Statički tlak

Fizikalni zakoni mehanike fluida odnose se ne samo na same tekućine, već i na plinove. Kada tekućina miruje, tj. kada je brzina strujanja nula, na nju utječe samo statički tlak p _stat , ravnomjerno u svim smjerovima. Govoreći o statičkom tlaku, treba spomenuti i hidrostatski tlak, koji se javlja u tekućinama u mirovanju. Njegova vrijednost proizlazi izravno iz utjecaja gravitacijske sile g, vrijednosti gustoće medija ρ i visine stupca tekućine h. Hidrostatički tlak se može izračunati iz formule za p _stat , nakon odgovarajuće transformacije.

Formula statičkog tlaka

Tlak p po definiciji je definiran kao pritisak sile F na površinu S:

Stup vode visok jedan metar stvara hidrostatički tlak od oko 0,1 bara.

Mjerenje statičkog tlaka

Ostajući pri mjerenju statičkog tlaka, potrebno je spomenuti uređaje koji obrađuju i mjere vrijednosti u ovoj vrsti pojava. Na primjer, vrijednost apsolutnog statičkog tlaka, izmjerena pomoću pretvornika tlaka na dnu otvorenog spremnika za tekućinu, može se interpretirati kako bi se dobila informacija o visini stupca tekućine. Tlak okoline mora se postaviti kao nulta točka na jedinici za evaluaciju. Situacija postaje složenija u slučaju zatvorenih spremnika, u kojima se može razviti nadtlak. U tom se slučaju koristi uređaj kao što je pretvarač diferencijalnog tlaka. Takav uređaj uspoređuje rezultate mjerenja tlaka na dnu i na vrhu spremnika, na visini stupca tekućine. Tim putem se kompenzira promjenjiva vrijednost nadtlaka u zatvorenom spremniku.

Dinamički tlak

Kako medij teče, na primjer u cjevovodu, uvjeti postaju složeniji. Protočni presjek ima određenu količinu kinetičke energije koja izravno ovisi o brzini v medija. S povećanjem brzine raste i kinetička energija medija koji teče i vrijednost vektora sile u smjeru strujanja. Ta sila prouzrokuje tlak na površinu objekta, na koji djeluje: to se naziva dinamički tlak pdyn.

Računanje dinamičkog tlaka

Dinamički tlak u cjevovodu definiran je kao polovica umnoška gustoće medija ρ i kvadrata brzine v:

Ukupni tlak

Statički i dinamički tlak su čimbenici koji utječu na vrijednost ukupnog tlaka ptot u ispitivanom mediju. Tako:

Statički i dinamički tlak

Ostajući pri definiciji ukupnog tlaka, treba spomenuti temeljni zakon koji je na snazi ​​u hidrodinamici, a to je Bernoullijev zakon. S pravom se pretpostavlja da je duž bilo koje linije strujanja zbroj statičkog i dinamičkog tlaka konstantan.

Pojam p + ρgh odgovoran je za statički tlak, dok je pojam (ρ ⋅ v2) / 2 odgovoran za dinamički tlak. Znajući da zbroj oba tlaka ima stalnu, nepromjenjivu vrijednost, može se pretpostaviti da se povećanjem brzine tekućine smanjuje tlak p_stat . Koristeći spomenuti zakon, moguće je izračunati npr. brzinu tekućine koja istječe iz otvora na dnu spremnika iz visine stupca medija u spremniku.

Primjeri primjene

Statički tlak u sustavu centralnog grijanja iznimno je važan koncept za pravilan rad instalacije. Statički tlak sustava centralnog grijanja trebao bi biti niži od tlaka koji otvara sigurnosni ventil i istovremeno veći od tlaka vodenog stupca. Poznavanje tlaka vodenog stupca sustava iznimno je važno kako bi se spriječili zračni džepovi u sustavu i smanjila učinkovitost centralnog grijanja.

Statički tlak je važan za većinu mjerenja tlaka. Iznimka su mjerenja brzine strujanja, koja se izračunavaju na temelju dinamičkog tlaka. Primjeri primjene uključuju mjerenje brzine u zrakoplovu ili mjerenje brzine vjetra u vjetroelektrani.

Prandtlova cijev

U oba navedena slučaja princip mjerenja je isti kao i kod laboratorijskih mjerenja pomoću Prandtlove cijevi, u kojoj se statički tlak suprotstavlja ukupnom tlaku, te se posljedično mjeri samo dinamički tlak.