Hydraulischer Druck

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Druck ist eine physikalische Größe die in Kraft pro Fläche gemessen wird. Das bedeutet, dass der Druck angibt wie viel Kraft (in N) senkrecht auf einer Fläche lastet.

Statischer Druck

Der statische Druck wird einfach über die Formel Kraft pro Fläche bestimmt wie oben beschrieben. Es ergibt sich somit die folgende Berechnungsformel:

Berechnungsformel statischer Druck

Die Darstellung unten verbildlicht die Bedeutung der Größe Druck. In dem Bild ist ein Flüssigkeitsbehälter zu sehen, der durch einen beweglichen Deckel (dicht) verschlossen ist. Auf den Deckel mit der Fläche A wirkt eine Kraft F. Dadurch entsteht im Behälter ein Druck p. Der Druck ist in dieser vereinfachten Betrachtung an allen Stellen im Behälter gleich groß.

statischer Druck
Entstehung von Druck in einem Behälter durch eine Kraft F auf eine Wirkfläche A

Lagedruck / Schweredruck

Der Lagedruck bzw. Schweredruck ist abhängig vom betrachteten Punkt innerhalb eines Fluids (Höhe), der Dichte des Fluids und der Erdbeschleunigung. Es handelt sich dabei um den Druck, der durch die Masse des Fluids und der Erdbeschleunigung entsteht. Der Lagedruck/Schweredruck wird über die folgende Formel berechnet:

Berechnungsformel Schweredruck

Dabei ist ρ die Dichte in kg/m3, g die Erdbeschleunigung in m/s2, und h die Höhe in m.

Das Bild unten macht es einfacher das Prinzip des Lagedrucks zu verstehen. Das Bild zeigt einen Behälter, in dem der Druck an zwei Stellen unterschiedlicher Höhe gemessen wird. Da die höher liegende Flüssigkeit auf die darunter liegende drück, erhöht sich der Druck nach unten hin. Somit ist der Druck an höher gelegener Stelle geringer, als der Druck im unteren Bereich des Behälters.

Darstellung Lagedruck
Messung des Drucks in einem Behälter in unterschiedlicher Höhe

 

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Dynamischer Druck / Staudruck

Der dynamische Druck ergibt durch die kinetische Energie einer strömenden Flüssigkeit an der Oberfläche eines Körpers, der sich in dieser Strömung befindet. Der dynamische Druck wird auch als Staudruck bezeichnet, da sich die strömende Flüssigkeit an dem entsprechenden Körper staut.
Der dynamische Druck ist abhängig von der Dichte der Flüssigkeit und ihrer Strömungs-Geschwindigkeit. Er errechnet sich mit folgender Formel:

pdyn = ρ/2 . v2

Dabei ist ρ die Dichte in kg/m3, und v die Geschwindigkeit (die mit der Potenz 2 in die Berechnung eingeht).

Die Darstellung unten verbildlicht die Messung des Staudrucks. Es ist eine Rohrleitung dargestellt, in der eine Flüssigkeit strömt. Eine weitere Leitung mit einer anderen Flüssigkeit steht in der Strömung. Durch das strömende Fluid wird die Flüssigkeit in der zweiten Röhre verdrängt. Über die in grün dargestellte Höhendifferenz der zweiten Flüssigkeit, kann die Höhe des Staudrucks gemessen und sichtbar gemacht werden.

Dynamischer Druck / Staudruck
Sichtbare Messung des Staudrucks, der in einem strömenden Fluid in einer Rohrleitung entsteht

Zusammenfassung

In diesem Skript zum Thema Hydraulik und Fluidtechnik wurden die drei Arten des hydraulischen Drucks dargestellt: Hydrostatischer Druck, Lagedruck/Schweredruck und Dynamischer Druck bzw. Staudruck.

In der Regel ist in hydraulischen Anlagen der Staudruck und der Lagedruck zu vernachlässigen, da der statische Druck deutlich höher ist.