Statischen Druck, dynamischen Druck und Gesamtdruck berechnen

Statischer Druck, dynamischer Druck und Gesamtdruck

Bei bewegten Fluiden werden drei Drücke betrachtet. Der statische Druck wirkt auf die Wand und würde von einem mitbewegten Beobachter gemessen. Der dynamische Druck ist der Bewegungsanteil: q = ρ × v² / 2. Ihre Summe ist der Gesamtdruck, auch Stagnationsdruck genannt: pt = ps + q. Wird die Strömung vor einem Hindernis verlustfrei zum Stillstand gebracht, steigt der Druck auf den Gesamtdruck.

Geschwindigkeit mit einem Staurohr messen

Ein Staurohr erfasst die Differenz zwischen Gesamtdruck und statischem Druck. Diese entspricht dem dynamischen Druck und liefert die Geschwindigkeit: v = √(2 × (pt − ps) / ρ). So werden Luftgeschwindigkeit und Volumenstrom in Lüftungskanälen gemessen.

Beispiel

Luft mit 20 °C (1,204 kg/m³) und 20 m/s Geschwindigkeit hat einen dynamischen Druck von 1,204 × 400 / 2 = 240,8 Pa. Bei 250 Pa statischem Kanaldruck beträgt der Gesamtdruck 490,8 Pa. Umgekehrt entspricht ein Messwert von 150 Pa am Staurohr einer Geschwindigkeit von √(300 / 1,204) = 15,8 m/s.

Grenzen

Die Beziehungen setzen inkompressible Strömung voraus. Bei Luft wird Kompressibilität oberhalb von etwa 100 m/s relevant. Die vorgegebenen Dichten gelten für 20 °C auf Meereshöhe. Geben Sie für Heißluft oder große Höhenlagen die Dichte manuell ein. Eine Staurohrmessung ist eine Punktgeschwindigkeit. Für den Mittelwert sind mehrere Messungen über den Querschnitt erforderlich.

Häufige Fragen

Wie berechnet man den dynamischen Druck?

Mit den beispielhaften Lufteigenschaften ergeben 8 m/s Geschwindigkeit und 250 Pa statischer Druck einen dynamischen Druck von 38,53 Pa und einen Gesamtdruck von 288,5 Pa. Der dynamische Druck ist die halbe Dichte mal Geschwindigkeitsquadrat. Diese inkompressible Vorberechnung berücksichtigt weder örtliche Verluste noch ein vollständiges Kanalnetz.

Mit diesen Werten berechnen