Luftmengen

Luftmengen bezeichnet die Menge an Luft, die durch eine bestimmte Stelle oder ein System pro Zeiteinheit strömt. Sie wird meist als Massendurchfluss ṁ in Kilogramm pro Sekunde oder als Volumendurchfluss V̇ in Kubikmetern pro Sekunde angegeben. Die beiden Größen stehen durch die Luftdichte ρ in Beziehung: ṁ = ρ V̇. Da Dichte von Druck, Temperatur und Feuchtigkeit abhängt, verändern sich Luftmengen mit den Betriebsbedingungen.

Messung und Berechnung: In Verbrennungsmotoren wird der Massendurchfluss oft mit MAF-Sensoren erfasst, die die Wärmekühlung eines beheizten Elements nutzen. Alternative Messungen verwenden Durchflussmesser oder Berechnungen aus Zustandsgrößen (p, T, Feuchte) über das ideale Gasgesetz p = ρ R T. Für strömungsmechanische Analysen kommt die Kontinuitätsgleichung zum Tragen; bei kompressibler Strömung müssen Dichteänderungen berücksichtigt werden.

Anwendungen: Die Luftmenge beeinflusst Leistungsfähigkeit, Verbrauch und Emissionen von Verbrennungsmotoren; beim Ottomotor steht das Luft-Kraftstoff-Verhältnis oft bei etwa 14,7:1 Masse. In Heizungs-, Lüftungs- und Klimatechnik bestimmt die Luftmenge die Raumluftqualität und den Energiebedarf. In der Aerodynamik dient sie zur Beschreibung von Strömungsfeldern, Druck- und Temperaturverläufen.

Zusammenhang mit Bedingungen: Die tatsächliche Luftmenge hängt stark von Temperatur, Druck und Feuchtigkeit ab. Unter Standardbedingungen (Meereshöhe) liegt die Luftdichte ca. 1,225 kg/m³, wodurch sich ṁ und V̇ in Abhängigkeit von Zustand und Strömung unterscheiden.