Druckmessung

Statischer Druck & dynamischer Druck in Fluiden

Die physikalischen Gesetze der Strömungslehre gelten für ruhende und für strömende Fluide, wobei zwischen statischem Druck und dynamischem Druck unterschieden wird. Erfahren Sie mehr über das Verhalten, mögliche Anwendungen und die Unterschiede zwischen den beiden Drücken!

Wie verhalten sich statischer und dynamischer Druck?

Wenn sich Fluide in Ruhelage befinden, d. h., wenn keine Strömung stattfindet, wirkt in ihnen nur der statische Druck (pstat) und zwar gleichmäßig in alle Richtungen.

Sobald das Medium strömt, z. B. in Rohrleitungen, gestalten sich die Verhältnisse etwas komplizierter. Die Bewegungsenergie vergrößert die Kraftwirkung in Fließrichtung. Trifft diese Kraft auf einen Körper, der sich in der Strömung befindet, wirkt ein Druck auf dessen Oberfläche: Man spricht vom dynamischen Druck (pdyn), auch Staudruck genannt. Dieser errechnet sich aus Dichte ρ und Geschwindigkeit v des Mediums:


pdyn = ρ/2 ⋅ v2

Senkrecht zur Strömung ist jedoch keine zusätzliche Kraft festzustellen. Hier wirkt nur der statische Druck. Die Summe beider Drücke wird als Gesamtdruck (pges) bezeichnet


ptot=pstat+pdyn

Für welche Anwendungen sind statischer & dynamischer Druck relevant?

Für die meisten Druckmessungen ist der statische Druck relevant. Eine Ausnahme bilden Messungen der Strömungs­geschwindigkeit, welche über den Staudruck berechnet wird. Anwendungs­beispiele sind Geschwindigkeit­smessungen bei Flugzeugen oder die Erfassung der Wind­geschwindigkeit an Windkraftanlagen. In beiden Fällen kommt das Prandtl’sche Staurohr zum Einsatz, bei dem der statische Druck dem Gesamtdruck entgegenwirkt, wodurch der reine Staudruck zur Anzeige gebracht wird.

(1) statischer Druck
Drucksonde zur Messung des statischen Drucks

(2) statischer Druck und Staudruck
Pitot-Rohr zur Messung des Gesamtdrucks

(3) Staudruck
Prandtl’sches Staurohr zur Messung des dynamischen Drucks (Staudrucks)

Bernoulli-Gesetz

Um bei der Definition des Gesamtdrucks zu bleiben, ist es wichtig, das grundlegende Gesetz der Hydrodynamik zu erwähnen, nämlich das Bernoulli-Gesetz. Dieses geht zu Recht davon aus, dass die Summe aus statischem und dynamischem Druck entlang einer beliebigen Strömungslinie konstant ist.


p + ρgh + (ρ × v2)/2 = constant

The rod p + ρgh is responsible for the static pressure and the rod (ρ × v2)/2 for the dynamic pressure. Since the sum of the two pressures has a constant, unchanging value, one can assume that the pstat pressure decreases when the velocity of the fluid increases. Using the above law, one can calculate, for example, the velocity of the liquid leaving the opening at the bottom of a tank based on the height of the column of liquid in the tank.

Examples of application

The static pressure in a central heating system is an extremely important component for the correct operation of the system. For example, the static pressure should be lower than the opening pressure of the safety valve and at the same time higher than the water column pressure. Knowing the water column pressure is indispensable to avoid system faults and a reduction in heating output.