Definitie

Statische en dynamische druk in vloeistoffen

De natuurkundige wetten van de vloeistofmechanica zijn van toepassing op beide aggregatietoestanden, d.w.z. wanneer vloeistoffen in rust zijn en wanneer zij stromen. Er wordt hier onderscheid gemaakt tussen statische druk en dynamische druk.

Hoe gedragen statische en dynamische druk zich?

Wanneer vloeistoffen in rust zijn, d.w.z. wanneer er geen stroming is, werkt alleen de statische druk (p stat) op hen in, en wel gelijkmatig in alle richtingen.

Zodra het medium stroomt, b.v. in (pijp)leidingen, worden de omstandigheden gecompliceerder. De kinetische energie vergroot het effect van de kracht in de richting van de stroming. Als deze kracht tegen een object in de stroming botst, werkt er een druk op het oppervlak: dit wordt dynamische druk (pdyn) genoemd, ook wel dynamische druk. Deze wordt berekend uit de dichtheid ρ en de snelheid v van het medium:


Er is echter geen extra kracht loodrecht op de stroming. Alleen de statische druk werkt hier. De som van beide drukken wordt de totale druk (pges) genoemd.

Voor welke toepassingen is deze druk relevant?

Voor de meeste drukmetingen is de statische druk van belang. Een uitzondering vormen de metingen van de stroomsnelheid, die via de dynamische druk wordt berekend. Voorbeelden van toepassingen zijn snelheidsmetingen bij vliegtuigen of de registratie van de windsnelheid op windturbines. In beide gevallen wordt de Prandtl pitotbuis gebruikt, waarbij de statische druk de totale druk tegenwerkt, zodat de zuivere pitotdruk wordt weergegeven.

Fig. 1 Drukmeting in stromende vloeistoffen

(1) Druksonde voor het meten van de statische druk
(2) Pitotbuis voor het meten van de totale druk
(3) Prandtl's pitotbuis voor het meten van de dynamische druk (dynamische druk)


p + ρgh + (ρ × v2)/2 = konstant

Der Stab p + ρgh ist für den statischen Druck und der Stab (ρ × v2)/2 für den dynamischen Druck verantwortlich. Da die Summe der beiden Drücke einen konstanten, unveränderlichen Wert hat, kann man davon ausgehen, dass der pstat-Druck abnimmt, wenn die Geschwindigkeit der Flüssigkeit zunimmt. Mit Hilfe des oben genannten Gesetzes kann man z. B. die Geschwindigkeit der Flüssigkeit, die aus der Öffnung am Boden eines Tanks austritt, anhand der Höhe der Flüssigkeitssäule im Tank berechnen.

Beispiele für die Anwendung

Der statische Druck in einer Zentralheizungsanlage ist ein äußerst wichtiger Baustein für den korrekten Betrieb der Anlage. So sollte der statische Druck niedriger als der Öffnungsdruck des Sicherheitsventils und gleichzeitig höher als der Wassersäulendruck sein. Die Kenntnis des Wassersäulendrucks ist unabdingbar, um Anlagenfehler und eine Reduzierung der Heizleistung zu vermeiden.