Гидростатическое давление – это давление, производимое на жидкость силой тяжести.
Основной закон гидростатики (Блез Паскаль, 1653 год):
Давление на поверхность жидкости, произведенное внешними силами, передаётся в жидкости одинаково во всех направлениях.
Из этого закона следует, что:
Величина гидростатического давления не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость и определяется произведением
Pгст = ρ × g × h, где
ρ – плотность жидкости;
g – ускорение свободного падения;
h – глубина, на которой определяется давление.
Если при определении гидростатического давления внутри жидкости принимается во внимание и атмосферное давление, действующее на свободную поверхность жидкости, его называют полным или абсолютным. В этом случае величина гидростатического давления обычно измеряется в технических атмосферах, называемых абсолютными (ата).
Основное уравнение гидростатики [уравнение Паскаля]:
Pабс = P0 + Pгст = P0 + ρ × g × h, где
P0 – давление на поверхности жидкости, в большинстве случаев принимается равным атмосферному;
ρgh – вес столба жидкости, избыточное гидростатическое давление.
Это уравнение показывает, что абсолютное [гидростатическое] давление Рабс в любой точке покоящейся жидкости на глубине h слагается из давления на свободной поверхности этой жидкости Р0 и давления, созданного весом столба жидкости ρgh.
Часто при расчёте гидростатического давления внутри жидкости атмосферное давление на свободной поверхности не принимают во внимание, определяя только избыточное гидростатическое давление, или манометрическое давление, т.е. давление сверх атмосферного. Манометрическое давление определяется как разность между абсолютным давлением в жидкости и давлением атмосферным:
Рман = Рабс – Ратм
и измеряется также в технических атмосферах, называемых в этом случае избыточными. Это и есть то давление, которое мы наблюдаем на манометрах.
Гидростатическое избыточное (манометрическое) давление Рман в любой точке жидкости изменяется с глубиной погружения этой точки, так как включает в себя весовое давление столба жидкости – ρgh.
Гидростатический напор
Рассмотрим жидкость в закрытом резервуаре с давлением на свободной поверхности p 0 (рис. 2.6). Выберем в жидкости точки А и В и присоединим к ним пьезометры. Уровни жидкости в пьезометрах установятся в одной горизонтальной плоскости, называемой пьезометрической. Выберем плоскость сравнения (О-О). Обозначим координаты точек А и В относительно плоскости сравнения через ZА и ZВ. Если избыточное гидростатическое давление в этих точках РА и РВ, то пьезометрические высоты в пьезометрах, подключенных к точкам, будут РА/ρg и РВ/ρg.
Суммы высот ZА+РА/ρg и ZВ+РВ/ρg называют потенциальным (пьезометрическим) напором в точках жидкости относительно плоскости сравнения О–О.
Согласно рис. 2.6 эти суммы равны. Следовательно, для данного объема покоящейся жидкости потенциальный (пьезометрический) напор относительно выбранной плоскости сравнения - величина постоянная, то есть
Рис. 2.6
Если же к точкам А и В присоединить запаянные сверху трубки, из которых откачан весь воздух, то жидкость в этих трубках поднимается выше, чем в пьезометрах, на высоту Ра /ρg, отвечающую атмосферному давлению. Высота подъема уровня жидкости в запаянной трубке будет выражать абсолютное гидростатическое давление в точке, к которой трубка присоединена.
Гидростатическим напором жидкости Hs в какой–либо её точке называется сумма геометрической высоты этой точки относительно произвольной горизонтальной плоскости сравнения и высоты столба жидкости, соответствующего абсолютному давлению жидкости в этой точке, Hs= Z + Рабс /ρg.
Т.е., гидростатический напор Hs – это сумма приведенной высоты Рабс /ρg и геометрической высоты положения Z относительно произвольной горизонтальной плоскости сравнения.
Таким образом, гидростатический напор Hs больше пьезометрического напора Hп на высоту, отвечающую атмосферному давлению Ра/ρg, то есть Hs = Hп + Ра/ρg.
Гидростатический напор жидкости во всех её точках является величиной постоянной, т.е. покоящаяся жидкость во всех своих точках обладает одинаковым гидростатическим напором.
СП 10.13130.2020 Внутренний противопожарный водопровод
6.2.18. Расчетное гидростатическое давление ВПВ, совмещенного с ХПВ, на отметке наиболее низко расположенных приборов ХПВ не должно превышать 0,45 МПа. Допускается увеличение рабочего давления свыше 0,45 МПа, если гидравлическая арматура и трубопроводы рассчитаны на соответствующее давление.
6.2.19. При расчетном гидростатическом давлении ВПВ, совмещенным с ХПВ, превышающем 0,45 МПа, необходимо предусматривать раздельные сети ВПВ и ХПВ или использовать регуляторы давления на сети ХПВ.
6.2.20. Расчетное гидростатическое давление в самостоятельном ВПВ на отметке наиболее низко расположенного ПК не должно превышать 0,6 МПа.
7.5. При давлении у ПК более 0,45 МПа между пожарным клапаном и соединительной головкой следует предусматривать установку диафрагм или регуляторов давления, снижающих избыточное давление.
СП 30.13330.2020 Внутренний водопровод и канализация зданий
7.10 Гидростатический напор (давление) в системе хозяйственно-противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора не должен превышать 45 м вод. ст. (0,45 МПа). Допускается увеличение рабочего давления свыше 0,45 МПа, если арматура и трубопроводы рассчитаны на соответствующее давление.
При расчетном напоре (давлении), превышающем 45 м вод. ст. (0,45 МПа), следует предусматривать устройство раздельной сети противопожарного водопровода.
Гидростатический напор (давление) в системе раздельного противопожарного водопровода на отметке у наиболее низко расположенного пожарного крана не должен превышать 60 м вод. ст. (0,60 МПа).
Примечание ‒ При давлении у пожарных кранов более 0,4 МПа между пожарным краном и соединительной головкой следует предусматривать установку диафрагм или регуляторов давления.
СП 30.13330.2016 Внутренний водопровод и канализация зданий
5.3.1.6 Гидростатическое давление в системе хозяйственно-питьевого или хозяйственно-
противопожарного водопровода должно быть:
а) на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора не более
0,45 МПа (для зданий, проектируемых в сложившейся застройке, не более 0,6 МПа);
В системе хозяйственно-противопожарного водопровода на время тушения пожара допускается повышать давление до 0.6 МПа на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора.
В двухзонной системе хозяйственно-противопожарного водопровода (в схемах с верхней
разводкой трубопроводов), в которой пожарные стояки используются для подачи воды на верхний этаж, гидростатическое давление не должно превышать 0,45 МПа на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора потребителей второй зоны и 0,9 МПа на отметке наиболее низко расположенного пожарного крана.
Перед пожарными кранами предусматривается установка диафрагм для снижения избыточного напора до 0,4 МПа.
При расчетном давлении в сети противопожарного водопровода, превышающем 0,45 МПа, необходимо предусматривать устройство раздельной сети противопожарного водопровода.
СП 30.13330.2012 Внутренний водопровод и канализация зданий
5.2.10 Гидростатическое давление в системе хозяйственно-питьевого или хозяйственно-противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора должно быть не более 0,45 МПа (для зданий, проектируемых в сложившейся застройке не более 0,6 МПа).
В системе хозяйственно-противопожарного водопровода на время тушения пожара допускается повышать давление до 0,6 МПа на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора.
В двухзонной системе хозяйственно-противопожарного водопровода (в схемах с верхней разводкой трубопроводов), в которой пожарные стояки используются для подачи воды на верхний этаж, гидростатическое давление не должно превышать 0,9 МПа на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора.
СП 10.13130.2009 Внутренний противопожарный водопровод
4.1.7 Гидростатическое давление в системе хозяйственно-противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора не должно превышать 0,45 МПа.
Гидростатическое давление в системе раздельного противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного пожарного крана не должно превышать 0,9 МПа.
При расчетном давлении в сети противопожарного водопровода, превышающем 0,45 МПа, необходимо предусматривать устройство раздельной сети противопожарного водопровода.
П р и м е ч а н и е — При давлении у пожарных кранов более 0,4 МПа между пожарным клапаном и соединительной головкой следует предусматривать установку диафрагм, снижающих избыточное давление.
4.1.8 Свободное давление у пожарных кранов должны обеспечивать получение компактных пожарных струй высотой, необходимой для тушения пожара в любое время суток в самой высокой и удаленной части помещения. …
СНиП 2.04.01-85* (с изм.1, 2) Внутренний водопровод и канализация зданий
6.7* Гидростатический напор в системе хозяйственно-питьевого или хозяйственно-противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного санитарно-технического прибора не должен превышать 45 м.
Гидростатический напор в системе раздельного противопожарного водопровода на отметке наиболее низко расположенного пожарного крана не должен превышать 90 м.
При расчетном давлении в сети противопожарного водопровода, превышающем 0,45 МПа, необходимо предусматривать устройство раздельной сети противопожарного водопровода.
Примечание. При напорах у пожарных кранов более 40 м между пожарным краном и соединительной головкой следует предусматривать установку диафрагм, снижающих избыточный напор.
СНиП II-30-76 Внутренний водопровод и канализация зданий
3.13. Гидростатический напор в системе хозяйственно-питьевого или хозяйственно-противопожарного водопровода не должен превышать 60 м.
В отдельной сети противопожарного водопровода максимальный напор не должен превышать 90 м на отметке наиболее низко расположенных пожарных кранов.
СНиП II-Г.1-70 Внутренний водопровод зданий
3.14. Величина гидростатического напора в системе хозяйственно-питьевого водопровода у санитарных приборов не должна превышать 60 м.
В отдельной сети противопожарного водопровода максимальный напор при работе пожарных насосов не должен превышать 90 м на отметке наиболее низкорасположенных пожарных кранов.