Mäta dynamiskt tryck

Förstå dynamiskt tryck

Dynamiskt tryck (q) är en grundläggande storhet i vätskedynamik, som representerar den kinetiska energin per volymenhet av en vätska. Den är direkt proportionell mot vätskans densitet och kvadraten på dess hastighet.

Den matematiska representationen av dynamiskt tryck är q = 0,5 ρ v², där:

q = dynamiskt tryck (Pascal, Pa)
ρ (rho) = vätskedensitet (kilogram per kubikmeter, kg/m³)
v = vätskeflödeshastighet (meter per sekund, m/s)

Primär mätmetod: Pitot-rörsystem

Den vanligaste och mest direkta metoden för att mäta dynamiskt tryck involverar ett Pitot-rörsystem i kombination med en differentialtryckssensor.

Ett pitotrör, i linje med flödet, mäter det totala trycket (även känt som stagnationstryck) vid en specifik punkt. Totalt tryck är summan av statiskt tryck och dynamiskt tryck.
En separat port för statiskt tryck, ofta integrerad i ett Pitot-statiskt rör, mäter det statiska trycket hos den strömmande vätskan.
En differenstrycksensor ansluts sedan till både totaltrycksporten och den statiska tryckporten.
Sensorn mäter tryckskillnaden mellan det totala trycket och det statiska trycket, vilket är exakt det dynamiska trycket.
När det dynamiska trycket (q) och vätskedensiteten (ρ) är kända, kan vätskans hastighet (v) beräknas med hjälp av den omarrangerade formeln: v = sqrt((2 q) / ρ).

Faktorer som påverkar mätnoggrannheten

Flödesdensitet: Noggrann kunskap om vätskedensitet är avgörande, särskilt för gaser där densiteten varierar avsevärt med temperatur och tryck.
Flödesinriktning: Pitotröret måste vara exakt inriktat med vätskeflödets riktning för att fånga det verkliga totala trycket.
Flödesförhållanden: Mycket turbulenta eller ostadiga flöden kan skapa mätosäkerheter.
Sensorkalibrering: Regelbunden kalibrering av differenstrycksensorn är avgörande för tillförlitliga och exakta avläsningar.

Jämförelse av dynamiska tryckmätningstekniker

Metod	Princip för funktion	Typiskt program	Noggrannhet och komplexitet
Pitot-statisk rör & differenstrycksensor	Mäter skillnaden mellan totalt och statiskt tryck.	Flyghastighet, VVS-kanaler, vindtunnlar, industriellt flöde.	Hög noggrannhet för jämna flöden; relativt enkel installation.
Hot-Wire/Film Anemometer (indirekt)	Mäter värmeförlusten från en uppvärmd sensor, korrelerar med vätskehastigheten och beräknar sedan dynamiskt tryck.	Låghastighetsflöden, lokaliserade hastighetsprofiler, mycket känsliga.	Hög känslighet vid låga hastigheter; kräver specifik kalibrering; indirekt mätning av q.
Venturi-mätare (indirekt)	Mäter tryckfall över en sammandragen sektion i ett rör för att härleda hastighet, sedan dynamiskt tryck.	Rörflödesmätning, processkontroll i vätskor/gaser.	Bra för slutna rörflöden; minimal tryckförlust; indirekt mätning av q.