Durchflussmassen

Durchflussmassen, auch als Massenstrom bezeichnet, beschreiben die Masse, die pro Zeiteinheit durch eine Querschnittsfläche eines Fluidsystems fließt. Typische SI-Einheit ist Kilogramm pro Sekunde (kg/s); je nach Anwendung werden auch Gramm pro Sekunde (g/s) oder Tonnen pro Stunde (t/h) verwendet. Der Massenstrom ist eine zentrale Größe der Strömungsmechanik und lässt sich aus dem volumetrischen Durchfluss Q und der Dichte ρ ableiten: m_dot = ρ Q. Da Q = A v gilt, ergibt sich auch m_dot = ρ A v, wobei A die Querschnittsfläche und v die Strömungsgeschwindigkeit ist.

Inkompressible Flüssigkeiten mit konstanter Dichte führen zu einem konstanten Massenstrom entlang eines Rohrabschnitts, während sich Q und v ändern können, damit m_dot konstant bleibt. Bei kompressiblen Gasen variiert ρ mit Druck und Temperatur, wodurch Q stärker schwanken kann; dennoch bleibt in stationären Systemen der Massenstrom m_dot entlang des Leitungswegs konstant, sofern keine Leckagen oder Ansammlungen auftreten.

Messverfahren umfassen direkte Massendurchflussmesser wie Coriolis-Durchflussmesser, die m_dot unmittelbar erfassen; thermische Massendurchflussmesser, die anhand der Wärmeübertragung arbeiten; sowie volumetrische Messverfahren wie Orifice, Venturi, Turbinendurchflussmesser und Ultraschallmessungen, bei denen der gemessene volumetrische Durchfluss in m_dot umgerechnet wird, sofern Dichteinformationen vorhanden sind.

Wichtige Anwendungsbereiche sind die chemische Industrie, das Prozessengineering, Heizungs- und Klimatechnik sowie Automobil- und Antriebstechnik. In der Gas- und Dampftechnik spielen standardisierte Referenzbedingungen eine Rolle, um Massenströme vergleichbar zu machen, etwa durch Normzustände. Angaben erfolgen oft als m_dot bei Referenzzuständen T, p und ρ.