[科普中国]-流体压力

释义

流体垂直作用于单位面积上的力，称为流体的静压强，简称压强，习惯上称为压力，常用p表示，即

式中，F——作用力（N），A——受力面积（m2）

在SI制中，压力的单位是N/m2，称为帕斯卡，以Pa表示。但在石油加工和石油化工生产中所用的压力单位是多种多样的，除了用N/m2计量外，还常用标准大气压(atm)、，工程大气压(at)、某流体柱高度如米水柱(mH20)和毫米汞柱(mmHg)等来计量。

表示方法压力可以用不同的基准来表示和计量，如以绝对真空(即零大气压)为基准计量的压力称为绝对压力，是流体的真实压力；以当地大气压为基准计量的压力称为表压力或真空度。当被测流体的绝对压力大于外界大气压力时，所用的测压仪表叫做压力表。压力表上的读数表示被测流体的绝对压力高m当地大气压力的数值，称为表压力。表压力与绝对压力的关系为：

表压力=绝对压力一大气压力 或 绝对压力=大气压力+表压力

当被测流体的绝对压力小于外界大气压力时，所用的测压仪表叫做真空表。真空表上的读数表示被测流体的绝对压力低于当地大气压力的数值，称为真空度，它与绝对压力的关系为：

真空度=大气压力一绝对压力 或 绝对压力=大气压力一真空度

显然，设备内流体的绝对压力愈低，则其真空度就愈高。注意，大气压力的数值不是固定的，它是随大气温度、湿度和所在地区的海拔高度而变化，其数值应从当时当地气压计上读得。另外，为了区分绝对压力、表压力和真空度，应对表压力和真空度加以注明。1

流体静力学流体静力学实际上是研究静止状态下流体内部压力的变化规律。那么描述这一规律的数学表达式，称为流体静力学基本方程式。在静止流体中取一个边长各为dx、dy、dz的微元平行六面体，其体积为dV=dxdydz，如图所示。设微元平行六面体中心点为O，该点的流体压力为于静止流体内的压力是空间坐标的连续函数，作用在微元平行六面体各个面上的压力如图所示。设流体的密度为ρ，则微元平行六面体的重量dG=ρgdxdydz。由于微元平行六面体的流体处于静止状态，则根据平衡条件，作用在x、y、z各个方向上的力的总和等于零。若流体是不可压缩流体，即其密度ρ为常数，对静止流体中的任意一点，流体静力学基本方程式如下，表明了在重力的作用下，静止液体内部压力变化规律。

流体静力学基本方程式形式虽然简单，但它包含了许多基本概念，如：

(1)当容器液面上方的压力P0一定时，静止液体内部任一点压力的大小，与液体本身密度和该点距离液面的深度有关。越深则其压力越大。

(2)当液面上方压力P0变化时，必以同样的大小传递到液体各点。这就是著名的巴斯卡原理。工程上的水压机、液压传动装置等都以此原理为依据。

(3)在静止、连续的同一液体的同一水平面上，各点压力相等，即等压面为一水平面。在不同形状的连通器中也是这样，即当液面上的压力相等时，各容器中的液面高度必相等，与容器形状无关，这就是液面计的依据。

(4)流体静力学基本方程式是用液体推导出来的，严格地讲只适用于液体，而不适用于气体。但在容器中，气体的密度随高度变化很小，可视为常数；同时由于气体的密度比液体的小得多，一般容器空间也有限，因此对于容器的整个空间内，可近似认为压力是相等的。

测定压力是工业生产和科研工作中经常需要检测的重要参数之一。实际应用较多的压力计从检测方法原理上可以分为几类：以流体静力原理为基础的液柱式压力计；根据弹性元件受力变形原理，利用机械结构将变形量放大的弹性式压力计；基于流体静力平衡原理，与作用于已知面积上重力相比较的负荷式活塞压力计；利用弹性元件将被测压力转换成电阻量、电感量、电容量、频率量等各种电量的电测式压力计。2