Volumenstrom Berechnung schnell und einfach durchführen

Der Volumenstrom ist eine aus der Fluidmechanik physikalische Größe und wird auch als Durchflussrate oder Strömungsgeschwindigkeit bezeichnet. In technischen Anlagen und Geräten wie z.B. Motoren werden flüssige oder gasförmige Stoffe benötigt, diese werden in der Einheit Volumenstrom mittels Durchflussmesser gemessen. Sie ermittelt die Menge des Volumens eines Medium, /Flüssigkeit oder Gas) das innerhalb einer bestimmten Zeiteinheit durch einen festgelegten Querschnitt z.B. in einem technischen Gerätes transportiert wird.
Sein SI bzw. Internationales Einheitensystem ist m³/s (Kubikmeter pro Sekunde).

Da das Volumen in einer gegebenen Stoffmenge Gas abhängig von Druck und Temperatur ist, sind diese beiden Größen im rohrleitungsnetz oder in industriellen Prozessen nicht konstant. Deshalb wird der Volumenstrom von Gasen öfter als Normvolumenstrom angeben. Hierzu wird dann das in einer bestimmten Zeitspanne gemessene Volumen auf Normvolumen mit einem festgelegten Druck und einer festgelegten Temperatur umgerechnet.  

Kanalquerschnitt [m2]  
Luftgeschwindigkeit [m/s]  



Wie funktioniert die Berechnung des Volumenstroms?

Zur Ermittlung des Volumenstroms sind 2 Größen bzw. Angaben notwendig. Zum einen der Kanalquerschnitt in der Einheit m2  (Quadratmeter) und die Luftgeschwindigkeit in m/s (Meter pro Sekunde).  

Wir haben in unserem Beispiel einen Kanalquerschnitt von 1 m2 gewählt bei einer Luftgeschwindigkeit von 7 m/s.  

Volumenstrom Berechnung

Die Berechnung des Volumenstroms

Um den Volumenstrom zu berechnen, kann man sich auch eine Formel zur Hilfe nehmen, jedoch ist dieser Rechenweg natürlich aufwendiger. Diese Formel kann entsprechend umgestellt und erweitert werden.

Formel Volumenstrom berechnen

(Q = Volumenstrom in m3/s, V = Volumen in m3,  t = Zeit in s (Sekunden) dt = Differenz zwischen Startzeit t1 und Endzeit t2 in dem zu berechnenden Zeitraum, dV = Ausflussvolumen, dass während des Betrachtungszeitraumes den betrachtenden Querschnitt passiert).
Daraus ergeben sich die Einheiten m3/s (Kubikmeter pro Sekunde) bzw. m3/h.

Man kann also sagen, dass der Volumenstrom eine Produkt aus einem Querschnitt (A) eine Rohres oder Kanales und der Strömungsgeschwindigkeit (c) eine fließenden Stoffes ist.
Daraus ergibt sich die Formel

Q = A multipliziert mit c

Der Querschnitt sollte in m2 (Quadratmeter) und die Strömungsgeschwindigkeit in m/s (Meter je Sekunde) angegeben werden, so werden Fehlberechnungen vermieden. Gegebenenfalls sollten die Werte vorher in die Einheiten umgerechnet werden.

Die Strömungsgeschwindigkeit bezeichnet, wie der Name schon sagt die Geschwindigkeit in einer Strömung bzw. in unserem Fall in kontinuierlichen Fluiden.

Es kann sein, dass sich bei einem Rohr oder Kanal der Querschnitt ändert, somit ändert sich auch die Strömungsgeschwindigkeit. Beide unterschiedlichen Querschnitte weisen dasselbe Verhältnis auf wie Werte der Strömungsgeschwindigkeit: A1 ∙ c1 = A2 ∙ c2. Diesen Zusammenhang bezeichnet man auch als Kontinuitätsgesetz.
Das heisst, dass in einem kontinuierlichen Fluss der Volumenstrom stets kontakt bleibt.

Fomel

Auch bei der Berechnung von Pumpen z.B. für ein Hauswasserwerk ist der Volumenstrom relevant, da das Grundwasser hochgepumpt wird.
So gibt es gerade am und im Haus so manche Möglichkeiten eine Berechnung durchzuführen und am Ende, wie bei der Heizung Energie und Strom zu sparen.

Es gibt auch spezielle Volumenstrommessgeräte in verschiedenen Größen, Funktionen und für unterschiedliche Anwendungen. Diese sind jedoch überwiegend Profigeräte und eher nicht für den Privatgebrauch nötig. Ein Messgerät kann aber auch ausgeliehen werden. Hier hilft ein Fachmann vor Ort weiter.
Unser Rechner ist jedoch als erste Anlaufstelle zur Berechnung des Volumenstroms in jedem Fall hilfreich und kann für einen ersten Überblick helfen.

Hagen-Poiseuille Gesetz

Nach dem Gesetz von Hagen-Poiseuille nach Gotthilf Heinrich Ludwig Hagen, 1797–1884 und Jean Léonard Marie Poiseuille, 1797–1869) wird der Volumenstrom pro Zeiteinheit beschrieben, jedoch nur bei einer laminaren stationären Strömung die durch ein Rohr mit Radius und Länge fliesst. Die Strömungsgeschwindigkeit hängt sehr stark von Radius und Länge ab. Eine Verringerung des Durchmessers vom Rohr um die Hälfte würde den Strömungswiderstand auf das 16-fache erhöhen.

Als laminare Strömung (lat. lamina = Platte) wird die Bewegung von Flüssigkeiten und Gasen bezeichnet, bei der keine sichtbaren Turbulenzen oder auch Querströme bzw. Verwirbelungen auftreten. Das sogenannte Fluid strömt in Schichten, diese vermischen sich nicht miteinander. Hierbei handelt es sich um eine konstante Strömungsgeschwindigkeit.

Das Gegenteil zur laminaren ist die turbulente Strömung.

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