Der Luft-Volumenstrom ist ein Begriff aus der Fluidmechanik einem Teilgebiet der Physik

12 Marz 2019
 Kategorien: Klimaanlage Unternehmen , Blog

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Unter der Einwirkung externer Kräfte, wie etwa der Gravitation, kontinuierlich verformbare Substanzen nennt man in der Physik Fluide. Darunter fallen also Flüssigkeiten und Gase. Die Beschreibung einer Flüssigkeit oder eines Gases unterscheidet sich in vielen Fällen gesetzmäßig hinreichend klein voneinander, sodass die physikalischen Gesetze oft zusammenfallen. Ihre Beschreibung unterliegt dabei nur einem Unterschied in der Größenordnung und keine die Eigenschaften des Objektes betreffendem. Dies rechtfertigt beide Begriffe unter einem Oberbegriff zusammenzufassen. Die Fluidmechanik bezeichnet also jede Substanz als Fluid. Man unterscheidet hierbei zwischen Newtonschen Fluiden und Nicht-Newtonschen Fluiden. Erstere können durch die Navier-Stokes Gleichungen beschrieben werden und weisen eine lineare Viskosität (Zähigkeit) auf. Nicht-Newtonsche Fluide sind in der Beschreibung komplexer, da sie eine variable Viskosität aufweisen. Ein bekanntes Beispiel eines Nicht-Newtonschen Fluides ist die Mischung von Wasser und Stärke, welche ab dem Erreichen eines bestimmten Mischverhältnisses sich bei unterschiedlicher Krafteinwirkung entweder wie ein Feststoff oder wie eine Flüssigkeit verhält. 

Der Volumenstrom ist eine mediumsabhängige Größe, die angibt wie viel Volumen über den Verlauf einer bestimmten Zeitspanne durch einen fixen Querschnitt geleitet wird. Im Spezialfall vom Medium Luft spricht man vom Luft-Volumenstrom, welcher Schwerpunkt bei Luftmeister GmbH Jens Amberg ist. Er kann berechnet werden, indem die Ableitung über ein zeitlich veränderbares Volumen gebildet wird. Im SI-Einheitensystem wird der Volumenstrom als m^3/s angegeben.   

Oft wird der Volumenstrom als Normalvolumenstrom angegeben. Da Volumen von Flüssigkeiten und Gase von Druck und Temperatur abhängen, die beispielsweise in einer Rohrleitung nicht konstant sind, wird auf ein Normvolumen reduziert, mit festgelegten Normbedingungen von Druck und Temperatur. Ein nützlicher physikalischer Zusammenhang des Volumenstroms ergibt sich über die Strömungsgeschwindigkeit. Die Strömungsgeschwindigkeit über einen Querschnitt ist, im Allgemeinen, nicht konstant über den Gesamt-Querschnitt verteilt, man spricht dann auch von einer laminaren Strömung. Das Fluid strömt hierbei in Schichten. Daher muss eine mathematische Beschreibung der Strömungsgeschwindigkeit als Vektorfeld erfolgen. Die Positionsänderung eines Teilchens innerhalb des Fluides, entlang seiner Trajektorie in Abhängigkeit von der Zeit ist dabei der Strömungsvektor.  Der Betrag über den Vektor ergibt seine Geschwindigkeit. Die Strömungsgeschwindigkeit multipliziert mit der Querschnittsfläche, ergibt dann den Volumenstrom eines Mediums.   

In der technischen Anwendung ist der Luft-Volumenstrom zum Beispiel für die Lüftungseffizienz im Aufenthaltsbereich eines Raumes relevant. Bei gegebenen Luft-Volumenstrom kann die Wirksamkeit der Lüftung bestimmt werden. In Rohren oder Heizungsanlagen kann es oft hilfreich sein, den Volumenstrom zu bestimmen um eine effiziente Versorgung und Transport in der Wohnung oder in öffentlichen Bereichen zu garantieren. An Klimaanlagen und Lüftungen sind Zu- und Abluftvolumenstrom relevant, da sich Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit über den Zusammenhang mit dem Luft-Volumenstrom auch direkt auf das Raumklima auswirken können.