Ausgabe 8/2000, Seite 11


Nachgefragt


Was ist eigentlich der Unterschied...

zwischen statischem, dynamischen und Gesamtdruck?

Wer sich schon einmal an der Druckmessung in Flüssigkeiten oder Gasen versucht hat, ist sicher auch auf die Frage der unterschiedlichen "Arten" von Druck gestoßen. Ganz allgemein lässt sich die Zustandsgröße Druck als Kraftwirkung auf eine Fläche beschreiben. Das Entstehen dieser Kraft kann man sich gut durch das Vorhandensein einer Flüssigkeitssäule vorstellen, die auf den Boden und die Wände eines Behälters wirkt. Dieser Druck, der durch die Schwerewirkung der Flüssigkeitssäule hervorgerufen wird, ist der hydrostatische Druck.

Sobald innerhalb einer Rohrleitung Wasser strömt, gestalten sich die Verhältnisse komplizierter. Die Bewegungsenergie des Wassers vergrößert in Strömungsrichtung die Kraftwirkung und damit den Druck. Senkrecht zur Strömungsrichtung ist dagegen keine Geschwindigkeitswirkung festzustellen. In einer gedachten Versuchsanordnung (siehe Abbildung) kann man sich diesen Effekt verdeutlichen. An einer Rohrleitung wird senkrecht zur Außenwand ein Röhrchen angebracht, das offen zur Umgebung ist. Ein zweites Röhrchen, das um 90 gebogen ist, wird in das Rohrinnere geführt mit der Öffnung entgegen der Strömungsrichtung. In diesen beiden Röhrchen bilden sich entsprechend der unterschiedlichen Druckwirkungen unterschiedliche Flüssigkeitshöhen aus.


Die Höhe im geraden Röhrchen ist das Ergebnis des statischen Druckes in der Flüssigkeit. Die längere Flüssigkeitssäule im gebogenen Röhrchen ist Folge des Gesamtdruckes. Der Höhenunterschied zwischen den beiden Säulen ist ein Maß für den dynamischen Druck, der auch als Staudruck bezeichnet wird und somit den Unterschied zwischen Gesamtdruck und statischen Druck darstellt.

Vereinfacht kann man sagen, dass in einem Versuchsaufbau bei steigender Geschwindigkeit des Wassers (durch Querschittsverengung) der statische Druck um den gleichen Betrag abnimmt, den der dynamische Druck steigt. Der Gesamtdruck bleibt also gleich.

Es gibt einen rechnerischen Zusammenhang zwischen der Strömungsgeschwindigkeit w (in m/s) und dem dynamischen Druck pdyn (in Pa) bei der Dichte (in kg/m3).

Diesen Zusammenhang nutzt man z.B. auch zur Geschwindigkeitsmessung aus, indem mit einer Spezialsonde (dem Prandtl-Rohr) der dynamische Druck direkt gemessen und in die Geschwindigkeit umgerechnet wird.


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