IFM Electronic efector500 Bedienungsanleitung Seite 16

Relativdruck
Beispiel 6
Kompressibles Medium
h 0
p 1013
p = p1 + p2
≅ (1000 kg/m3 * 10 m/s2 * 0,5 m)
+ (300 kg/m3 * 10 m/s2 * 0,1 m)
= 5000 Pa + 300 Pa = 5300 Pa = 0,053 bar
Das Öl liefert also einen relativ geringen Beitrag.
In den drei Beispielen wurde der Relativdruck zum Luftdruck oder der Ü-
berdruck berechnet. Der äußere Luftdruck wurde nicht berücksichtigt. Er
hebt sich auf, weil er auf der Innen- und der Außenseite der Wand gleich
ist. Bei den relativ geringen Höhenunterschieden kann er als auch als kon-
stant betrachtet werden. Der gesamte Druck ergibt sich wie in Beispiel 5
als Summe der einzelnen Komponenten.
Das nächste Beispiel zeigt, dass der Luftdruck bei geschlossenen Gefä-
ßen beachtet werden muss.
Das Wasserreservoir im Wasserturm ist mit Öffnungen versehen, um den
Druckausgleich mit dem Luftdruck herzustellen. Angenommen der Behäl-
ter ist bis oben gefüllt, diese Öffnungen sind verstopft und es fließt wie in
Beispiel 4 unten Wasser aus. Was wird weiter geschehen?
Das Wasser kann ausfließen bis es eine Höhe von 10 m erreicht hat. Dann
ist der äußere Luftdruck (ca. 1 bar) genau so groß wie der Schweredruck
des Wassers (10 m WS entspricht etwa 1 bar). Es kann nichts mehr aus-
fließen. In der Praxis könnten Luftblasen durch die Öffnung eindringen, die
den Druckunterschied ausgleichen. In der angenommenen Situation würde
das aber sehr langsam geschehen. Daher wäre der Wasserbehälter sehr
gefährdet. Angenommen es herrscht über der Wasseroberfläche praktisch
Vakuum und die Querschnittsfläche beträgt 10 m
lastende Luftdruck übt eine beträchtliche Kraft aus.
F = 105 Pa * 10 m2 = 106 N
Das entspricht der Gewichtskraft von 100 Tonnen.
Bei einem geschlossenen Behälter muss also nicht nur darauf geachtet
werden, dass die Wand dem inneren Druck widerstehen kann sondern
auch dem äußeren Luftdruck, falls er vollständig geleert wird, ohne dass
Luft einströmen kann. Grosse Behälter, z. B. die Kammern eines Öltan-
kers, können durch nicht sachgemäße Entleerung, d. h. Entleerung ohne
Druckausgleich, zerstört werden.
Die Bestimmung der Füllhöhe eines Behälters durch eine Druckmessung
kann also genau genommen nur durch eine Differenzdruckmessung erfol-
gen. Im Falle des offenen Behälters ist es eine Relativdruckmessung. Beim
geschlossenen Behälter muss die Druckdifferenz zwischen dem Boden
und dem Raum über dem Medium bestimmt werden (vgl. Abbildung 3).
Hier ist der Zusammenhang etwas komplizierter. Es ergibt sich, dass der
Druck näherungsweise exponentiell mit der Höhe abnimmt.
500 1000
954 901
h [m]:
p [mbar]
- Drucksensoren -
1500 2000
848 795
Höhe über Meeresspiegel
Luftdruck
2
. Der auf dem Behälter
3000 4000
703 616
5000
540
16