Pitot-putki

Wikipedia
Loikkaa: valikkoon, hakuun
Yleensä lentokoneen siiven alle sijoitettu pitot-putki.

Pitot-putki on mittalaite, jolla mitataan virtauksen paikallista nopeutta paine-eron avulla.[1] Mittaustilanteessa putki asetetaan kohtisuoraan virtausta vasten. Sen keksi Henri Pitot (1695–1771), joka mittasi Seine-joen virtausnopeutta taivutetun lasiputken avulla.[2] Etenkin lentokoneissa, pitot-putket ovat tärkeässä roolissa, koska ne mittaavat koneen nopeutta. Sillointällöin pitot-putkiin kertyy jäätä, joka aiheuttaa sen, että nopeutta ei voida enää mitata ja järjestelmä antaa väärän nopeuden. Tämä voi johtaa väärinkäsityksiin ohjaamossa. Yleensä jää kuitenkin sulaa nopeasti, joten siitä ei pitäisi olla pitkäaikaista haittaa.

Nopeuden määritys putken avulla[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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.[3]

Käyttö[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

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

Commons
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Pitot-putki.

Viitteet[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]

  1. Frank M. White: Fluid Mechanics, 5. edition, s. 406. McGraw-Hill, 2003. ISBN 0-07-240217-2. (englanniksi)
  2. Pijush K. Kundu & Ira M. Cohen: Fluid mechanics, 4. edition, s. 112. Academic Press, 2008. ISBN 9780123737359. Google book (limited preview). (englanniksi)
  3. Frank M. White: Fluid Mechanics, 5. edition, s. 407. McGraw-Hill, 2003. ISBN 0-07-240217-2. (englanniksi)