Дано Н = 3 м h = 1 м D = 1 м h1 = 1

Найдем координату положения пьезометрической плоскости:
hр = ризб/ρg = – рвак / ρg = – 0,35∙98066,5/(1000∙9,81) = – 3,50 м.
Это значит, что пьезометрическая поверхность проходит на 3,5 м ниже точки установки вакуумметра, которая находится в верхней части крышки и проходит на уровне фланцев В-В конической крышки. Давление на уровне пьезометрической плоскости равно атмосферному. Положение фланцев крышки А-А по отношению к пьезометрической плоскости
hA = hр + D/2 = – 3,5 + 1 / 2 = – 3,0 м.
Найдем избыточное давление на уровне фланцев А-А
pA = -ρghA = – 1000∙9,81∙3 = – 29430 Па.
Знак «–» показывает, что внешнее давление оказывает действие на крышку, она прижата к фланцам и болты А-А разгружены . Сила прижатия крышки А-А
FA=pASA=pAπD24=29430∙π∙124=23100 H.
Определим положение hc центра крышки С относительно пьезометрической плоскости:
hc = - hp + h1 + D/2 = - 3,5 + 1,5 + 0,5 = - 1,5 м.
Определим силу, действующую на болты плоской круглой
крышки С:
FC = ρghcSc,
где Sc – площадь круглой крышки, Sc = πD2/4 = 3,14∙12/4 = 0,785 м2.
Тогда FC = - 1000∙9,81∙1,5∙0,785 = -11550 Н.
Таким образом, крышка С-С также прижата к фланцу внешним давлением и крепежные болты разгружены.
Определение силы, действующей на болты во фланцевом соединении В-В.
Найдем расстояние по вертикали от основания конической крышки
В-В до пьезометрической плоскости:
hB = - hp + H + D/2 = -3,5 + 3 + ½ = 0,0 м,
а от вершины конуса
hк = hB + h/2 = 0,5 м.
Определим силу на отрыв, действующую во фланцевом соединении В:
FВ = ρgWB,
где WB - объем тела давления, равный объему конуса высотой h и диаметром основания D:
WB=13πD24h=13∙1∙3,14∙124=0,26 м3.
Тогда сила FВ = 1000∙9,81∙0,26 = 2550 Н.
Для построения эпюры давления подсчитаем избыточные давления в характерных сечениях по высоте сосуда.
В высшей точке сосуда на уровне 1-1 избыточное давление
р1= – 0,35∙98066,5 = -34323 Па = - 34,23 кПа.
В сечении А-А на уровне 2-2 р2 = – 29430 Па = –29,43 кПа.
В сечении 3-3, превышающем ось круглой крышки на D/2,
р3 =-ρg(H-h1+D/2) = -1000∙9,81∙(3-1,5+0,5) = -19620 Па = -19,6кПа.
В сечении 4-4, находящемся ниже оси круглой крышки на D/2,
р4 = 1000∙9,81∙1 = 9810 Па ≈ –9,8 кПа.
В сечении В-В на уровне 5-5 р5 = 1000∙9,81∙0 = 0.
В сечении 6-6, проходящем через вершину конуса нижней крышки,
р6 = 1000∙9,81∙1 = 9810 Па ≈ 9,8 кПа.
Построенная по этим данным эпюра давления представлена ниже.
Эпюра давления на стенки емкости