Давайте разберем, что такое пьезометрическая высота, геометрическая высота, а также потенциальная и кинетическая энергия, и как они связаны друг с другом.

1. Пьезометрическая высота (h):

Пьезометрическая высота определяется как сумма давления жидкости в системе (p/γ) и геометрической высоты (z) над определенной нулевой отметкой. Она показывает, на какую высоту поднимется столб жидкости в трубке, если бы он был открыт.

Формула для пьезометрической высоты выглядит так:

• h = p/γ + z

где:

• p - давление в жидкости (Па)
• γ - удельный вес жидкости (Н/м³)
• z - геометрическая высота (м)

2. Геометрическая высота (z):

Геометрическая высота - это вертикальное расстояние от нулевой отметки до центра тяжести сечения потока жидкости. Она измеряется в метрах и является частью расчета пьезометрической высоты.

3. Потенциальная энергия (Ep):

Потенциальная энергия жидкости в данной точке определяется как произведение массы жидкости на ускорение свободного падения и высоту:

• Ep = m * g * z

где:

• m - масса жидкости (кг)
• g - ускорение свободного падения (м/с²)
• z - высота (м)

4. Кинетическая энергия (Ek):

Кинетическая энергия жидкости определяется как:

• Ek = 0.5 * m * v²

где:

• m - масса жидкости (кг)
• v - скорость жидкости (м/с)

Связь между этими величинами:

Пьезометрическая высота, геометрическая высота, потенциальная и кинетическая энергия взаимосвязаны в рамках уравнения Бернулли, которое описывает закон сохранения энергии для потока жидкости. В общем виде это уравнение может быть представлено как:

• p/γ + z + v²/2g = const

Это уравнение показывает, что сумма пьезометрической высоты, геометрической высоты и кинетической энергии в любой точке потока остается постоянной.

Таким образом, понимание этих понятий и их взаимосвязи важно для анализа работы гидравлических машин и систем.