La pression indique la force normale par unité de surface en un point donné agissant sur un plan donné. Comme il n’y a pas de contraintes de cisaillement présentes dans un fluide au repos – la pression dans un fluide est indépendante de la direction.

Pour les fluides – liquides ou gaz – au repos, le gradient de pression dans la direction verticale ne dépend que du poids spécifique du fluide.

Comment la pression change avec l’élévation dans un fluide peut être exprimée comme

Δp = – γ Δh (1)

Δp = changement de pression (Pa, psi)

Δh = changement de hauteur (m, in)

γ = poids spécifique du fluide (N/m3, lb/ft3)

Le gradient de pression dans la direction verticale est négatif – la pression diminue vers le haut.

Poids spécifique

Le poids spécifique d’un fluide peut être exprimé comme suit :

γ = ρ g (2)

ρ = densité du fluide (kg/m3, limaces/pied3)

g = accélération de la gravité (9.81 m/s2, 32,174 ft/s2)

En général, le poids spécifique – γ – est constant pour les fluides. Pour les gaz, le poids spécifique – γ – varie avec l’élévation (et la compression).

La pression exercée par un fluide statique dépend uniquement

  • de la profondeur du fluide
  • de la densité du fluide
  • de l’accélération de la pesanteur

Pression statique dans un fluide

Pour un fluide incompressible – comme un liquide – la différence de pression entre deux élévations peut être exprimée comme :

Δp = p2 – p1

= – γ (h2 – h1) (3)

p2 = pression au niveau 2 (Pa, psi)

p1 = pression au niveau 1 (Pa, psi)

h2 = niveau 2 (m, ft)

h1 = niveau 1 (m, ft)

(3) peut être transformé en :

Δp = p1 – p2

= γ (h2 – h1) (4)

ou

p1 – p2 = γ Δh (5)

Δh = h2 – h1 = différence d’élévation – la dépt vers le bas de l’emplacement h2 à h1 (m, ft)

ou

p1 = γ Δh + p2 (6)

Exemple – Pression dans un fluide

La pression absolue à une profondeur d’eau de 10 m peut être calculée comme suit :

p1 = γ Δh + p2

= (1000 kg/m3) (9,81 m/s2) (10 m) + (101.3 kPa)

= (98100 kg/ms2 ou Pa) + (101300 Pa)

= 199400 Pa

= 199,4 kPa

ρ = 1000 kg/m3

g = 9.81 m/s2

p2 = pression au niveau de la surface = pression atmosphérique = 101,3 kPa

La pression manométrique peut être calculée en fixant p2 = 0

p1 = γ Δh + p2

= (1000 kg/m3) (9.81 m/s2) (10 m)

= 98100 Pa

= 98,1 kPa

Pression vs. Tête

(6) peut être transformé en :

Δh = (p2 – p1) / γ (7)

Δh exprime la tête – la différence de hauteur d’une colonne de fluide de poids spécifique – γ – nécessaire pour donner une différence de pression Δp = p2 – p1.

Exemple – Pression par rapport à la hauteur de chute

Une différence de pression de 5 psi (lbf/in2) équivaut à une hauteur de chute dans l’eau

(5 lbf/in2) (12 po/pi) (12 po/pi) / (62.4 lb/pi3)

= 11,6 pi d’eau

ou à la tête dans le mercure

(5 lbf/in2) (12 po/pi) (12 po/pi) / (847 lb/pi3)

= 0,85 pi de mercure

Le poids spécifique de l’eau est de 62.4 (lb/ft3) et le poids spécifique du mercure est de 847 (lb/ft3).

  • Vélocité – Pression dynamique en fonction de la hauteur

.

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