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Volumenstrom

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Unter einem Volumenstrom versteht man das Volumen eines Mediums, das sich innerhalb einer Zeiteinheit durch einen Querschnitt bewegt.

Q= \dot V= \frac{dV}{dt}

Q: Volumenstrom in [m³/s], [l/min], [m³/h]
V: Volumen in [cm³],[dm³],[m³]
t: Zeit in [s], [min], [h],

Bild:Strfeld.gif
Strömungsgeschwindigkeit in einem Rohr

Des Weiteren gilt für Fluide und Gase die Beziehung:

\dot V=c\cdot A

\dot V: Volumenstrom in [m³/s]
c : mittlere Strömungsgeschwindigkeit in [m/s]
A : Querschnitt an der Stelle in [m²]

Mit dieser Formel lässt sich bei bekannter Querschnittfläche (Rohre, Kanäle) der Volumenstrom errechnen, wenn die Fließgeschwindigkeit an einem Ort gemessen wird.

Da die Strömungsgeschwindigkeit in einem Querschnitt nicht konstant ist (siehe Darstellung),wird die mittlere Strömungsgeschwindigkeit c durch Integration (s. Integralrechnung) bestimmt:

c=\frac{1}{A}\cdot\int_{A} c\, \cdot \mathrm{d}A

c : Geschwindigkeit an einer Stelle des Querschnitts (Eine Funktion des Ortes => f(x,y), wenn Strömungsrichtung = z)

Zur Messung des Volumenstromes gibt es verschiedene Durchflusssensoren (Durchflussmesser).

Benötigt man den Massenstrom \dot m in [kg/s], so gilt bei inkompressibler Strömung:

\dot m = \frac{dm}{dt} = \rho\cdot \dot V

Bei sich änderndem Querschnitt A gilt für den Volumenstrom wegen der Massenerhaltung:

Q = A_1 \cdot c_1 = A_2 \cdot c_2

Bezeichnungen

Für c kann auch v verwendet werden.
In der Strömungslehre wird meistens c als Variablenname für Geschwindigkeit gewählt, da v das Spezifisches Volumen bezeichnet.
Während in der Hydrologie die Abflussmenge als Durchfluss bezeichnet wird, werden in den Natur- und Ingenieurwissenschaften beide Begriffe verwendet. (Durchflussmessung, Brennstoffdurchsatz)

Siehe auch

Wikipedia
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