Flüssigkeitsdurchfluss

Flüssigkeitsdurchfluss bezeichnet die Bewegung von Flüssigkeiten durch einen Bereich, eine Öffnung oder eine Anlage. Er umfasst zeitliche Änderungen der Strömung sowie deren räumliche Verteilung. Typische Größen sind der Volumenstrom Q (m^3/s) und der Massendurchfluss ṁ (kg/s). Der Volumenstrom ergibt sich aus Q = v·A, wobei v die mittlere Strömungsgeschwindigkeit und A die Querschnittsfläche ist.

In der Fließmechanik gelten die Kontinuitätsgleichung und die Navier-Stokes-Gleichungen. Bei inkompressibler Flüssigkeit bleibt die Dichte konstant; bei kompressiblen Flüssigkeiten können Dichteänderungen eine Rolle spielen. Die Reynolds-Zahl Re = ρ v L / μ dient zur Einordnung der Strömung in laminar oder turbulent. Laminar wird durch geordnete Schichten gekennzeichnet, turbulent durch Wirbel und Vermischung. Typische Grenzwerte sind Re < ca. 2000 für Laminarbetrieb in Rohren und Re > ca. 4000 für Turbulenz; dazwischen liegt der Übergang. In offenen Kanälen gelten ähnliche Konzepte, häufig mit dem Manning-Begriffsrahmen.

Zur Berechnung von Druckverlusten werden Modelle wie die Darcy-Weisbach-Gleichung verwendet: Δp = f (L/D) (ρ v^2/2). Der Reibungskoeffizient f hängt von Re, Oberflächenrauheit und Strömungsart ab. In offenen Kanälen kommt oft die Manning-Gleichung zum Einsatz.

Messungen des Durchflusses erfolgen mit Durchflussmessern wie Orifice-Platten, Venturi, Turbinen- oder Coriolis-Messgeräten. Massendurchfluss lässt sich direkt erfassen oder aus Volumenstrom und Dichte ableiten.

Anwendungen finden sich in der Haustechnik, Verfahrenstechnik, Wasserwirtschaft, Heiz- und Kühltechnik sowie in der Biomedizin, z. B. beim Blutfluss.