому износу и засорению фильтров.
3. Размножение вредных микроорганизмов и образование плесени внутри системы из-за постоянной влажности (по некоторым данным).

Вот почему, если используется система с внешними капельницами с самотеком, рекомендуется поднимать емкость с водой хотя бы немного. Даже высота в 50-60 см существенно ускорит скорость полива и поможет избежать нежелательных побочных эффектов.

Не обязательно специально покупать подставку под бочку или строительные материалы для ее возведения. Для постамента можно использовать:

• старые ящики,
• поддоны,
• разнообразный дачный инвентарь из дерева, металла или кирпича,
• даже просто земляную насыпь.

На какую высоту производить установку бочки для капельного полива, подскажет видео:

От чего зависит уровень подъема бака?

Высота подъема зависит от протяженности магистрального шланга и всей системы в целом. Чем длиннее система, тем выше стоит поднимать бочку. В противном случае дальние кусты на грядке будут оставаться сухими.

Для небольшого участка достаточно поднять емкость на высоту 50-60 см. Но тогда нужно постоянно следить за уровнем воды. Как только он опустится ниже половины бочки, давление начнет снижаться, отдаленные капельницы могут не получать воду.

Оптимальной высотой считается 1,5-2 м для бочки объемом 200-250 л. Или же на бочке нужно устанавливать уровень, чтобы она автоматически наполнялась водой, как только вода опустится ниже него.

Второй немаловажный фактор – рельеф участка. Если участок сам по себе наклонный, то система полива на самотеке может отлично работать при минимальном подъеме емкости с водой.

Фильтр и качество воды тоже косвенно могут повлиять на скорость полива. Сильно загрязненная вода и забитый фильтр теоретически могут замедлять процесс полива. И последнее, что нужно учитывать – диаметр магистрального шланга и тонких трубок.

О фильтрах для капельного полива читайте здесь, о дисковой разновидности — тут.

Как рассчитать, на сколько поднимать емкость для системы орошения самотеком?

Расчет высоты бочки с водой для капельного полива проводится всегда индивидуально. Однако есть общие правила расчета, которые рекомендуется учитывать независимо от вида системы и капельниц, объема бочки и размеров участка:

1. Давление воды будет увеличиваться пропорционально увеличению высоты бочки над уровнем излива.

   Например, при высоте 50 см для 200-250-литровой бочки давление составит 0,5 атм. А при высоте 1-1,5 м будет достигать уже 0,7-1 атм.

2. Давление будет меняться в обратной пропорциональности по мере удаленности капельниц от емкости с водой. Чем дальше форсунки, тем ниже будет скорость полива и реже частота капель.
3. Учитывать нужно тип системы – на упаковке производитель обычно указывает рекомендованное рабочее давление для данного приспособления.

Примеры

Разберем расчет высоты для бочки на примере емкости объемом 250 л, с помощью которой будут орошаться 30 кустов. Для системы капельного полива с ленточными капельницами рекомендовано производителем давление от 0,2 до 0,5 бар.

В бочке, высотой 1,2 м и объемом 250 л, и так создается давление 0,12 бар, так как 1 атмосфера – это 10 м воды, а у нас высота 1,2 м. Получается, система будет работать, но медленно и неравномерно.

А когда вода опустится до мертвого уровня, капли будут «висеть» и практически не доходить до отдаленных кустов. Таким образом, для поддержания минимального давления бочку нужно поднять на высоту хотя бы 70-80 см, тогда вода даже при полном опустошении бочки не будет спускаться до критичного уровня.

В идеале бочку объемом 250 л поднять на 1-1,5 м. Чем выше поднимать бочку, тем выше будет давление, с каждыми 50 см оно увеличится примерно на 0,5 атм. То есть, если поднять бочку на 1 м, к исходным 0,1 атм прибавиться еще 1 атм. Если на 2 м – это будет уже +2 атм.

Примерно так и проводится расчет оптимальной высоты. Но все расчеты все равно нужно тестировать на практике, как говорилось выше, каждый случай индивидуален ввиду различий в рельефе участка, типе системы, составе воды.

Также для расчета можно использовать формулу Паскаля, где 1 атм – это 100 кПа. Тогда формула для расчета будет выглядеть так: Р=qgh.

Р=1000 кг/м3*10 м/с2*1 м = 10000 Па. 0,1 атм – давление в пустой бочке на высоте в 1 м. Если заполненная бочка имеет высоту 0,9 м, на земле давление составит 0,8 атм. Соответственно, при повышении высоты на 1 м оно будет уже 1,8 атм.

Учитывают при расчетах, что часть давления возьмут на себя штуцер и кран, соединяющий шланг.

Как проверить правильность расчетов?

Правильность расчета можно проверить только на практике. На что нужно обратить внимание:

• степень увлажнения грунта вокруг отдаленных кустов;
• скорость расхода воды;
• наличие подтеканий в системе.

Давление в системе всегда можно отрегулировать с помощью кранов и высоты бочки. Стоит поднять ее чуть выше, если увлажнение почвы недостаточное, и обязательно проверить фильтры и капельницы на засорение.

Последствия недостаточного и избыточного подъема

При низком давлении отдаленные капельницы не получат нужное количество воды, и скорость полива будет очень медленной. При слишком высоком давлении система начнет подтекать, а достаточное увлажнение получат все равно не все кусты. Ближние к емкости будут страдать от залива, а дальние – от пересыхания.

Заключение

Итак, для оптимального полива всего участка с помощью капельной системы необходимо установить бочку с водой на подставку из дерева или металла высотой 1-2 м. Высота зависит от протяженности системы, рельефа участка и вида системы.

Оптимальную высоту можно рассчитать с помощью простой инструкции, а затем корректировать подачу воды с помощью крана и таймера.

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

Калькулятор позволяет найти

• давление столба жидкости по известным плотности жидкости, высоте столба жидкости и ускорению свободного падения
• высоту столба жидкости по известным давлению жидкости, плотности жидкости и ускорению свободного падения
• плотность жидкости по известным давлению жидкости, высоте столба жидкости и ускорению свободного падения
• ускорение свободного падения по известным давлению жидкости, плотности жидкости и высоте столба жидкости

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.

Гидростатическое давление — 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.

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

Источники в википедии: Гидростатическое давление Гидростатический парадокс

Что такое давление жидкости

Общая сила, действующая на дно открытого сосуда равна силе (F) равной весу воды в сосуде. Но так как вес жидкости (Р) равен объему жидкости, умноженному на ее удельный вес (y) тогда  F=Vy. Таким образом, если P = Vy и F=P, то F=Vy

Так как объем V равняется площади S дна сосуда, умноженной на высоту h, то общая сила:  F=Shy

Подводя итоги, мы дожем сказать, что давление на дно сосуда может быть вычислено по одной из следующих формул:

P=F/S 

или

P=hy

Высота водяного столба и другие единицы для измерения давления

Вместо измерения давления в кг/см² инженеры часто выражают давление высотой водяного столба. Например, давление, производимое столбом воды высотой в 100 м, называется давлением в 100 м водяного столба и равняется давлению в 735 см ртутного столба.

Вычисление боковой силы

Вычисление боковой силы. При вычислении общей силы, действующей на дамбу или плотину, мы должны вспомнить, что боковое давление возрастает от нуля у поверхности и до максимального значения у дна. Боковое давление у дна мы можем найти по формуле P=hy. Очевидно, что ни боковое давление у поверхности, и давление у дна не могут применяться для расчета общей боковой силы. Логично будет взять среднее давление, которое, очевидно, будет равно половине давления у дна. Таким образом, среднее давление Р=(h/2)*у, где h — максимальная глубина жидкости.   Так как боковая сила равняется среднему давлению, умноженному на площадь, то F=(hy/2)*S

Задача. Какова общая сила, действующая на лобовую поверхность плотины длиной 100 м и высотой 20 м?
Решение.

Ответ: F = 20 000 тон.