Durchflussberechnungen

Durchflussberechnungen befassen sich mit der Ermittlung des Volumen- oder Massenstroms eines Fluids in einem Rohr, Kanal oder offener Leitung. Wichtige Größen sind der Volumenstrom Q (Einheit m^3/s) und der Massenstrom ṁ (kg/s), die mit Q = A · v (Querschnittsfläche A mal mittlere Strömungsgeschwindigkeit v) verknüpft sind.

Grundlagen beruhen auf Erhaltungsgesetzen und auf Strömungsmechanik. Die Kontinuitätsgleichung stellt die Massenbilanz sicher, die Bernoulli-Gleichung beschreibt Energieerhaltung entlang eines Stromfadens unter Vernachlässigung Reibungseinflüsse. Für laminare Rohrströmung gilt die Hagen‑Poiseuille‑Formel Q = (π Δp r^4) / (8 μ L). Bei realen, oft turbulenten Strömungen wird Druckverlust durch die Darcy‑Weisbach‑Gleichung h_f = f (L/D) (v^2/2g) modelliert; die Reibungszahl f hängt vom Reynolds‑Zahlbereich und der Rohrrauheit ab. Bei kompressiblen Medien (Gase) sind Dichteänderungen und thermodynamische Zusammenhänge zu berücksichtigen.

Praktische Messverfahren umfassen Durchflussmessblenden (Orifice), Venturi, Pitot‑Rohre, Rotameter, Ultraschall- und elektromagnetische Messgeräte sowie Massenflussmesser. Für genaue Berechnungen sind Randbedingungen (z. B. Ein- und Austrittsprofile, Nebenströmungen, Temperatur, Viskosität) und Güteparameter wie der Durchflussbeiwert zu beachten.

Anwendungsfelder reichen von Wasser- und Abwassertechnik über HVAC und Prozessindustrie bis zur Hydraulik und Gasversorgung. Grenzen der Modelle liegen in vereinfachenden Annahmen und in Übergangsbereichen zwischen laminarer und turbulenter Strömung.