Показатели давления в системе отопления

Расширительный бак для закрытой системы отопления

Расширительный бак для предназначен для компенсации изменения объема теплоносителя в зависимости от температуры. В закрытых системах отопления это герметичная емкость, разделенная эластичной мембраной на две части. В верхней части находится воздух или инертный газ (в дорогих моделях). Пока температура теплоносителя невысока, бачок остается пустым, мембрана расправлена (на рисунке картинка справа).

Принцип работы мембранного расширительного бачка

При нагревании теплоноситель увеличивается в объеме, его излишек поднимается в бачок, отодвигая мембрану и сжимая закачанный в верхнюю часть газ (на картинке слева). На манометре это отображается как повышение давления и может служить сигналом для уменьшения интенсивности горения. В некоторых моделях есть предохранительный клапан, который при достижении порогового значения давления сбрасывает излишек воздуха/газа.

По мере остывания теплоносителя, давление в верхней части бачка выдавливает теплоноситель из емкости в систему, показатели манометра приходят в норму. Вот и весь принцип работы расширительного бачка мембранного типа. Кстати, мембраны бывают двух видов — тарельчатые и грушевидной формы. Форма мембраны на принцип работы никак не влияет.

Виды мембран для расширительных бачков в системах закрытого типа

Расчет объема

Согласно общепринятым нормам объем расширительного бака должен составлять 10% от общего объема теплоносителя. Это значит, что вы должны посчитать, сколько воды поместится в трубах и радиаторах вашей системы (есть в технических данных радиаторов, а объем труб можно посчитать). 1/10 часть от этой цифры и будет объемом необходимого расширительного бака. Но эта цифра справедлива только если теплоноситель — вода. Если используется незамерзающая жидкость, размера бака увеличивается на 50% от рассчитанного объема.

Вот, пример расчета объема мембранного бака для закрытой системы отопления:

• объем системы отопления составляет 28 литров;
• размер расширительного бака для системы, заполненной водой 2,8 литра;
• размер мембранного бака для системы с незамерзающей жидкостью — 2,8 + 0,5*2,8 = 4,2 литра.

При покупке выбираете ближайший больший объем. Меньший не берите — лучше иметь небольшой запас.

На что обратить внимание при покупке

В магазинах есть бачки красного и синего цвета. Для отопления подходят бачки красного цвета. Синие конструктивно такие же, только они предназначены для холодной воды и высоких температур не переносят.

На что еще обратить внимание? Есть два вида бачков — со сменной мембраной (называются они еще фланцевыми) и с незаменяемой. Второй вариант дешевле, причем значительно, но если повредится мембрана, покупать придется все целиком. Во фланцевых моделях покупают только мембрану

Во фланцевых моделях покупают только мембрану.

Место для установки расширительного бака мембранного типа

Обычно ставят расширительный бачок на обратном трубопроводе перед циркуляционным насосом (если смотреть по ходу движения теплоносителя). В трубопровод устанавливается тройник, к одной его части подсоединяется небольшой отрезок трубы, а к ней, через фитинги, подключается расширитель. Размещать его лучше на некотором расстоянии от насоса, чтобы не создавались перепады давления. Важный момент — участок обвязки мембранного бака должен быть прямолинейным.

Схема установки расширительного бака для отопления мембранного типа

После тройника ставят шаровый кран. Он необходим чтобы была возможность снять бачок без слива еплоносителя. Саму емкость удобнее соединять при помощи американки (накидной гайки). Это снова-таки облегчает монтаж/демонтаж.

Обратите внимание, что в некоторых котлах имеется расширительный бак. Если его объема достаточно, установка второго не требуется. Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу

Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры

Пустое устройство весит не так много, но заполненное водой имеет солидную массу. Потому необходимо предусмотреть способ закрепления на стене или дополнительные опоры.

Расширительный бак отопления можно повесить на кронштейне Сделать опорную площадку Бак на ножках можно установить на полу

Перепады и их причины

Скачки давления свидетельствуют о неправильной работе системы. Расчет потерь давления в системе отопления определяется суммированием потерь на отдельных промежутках, из которых состоит весь цикл. Своевременное выявление причины и ее устранение может предотвратить более серьезные проблемы, которые приводят к дорогостоящему ремонту.

Если падает давление в системе отопления, это может быть вызвано такими причинами:

• появление течи;
• сбой настроек расширительного бака;
• выход из строя насосов;
• появление микротрещин в теплообменнике котла;
• отключение электричества.

Как повысить давление в системе отопления?

Расширительный бачок регулирует перепады давления

В случае появления течи надо проверить все места соединений. Если причина визуально не выявлена, надо обследовать каждый участок по отдельности. Для этого поочередно перекрываются клапаны кранов. По манометрам будет видно изменение давления после отсекания того или иного участка. Обнаружив проблемное соединение, его нужно поджать, предварительно дополнительно уплотнив. В случае необходимости узел или часть трубы заменяется.

Расширительный бачок регулирует перепады вследствие нагревания и охлаждения жидкости. Признаком неисправности бачка или недостаточного его объёма является повышение давления и дальнейший спад.

Расчет давления в системе отопления обязательно включает в себя расчет объёма расширительного бачка:

(Температурное расширение для воды (%)*Общий объем в системе (л)*(Максимальный уровень давления + 1))/(Максимальный уровень давление — Давление для газа в самом бачке)

К полученному результату следует добавить зазор в 1,25%. Нагретая жидкость, расширившись, вытеснит воздух из бака через клапан в воздушном отсеке. После того как вода остынет, она уменьшится в объёме и давление в системе будет меньше необходимого. Если расширительный бачек меньше необходимого, его следует заменить.

Повышение давления может быть вызвано повреждением мембраны или неправильной настройкой регулятора давления системы отопления. При повреждении мембраны надо заменить ниппель. Это быстро и легко. Чтобы настроить бачек, его нужно отсоединить от системы. Затем насосом накачать необходимое количество атмосфер в воздушную камеру и установить его обратно.

Определить неисправность насоса можно, отключив его. Если после отключения ничего не произошло, значит, насос не работает. Причиной может быть неисправность его механизмов или отсутствие питания. Нужно убедиться в том, что он подключен к сети.

Если возникли проблемы с теплообменником, то его нужно заменить. В процессе эксплуатации могут появляться микротрещины в структуре металла. Это устранить нельзя, только замена.

Почему повышается давление в системе отопления?

Причинами такого явления может быть неправильная циркуляция жидкости или полная ее остановка вследствие:

• образования воздушной пробки;
• засорения трубопровода или фильтров;
• работы регулятора давления отопления;
• непрекращающейся подпитки;
• перекрытия запорной арматуры.

Как устранить перепады?

Воздушная пробка в системе не пропускает жидкость. Воздух можно только стравить. Для этого во время монтажа следует предусмотреть установку регулятора давления системы отопления – пружинного воздухоотводчика. Он работает в автоматическом режиме. Радиаторы нового образца укомплектованы похожими элементами. Они находятся вверху батареи и работают в ручном режиме.

Почему растет давление в системе отопления при скоплении грязи и накипи в фильтрах и на стенках труб? Потому что затрудняется проток жидкости. Фильтр воды можно почистить, вынув фильтрующий элемент. Избавиться от накипи и засорения в трубах сложнее. В некоторых случаях помогает промывка специальными средствами. Иногда устранить неполадку можно только путем замены участка трубы .

Регулятор давления отопления в случае повышения температуры перекрывает клапаны, по которым жидкость поступает в систему. Если это необоснованно с технической точки зрения, то устранить неполадку можно путем регулировки. В случае невозможности данной процедуры следует заменить узел. В случае выхода из строя системы электронного управления подпитки, ее следует отрегулировать или поменять.

Пресловутый человеческий фактор еще никто не отменял. Поэтому на практике случается перекрытие запорной арматуры, которое приводит к появлению повышенного давления в системе отопления. Чтобы нормализовать этот показатель, нужно просто открыть вентили.

Интересное по теме:

• Группа безопасности в системе отопления
• Ремонт систем отопления
• Отопление теплицы своими руками
• Системы и проекты отопления теплиц

Профилактика скачков и падений

Чтобы резкое изменение давления не привело к опасным последствиям, устанавливаются элементы безопасности и защиты котла. Как правило, это настроенные подпружиненные клапана, стравливающие излишки теплоносителя.

Для одно, двухэтажных зданий, такие клапана настраиваются на 3,5 бара. Для других зданий и котельных — с учетом проектных рекомендаций.

Необходимо проверять работоспособность клапанов, 2-3 раза за отопительный сезон. Образование отложения солей и накипи может привести к залипанию клапана.

В продаже имеются «группы безопасности» — это готовые к установке три важных элемента:

1. предохранительный клапан,
2. автоматический воздухоотводчик,
3. манометр.

Для предотвращения ситуаций с аварийным изменением давления важно поддерживать элементы котла и системы отопления в исправном рабочем состоянии

Почему падает

Проблемы такого типа достаточно часто возникают на фоне различного рода причин.

Утечка с трещинами и без

Поводами её образования бывают:

• появление нарушения в структуре расширительного бака из-за образования трещин в его мембране;Справка! Выявление проблемы производится путём зажатия золотника пальцем. Если проблема есть — из него потечёт теплоноситель.
• теплоноситель выходит через змеевик или теплообменник контура ГВС, нормализации системы можно достигнуть только путём замены этих элементов;

• возникновение микротрещин и неплотной фиксации приборов отопительной системы, такие утечки легко обнаружить при визуальном осмотре и несложно ликвидировать самостоятельно.

Если нет всех вышеуказанных причин, возможно стандартное закипание жидкости в котле, и её выход через предохранительный клапан.

Выделение воздуха из теплоносителя

Проблема такого типа возникает сразу же после того, как система наполняется жидкостью.

Во избежание образования воздушных пробок такой процесс должен производиться из её нижней части.

Внимание! Для этой процедуры требуется исключительно холодная вода. Воздушные массы, растворённые в теплоносителе, могли появиться в процессе нагрева

Воздушные массы, растворённые в теплоносителе, могли появиться в процессе нагрева.

Для нормализации работы системы применяется деаэрация с использованием крана Маевского.

Присутствие алюминиевого радиатора

Батареи из этого материала имеют неприятную особенность: теплоноситель вступает в реакцию с алюминием после их наполнения. Образуется кислород и водород.

Первый создаёт оксидную плёнку изнутри радиатора, а водопровод удаляется кранами Маевского.

Важно!

Образование оксидной плёнки способствует дальнейшему сохранению системы и проблема исчезаетчерез пару дней.

Общие причины

К ним относятся 2 основных случая:

1. Поломка циркуляционного насоса. Если остановить его и автомат регуляции, то сохранение устойчивых значений манометра указывают именно на эту причину.

   При снижении показаний манометра необходимо искать протечку теплоносителя.

2. Дефект регулятора. При его проверке на исправность и последующем выявлении поломок требуется замена такого прибора.

Виды давления в системе отопления

Существует три показателя:

1. Статическое, которое принимают равным одной атмосфере или 10 кПа/м.
2. Динамическое, учитываемое при использовании циркуляционного насоса.
3. Рабочее, складывающееся из предыдущих.

Фото 1. Пример схемы обвязки для многоквартирного дома. По красным трубам бежит горячий теплоноситель, по синим — холодный.

Первый показатель отвечает за давление в батареях и трубопроводе. Зависит от длины обвязки. Второй возникает в случае принудительного движения жидкости. Правильный расчёт позволит системе работать безопасно.

Рабочее значение

Характеризуется нормативными документами и представляет собой сумму двух составляющих. Одна из них — динамическое давление. Оно существует лишь в системах с циркуляционным насосом, что нечасто встречается в многоквартирных домах. Поэтому в большинстве случаев, за рабочее принимают значение, равное 0,01 МПа за каждый метр трубопровода.

Минимальное значение

Выбирается как количество атмосфер, при которых вода не закипает, если нагрета свыше 100 °C.

Температура, °С	Давление, атм
130	1,8
140	2,7
150	3,9

Расчёт производится следующим образом:

• определяют высоту дома;
• добавляют запас в 8 м, что предотвратит проблемы.

Так, для дома в 5 этажей по 3 метра каждый, давление составит: 15 + 8 = 23 м = 2,3 атм.

Какое давление должно быть в системе отопления закрытого типа в частном доме с газовым котлом

Оптимальный показатель давления рассчитывают на этапе проектирования отопления. Требуемое значение для теплоносителя в закрытой системе складывается из двух составляющих: статического и динамического напора. Используют несколько единиц измерения для количественного выражения этого показателя, которые имеют определённую взаимосвязь между собой. Как правило, давление выражают в Паскалях (Па). Эта размерность принята в международной системе измерения. Реже используют метры водяного столба (м. в. ст.) и атмосферы (атм).

Статическое давление — напор, который создаёт неподвижная жидкость, находящаяся в трубах отопления. Оно зависит от этажности здания и конфигурации отопительного контура. Для расчёта этого показателя удобно пользоваться измерениями в м. в. ст. Чтобы узнать требуемый статический напор, измеряют расстояние в метрах между крайними точками отопительного контура в вертикальной плоскости. К полученному значению прибавляют 4-6 м.

Динамическое давление зависит от множества параметров, основные из которых – производительность циркуляционного насоса и конфигурация отопительного контура. Эти 2 критерия тесно связаны между собой и их точный расчёт определяет эффективность обогрева. Как правило, в проекте динамическое давление принимают от 5 до 20 м. в. ст. Но расчётное значение после монтажа может отличаться в большую или меньшую сторону. В первом случае будет наблюдаться перерасход электроэнергии насосом, во втором наиболее удалённые батареи могут плохо греть.

Зачем поднимать давление

Напор в подающей магистрали выше, чем в обратной линии. Этот перепад характеризует эффективность работы отопления следующим образом:

1. Небольшой перепад между подачей и обраткой дает понять, что теплоноситель успешно преодолевает все сопротивления и отдает расчетное количество энергии помещениям.
2. Повышенный перепад давления указывает на увеличенное сопротивление участка, снижение скорости течения и чрезмерное охлаждение. То есть, наблюдается недостаточный расход воды и теплоотдача в комнаты.

Чтобы избежать высокого перепада на длинных ветвях теплоснабжения с большим количеством батарей, оснащенных термостатическими вентилями, в начале магистрали устанавливается автоматический регулятор расхода, как показано на схеме.

Итак, избыточное давление в закрытой отопительной сети создается по таким причинам:

• для обеспечения принудительного движения теплоносителя с нужной скоростью и расходом;
• чтобы контролировать состояние системы по манометру и вовремя ее подпитывать либо ремонтировать;
• теплоноситель под давлением разогревается быстрее, а в случае аварийного перегрева закипает при более высокой температуре.

Нас интересует пункт второй списка – показания манометра как характеристика исправности и работоспособности системы отопления. Именно они интересуют домовладельцев и хозяев квартир, занимающихся самостоятельным обслуживанием домашних коммуникаций и оборудования.

Как избежать попадания воздуха в отопительную систему?

Совершенно избежать попадания в систему воздуха очень сложно, но можно свести проблему к минимуму и научиться легко и быстро устранять пробки:

1. Нужно следить за исправностью и герметичность всех стыков, запорной арматуры и т. д.
2. Перед запуском системы, в неё при помощи компрессора нагнетают воздух под давлением на 20 % большим, чем рабочее. Замеры с манометра снимаются в начале теста и по истечении 20 минут. Если показатель не изменился – утечек нет, система герметична. Об утечке скажет стрелка манометра, а также характерный свист. Чтобы окончательно убедиться, что место утечки найдено, его смазывают густым мыльным раствором.
3. Заполнять систему нужно холодной водой и плавно. После заполнения, воздух несколько раз спускают при помощи воздухоотводчиков и кранов Маевского. Каждый раз после спуска в систему доливают воду.
4. Рекомендуется использовать нержавеющие или биметаллические радиаторы отопления.
5. Советуется также не менять теплоноситель слишком часто. В свежей порции воды, всегда есть примеси кислорода.
6. Для спуска воздуха установить воздухоотводчики на всех проблемных участках и регулярно ими пользоваться. Или снабдите радиаторы автоматическими приборами и следите за их исправностью.

Адаптационный период системы, в течение которого нужно вновь и вновь спускать воздух и подливать воду – несколько дней.

Почему поднимается давление в котле отопления

Заполнение контура отопления производится при соблюдении точной последовательности действий, отступление от правил приводит к сбоям в работе системы. При сезонном запуске системы необходимо произвести настройку регулируемых вспомогательных элементов и зафиксировать положение вентилей в правильном положении.

Воздушная пробка в системе

Тепловизор показывает пробку

При сбоях в работе системы отопления, выраженных в произвольном повышении давления, температура теплоносителя иногда понижается и возникает блокировка котла. Как следствие, в таких ситуациях, происходит разбалансировка в функционировании системы, приводящая к отказу дорогостоящих элементов.

К подобным последствиям может привести завоздушивание контура, а образовавшиеся пробки признают распространенной причиной, по которой растет давление в котле.

Возникновение воздушных пробок может произойти в силу ряда причин:

• неисправность оборудования;
• запуск системы произведен с нарушениями;
• отказ автоматики;
• образование трещин в корпусе теплообменника.

Выше указанные последствия становятся результатом пренебрежений установленными правилами эксплуатации системы отопления.

К указанным поломкам могут привести следующие действия:

• заполнение контура ГВС осуществляется из верхней точки;
• при запуске производится ускоренное заполнение системы водой;
• перед запуском не проведена проверка, в которой нуждаются воздухоотводчики, а также каждый кран маевского;
• не произведен спуск воздуха из радиаторов после ремонта;
• вибрирующая крыльчатка, которой оборудован циркуляционный насос, медленно осуществляет подкачку воздуха, вызывая проблему с циркуляцией.

Устраняются такие неполадки путем сброса давления из контура отопления. Далее производят заполнение контура водой, осуществляемое с нижней точки

Важно учитывать, что в процессе заполнения системы необходимо держать открытыми краны, спускающие воздух. Заполнение производится постепенно без лишней спешки, а сигналом окончания процесса служит появление воды в верхней точке системы

Неисправности расширительного бачка

Расширительный бачок может выглядеть как отдельный настенный элемент, так и в виде части котла. Он предназначен для сбора излишков теплоносителя из контура отопления. При нагреве воды в системе ее объем может увеличиваться до 4-х %, а расширительный бачек предназначается для компенсации этой разницы.

Неправильный расчет объема системы может привести к установке бачка меньшей вместительности, чем необходимо для компенсации. В этом случае весь избыток воды не может покинуть систему и это становится объяснением, почему растет давление. На габариты бачка также влияет мощность установленного котла.

Скрытой поломкой считают разрыв мембраны в расширительном баке. Такое повреждение заметить можно не сразу, а тем временем незафиксированный теплоноситель может заполнить всю внутреннюю полость. Напор в контуре при этом снизится, но если, в этой ситуации, подпитать систему, то это приведет к произвольному повышению давления.

Другие причины повышения давления

В поле зрения попадают и прочие неисправности, которые могут объяснить, из-за чего растет давление в системе отопления. Если не проводить регулярную проверку показателей давления в системе, то неприметные неполадки могут стать причиной дорогостоящего ремонта.

1. Если окажется заблокированной арматура, то в момент забора напор станет повышаться, а контрольные датчики блокируют оборудование. Во избежание последствий, вызванных этой причиной, при запуске необходимо производить осмотр вентилей и кранов, чтоб убедиться в исправности клапанов.
2. Грязь и ржавчина, постепенно собирающаяся в системе способна засорить фильтр-сеточку. Поэтому, следует либо регулярно производить чистку этого элемента, а если не поможет промывка фильтров, то стоит установить промывной или магнитный фильтр. При правильном устройстве таких элементов напор выше допустимого не поднимается.
3. Выйти из строя может контроллер или терморегулятор, а проблемы с автоматикой приводят к негативным последствиям. Причиной может послужить, как преждевременный износ, так и заводской дефект. Кроме всего, сбой в работе этих элементов может быть спровоцирован неверным подключением.

Такие неполадки можно вовремя определить только при условии систематического наблюдения за показаниями контрольных приборов. Они не способны резко нарушить работу системы, но способны постепенно изменять показатели, подвоя к критической точке, при которой котел работает под нагрузкой.

Повышение давления из-за расширительного бака

Причины повышения давления в контуре отопления из-за проблем с расширительным бачком:

1. 1 Маленький объем расширительного бака. Вода при нагревании до 85-90 °C прибавляет в объеме около 4%. Если выбран маленький бак, то теплоноситель при нагревании расширяется и заполняет емкость. Происходит полный сброс воздуха через клапан. При дальнейшем нагревании, бак уже не может компенсировать тепловое увеличение объема воды, в результате – в системе поднимается давление. Объем расширительного бака должен быть не менее 10% от общего объема теплоносителя в контуре, если установлен газовый котел, и не менее 20%, если котел твердотопливный. Объем бака может приниматься приблизительно — по мощности котла: на 1 кВт приходится примерно 15 л воды. Но лучше рассчитать объем отдельно взятого контура (по поверхностям нагрева);
2. 2 Повреждение резиновой мембраны бака. В этом случае вода полностью заполнит емкость, и манометр покажет падение напора в системе. Но, если открыть подпиточный клапан и добавить воду, то при нагревании теплоносителя давление в контуре отопления станет значительно выше рабочего. Для решения проблемы потребуется замена бака, если мембрана диафрагменного типа, или замена мембраны, если она баллонного типа;
3. 3 Слишком высокое или слишком низкое давление в расширительном баке. Неполадки в работе расширительного бака являются одной из основных причин повышения давления в закрытой системе. Проверить давление и подкачать его при необходимости можно обыкновенным автомобильным насосом. Перед проверкой нужно слить воду из системы отопления — стрелка манометра системы должна быть на нулевой отметке. Если на трубопроводе воды к расширительному баку стоит запорная арматура и дренажный слив, то достаточно слить воду только с бака. Затем через ниппель, который находится со стороны противоположной подводу воды, спускается воздух. Если котел работает при давлении 2 бара, то манометр на насосе должен показать 1,6 бар. Нужно открыть запорный клапан по воде и через подпиточный кран добавить объем воды, слитый с расширительного бака. Этот способ регулировки работает как для баков с нижним, так и с верхним подводом воды;
4. 4 Бак стоит сразу после циркуляционного насоса. Это приводит к тому, что давление резко повышается, и практически сразу же происходит его сброс, при этом наблюдаются скачки давления. Такая ситуация может провоцировать гидравлические удары в контуре. Для решения этой проблемы в закрытом контуре отопления расширительный бачок устанавливается на трубу обратки — в зоне ламинарного течения с минимальной температурой теплоносителя. Насос врезается в обратку после бака, перед котлом.

Почему давление повышается

Объём любых жидкостей с возрастанием температуры увеличивается. Например, вода при нагревании от 10 до 80 градусов расширится на 4%.Если внутренний объём трубопровода и батарей 100 литров, после нагревания в ней будет 104 л. У антифриза тот же показатель близок к 7%.

Вода не поддаётся сжатию при низких параметрах атмосферного давления. Излишки теплоносителя из замкнутой системы вылиться не могут, давление резко увеличивается.

Для предотвращения повышенного напора в случае частых изменений температуры теплоносителя (осенний и весенний период), а также создания резерва ёмкости для жидкости объём расширительного бака выбирают из расчёта 10% от вместимости радиаторов и трубопроводов.

Исходя из приведённых фактов после заполнения водой отопления и нагрева теплоносителя до рабочей температуры, давление обязательно повысится.

Повышенное давление наблюдается на участках от котла до радиаторов если трубопровод старый. В этом случае внутренний проход трубы не может пропустить весь поток теплоносителя – возникают перепады напора между подачей и обраткой.

Сила давления на дно сосуда

Возьмем
цилиндрический сосуд с горизонтальным дном и вертикальными стенками,
наполненный жидкостью до высоты  (рис. 248).

Рис. 248. В
сосуде с вертикальными стенками сила давления на дно равна весу всей налитой
жидкости

Рис. 249. Во
всех изображенных сосудах сила давления на дно одинакова. В первых двух сосудах
она больше веса налитой жидкости, в двух других — меньше

Гидростатическое
давление в каждой точке дна сосуда будет одно и то же:

Если
дно сосуда имеет площадь , то сила давления жидкости на дно
сосуда ,
т. е. равна весу жидкости, налитой в сосуд.

Рассмотрим
теперь сосуды, отличающиеся по форме, но с одинаковой площадью дна (рис. 249).
Если жидкость в каждом из них налита до одной и той же высоты , то давление на
дно . во
всех сосудах одно и то же. Следовательно, сила давления на дно, равная

,

также
одинакова во всех сосудах. Она равна весу столба жидкости с основанием, равным
площади дна сосуда, и высотой, равной высоте налитой жидкости. На рис. 249 этот
столб показан около каждого сосуда штриховыми линиями

Обратите внимание на то,
что сила давления на дно не зависит от формы сосуда и может быть как больше,
так и меньше веса налитой жидкости

Рис. 250.
Прибор Паскаля с набором сосудов. Сечения  одинаковы у всех сосудов

Рис. 251.
Опыт с бочкой Паскаля

Этот
вывод можно проверить на опыте при помощи прибора, предложенного Паскалем (рис.
250). На подставке можно закреплять сосуды различной формы, не имеющие дна.
Вместо дна снизу к сосуду плотно прижимается подвешенная к коромыслу весов
пластинка. При наличии жидкости в сосуде на пластинку действует сила давления,
которая отрывает пластинку, когда сила давления начнет превосходить вес гири,
стоящей на другой чашке весов.

У
сосуда с вертикальными стенками (цилиндрический сосуд) дно открывается, когда
вес налитой жидкости достигает веса гири. У сосудов другой формы дно
открывается при той же самой высоте столба жидкости, хотя вес налитой воды
может быть и больше (расширяющийся кверху сосуд), и меньше (суживающийся сосуд)
веса гири.

Этот
опыт приводит к мысли, что при надлежащей форме сосуда можно с помощью
небольшого количества воды получить огромные силы давления на дно. Паскаль
присоединил к плотно законопаченной бочке, налитой водой, длинную тонкую
вертикальную трубку (рис. 251). Когда трубку заполняют водой, сила
гидростатического давления на дно становится равной весу столба воды, площадь
основания которого равна площади дна бочки, а высота равна высоте трубки.
Соответственно увеличиваются и силы давления на стенки и верхнее днище бочки.
Когда Паскаль заполнил трубку до высоты в несколько метров, для чего потребовалось
лишь несколько кружек воды, возникшие силы давления разорвали бочку.

Как
объяснить, что сила давления на дно сосуда может быть, в зависимости от формы
сосуда, больше или меньше веса жидкости, содержащейся в сосуде? Ведь сила,
действующая со стороны сосуда на жидкость, должна уравновешивать вес жидкости.
Дело в том, что на жидкость в сосуде действует не только дно, но и стенки
сосуда. В расширяющемся кверху сосуде силы, с которыми стенки действуют на
жидкость, имеют составляющие, направленные вверх: таким образом, часть веса
жидкости уравновешивается силами давления стенок и только часть должна быть
уравновешена силами давления со стороны дна. Наоборот, в суживающемся кверху
сосуде дно действует на жидкость вверх, а стенки — вниз; поэтому сила давления
на дно оказывается больше веса жидкости. Сумма же сил, действующих на жидкость
со стороны дна сосуда и его стенок, всегда равна весу жидкости. Рис. 252
наглядно показывает распределение сил, действующих со стороны стенок на
жидкость в сосудах различной формы.

Рис. 252.
Силы, действующие на жидкость со стороны стенок в сосудах различной формы

Рис. 253. При
наливании воды в воронку цилиндр поднимается вверх.

В
суживающемся кверху сосуде со стороны жидкости на стенки действует сила,
направленная вверх. Если стенки такого сосуда сделать подвижными, то жидкость
поднимет их. Такой опыт можно произвести на следующем приборе: поршень
неподвижно закреплен, и на него надет цилиндр, переходящий в вертикальную
трубку (рис. 253). Когда пространство над поршнем заполняется водой, силы
давления на участках  и  стенок цилиндра поднимают цилиндр
вверх.