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:

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

Für welche Anwendungen sind statischer & dynamischer Druck relevant?

Für die meisten Druckmessungen ist der statische Druck relevant. Die 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)

Statischer versus dynamischer Druck

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


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 des Tanks austritt, anhand der Höhe der Flüssigkeitssäule im Tank berechnen.

Beispiele für die Anwendung

Der statische Druck in einer Zentralheizungsanlage ist ein äußerst wichtiges Konzept für den korrekten Betrieb der Anlage. Der statische Druck in der Heizungsanlage sollte niedriger als der Öffnungsdruck des Sicherheitsventils und gleichzeitig höher als der Wassersäulendruck sein. Die Kenntnis des Wassersäulendrucks in der Anlage ist äußerst wichtig, um zu verhindern, dass sich die Anlage festsetzt und die Heizleistung in den Räumen reduziert.

Der statische Druck ist für die meisten Druckmessungen wichtig. Eine Ausnahme bilden die Messungen der Fließgeschwindigkeit, die aus dem dynamischen Druck berechnet werden. Beispiele für Anwendungen sind Geschwindigkeitsmessungen an Bord von Flugzeugen oder Windgeschwindigkeitsmessungen in einer Windkraftanlage.