Pitot-putki

Yleensä lentokoneen siiven alle sijoitettu pitot-putki.

Pitot-putki on mittalaite, jolla mitataan virtauksen paikallista nopeutta paine-eron avulla. Mittaustilanteessa putki asetetaan kohtisuoraan virtausta vasten. Sen keksi Henri Pitot (1695–1771), joka mittasi Seine-joen virtausnopeutta taivutetun lasiputken avulla.

Nopeuden määritys putken avulla

Virtauksen voima nostaa pintaa h nopeutta v vastaavalla määrällä

Stagnaatiopaine $\scriptstyle p_0$ on staattisen paineen $\scriptstyle p_s$ ja dynaamisen paineen $\scriptstyle p_d$ summa. Stagnaatiopaine mitataan pitot-putken aukon kohdalta, jossa siis on virtauksen stagnaatiopiste. Staattinen paine sen sijaan on häiriötön paine, joka mitataan sellaisesta kohdasta virtausta, jossa ei ole pitot-putkea tai muita esteitä.

Mikäli virtaus on puristumatonta (Machin luku on pieni), niin voidaan käyttää Bernoullin yhtälöä. Eli tarkastellaan virtauksen tietyn virtaviivan kahta eri kohtaa: stagnaatio- ja staattisen paineen mittauspistettä, jotka ovat kummatkin samalla korkeudella ($\scriptstyle z_s = z_0$)

$p_s + \frac{1}{2}\rho v_s^2 + \rho g z_s \approx p_0 + \frac{1}{2}\rho v_0^2 + \rho g z_0$.

Koska stagnaatiopisteessä nopeus $\scriptstyle v_0$ on nolla ja mittauspisteiden korkeudet samat, niin saadaan yhtälö supistettua muotoon

$\frac{1}{2}\rho v_s^2 = p_0-p_s$.

Paine-ero on $\scriptstyle p_0-p_s = p_d$, nyt yhtälöstä saadaan nopeus:

$v = \sqrt{\frac{2 p_d}{\rho}}$
missä $v$ on nopeus [m/s],
$\rho$ on ilman tiheys [kg/m³] (se on suuruusluokkaa 1,2 kg/m³, mutta riippuu lämpötilasta ja ilmanpaineesta),
$p_d$ on dynaaminen paine,
$p_0$ on stagnaatiopaine ja
$p_s$ on staattinen paine.

Ylläolevan Pitot'n kaavan loi Henri Pitot vuonna 1732.

Käyttö

Pitot-putkea käytetään lentokoneissa, tuulitunneleissa, mittalaitteissa, tilavuus- ja massavirtamittauksissa, esimerkiksi ilmanvaihtokanavien ilmamäärämittauksissa.