Druk is een van de meest gemeten en gecontroleerde fysieke grootheden in de automatiseringstechniek. Het heeft direct invloed op het verloop van de productie en industriële processen. Op deze pagina worden de grondbeginselen van druk en de meting ervan uitgelegd.
De druk p wordt gedefinieerd als de kracht F per opppervlak A. De kracht wordt verticaal over het gehele oppervlak verdeeld. De SI-eenheid voor druk is de pascal (Pa).
1 Pa = 1 N/m2
Drukopwekking: De kracht F heeft altijd een richting (hier: verticaal) en is dus een vector. De druk p, daarentegen, heeft geen specifieke richting (scalaire grootheid). In een gesloten systeem, b.v. een drukreservoir, werkt de druk altijd verticaal op alle oppervlakken in gelijke mate. In de praktijk betekent dit dat de inbouwpositie van de drukopnemer of het membraan naar believen kan worden gekozen. De druk in het opslagvat van een compressor kan bijvoorbeeld worden gemeten door de druksensor op de bovenkant van het vat tank te monteren met het membraan naar beneden gericht.
Fig. 1: Definition of pressure
Belast je een oppervlak van 1 m² met een gewicht van 100 g (F = 0,1 kg . 10 m/s² = 1 N), resulteert dit in een druk van 1 Pa.* De eenheid die in Europa voor hogere drukken wordt gebruikt is de bar. Zoals uit de berekening blijkt, is het pascal (Pa) bereik te laag voor de meeste technische toepassingen, daarom wordt Bar of kilopascal (kPa) het meest toegepast.
1 bar = 105 N/m² = 100 000 Pa
*Noot: In de berekeningen op deze pagina is niet de exacte waarde van de valversnelling door de zwaartekracht van g = 9,81 m/s² gebruikt, maar een afgeronde waarde van 10 m/s².
Voeg hier uw aantekening toe
Volgens de wet van de zwaartekracht : F = 1N betekend, als een product met de massa van 100 gr. en een valversnelling g = 10m/s² inwerkt op een oppervlakte A = 1 m² , ontstaat er een de druk van 1 Pa.
Druk formule en eenheid:
p = V/S, waarbij:
p - Druk [Pa]
F - Vermogen [N]
S - Oppervlakte [m2].
U kunt de bovenstaande formule gebruiken om de druk te berekenen als u de massa van het te testen object of medium kent.
Maar wat als u de druk op de bodem van een grote container, zoals een zwembad, moet berekenen? In dit geval is het onmogelijk om de totale massa van het water te bepalen. Met behulp van een formule is het mogelijk om de druk op de bodem van de container te bepalen uitsluitend op basis van de dichtheid en hoogte van de kolom van het medium:
Druk formule:
p = ρgh +p0, waarbij:
ρ - Gemiddelde dichtheid [kg/m3]
g - Versnelling door zwaartekracht [m/s2].
h - Hoogte vloeistofkolom [m].
.
Het nulpunt van de absolute of absolute drukschaal is het vacuüm. Daarom worden absolute drukgegevens altijd gemeten in relatie tot dit punt. Een voorbeeld is de atmosferische druk, die altijd wordt gegeven als absolute druk.
Bij het meten van relatieve druk is de referentiewaarde de omgevingsdruk. In industriële toepassingen wordt druk in apparatuur vaak uitgedrukt in relatieve termen, d.w.z. ten opzichte van atmosferische druk. In dit geval is de werkelijke druk de som van de relatieve druk (zoals aangetroffen in het proces) en de omgevingsdruk (atmosferische druk). In de industrie is het echter niet ongebruikelijk dat processen plaatsvinden bij drukken die vele malen atmosferisch zijn. In dergelijke gevallen wordt geen rekening gehouden met de omgevingsdruk.
Statische druk is de druk in een gas of vloeistof in rust, bijvoorbeeld in een gesloten vat. In dit geval is het voldoende om de kracht te kennen die door het medium op een bepaald oppervlak wordt uitgeoefend om de druk te bepalen. Als het medium echter in beweging is, b.v. B. in een pijpleiding spreekt men van dynamische druk. Per definitie kan dynamische druk worden beschreven als de druk die wordt uitgeoefend door een stromende vloeistof of gas op het oppervlak van een lichaam loodrecht op het stromende medium. Deze druk is het gevolg van de kinetische energie van de bewegende deeltjes.
Drukverschil is het resultaat van het vergelijken van twee absolute drukwaarden en wordt het drukverschil Δp genoemd. Het wordt vaak gebruikt in de techniek voor besturingsdoeleinden. Het drukverschil op de bodem van een vloeistofcontainer en boven de vloeistof geeft informatie over bijvoorbeeld de hoogte van de vloeistofkolom. Een drukverschilsensor, voert drukmetingen uit op twee meetpunten.
Hydrostatische druk treedt op in een vloeistof in rust. Het hangt af van de hoogte van de vloeistofkolom h, de dichtheid ρ en de zwaartekrachtversnelling g. Hoe hoger de waterkolom, hoe hoger de druk. Hoe dieper een duiker bijvoorbeeld in een meer afdaalt, hoe groter de hydrostatische druk die op hem inwerkt.
