Definicja, przykłady, rurka Prandtla

Ciśnienie statyczne i dynamiczne

Prawa fizyczne mechaniki płynów mają zastosowanie nie tylko dla samych płynów, ale również dla gazów. Gdy płyn znajduje się w pozycji spoczynkowej, tzn. gdy nie ma przepływu, działa na niego tylko ciśnienie statyczne pstat, równomiernie we wszystkich kierunkach.

Ciśnienie dynamiczne

Gdy medium płynie, na przykład w rurociągu, warunki stają się nieco bardziej skomplikowane. Energia kinetyczna zwiększa wartość wektora siły w kierunku przepływu. Jeśli siła ta napotyka obiekt znajdujący się w przepływie, ciśnienie działa na jego powierzchnię: nazywane jest to ciśnieniem dynamicznym pdyn. Sposób obliczania ciśnienia dynamicznego w oparciu o gęstość ρ i prędkość v czynnika przedstawiamy obok.


Ciśnienie całkowite

Sumę ciśnienia statycznego i dynamicznego nazywa się ciśnieniem całkowitym ptot.


Przykłady zastosowania

Ciśnienie statyczne jest istotne dla większości pomiarów ciśnienia. Wyjątek stanowią pomiary prędkości przepływu, które są obliczane na podstawie ciśnienia dynamicznego. Przykłady zastosowania obejmują pomiary prędkości na pokładzie samolotu lub pomiar prędkości wiatru w elektrowni wiatrowej.


Rurka Prandtla

W obydwu powyższych przypadkach do pomiaru stosuje się rurkę Prandtla, w której ciśnienie statyczne przeciwdziała ciśnieniu całkowitemu i w rezultacie mierzone jest tylko ciśnienie dynamiczne.

  • (1) Sonda ciśnieniowa do pomiaru ciśnienia statycznego pstat
  • (2) Rurka Pitota do pomiaru ciśnienia całkowitego ptot
  • (3) Rurka Prandtla do pomiaru ciśnienia dynamicznego pdyn

Rys. 1 Pomiar ciśnienia w przepływających cieczach

Oznaczenia:

  • ptot - ciśnienie całkowite
  • pstat - ciśnienie statyczne
  • pdyn - ciśnienie dynamiczne