Luftstrahl

Luftstrahl, oder air jet, bezeichnet einen gerichteten Luftstrom, der durch die Beschleunigung von Luft durch eine Düse oder Öffnung erzeugt wird. Er entsteht, wenn Luft aus einem Behälter, einer Pumpe oder einem Ventilator mit einem Druckgefälle herausströmt und sich auf eine höhere Geschwindigkeit gegenüber der umgebenden Luft einstellt.

Der Luftstrahl wird durch Grundsätze der Kontinuität und Impulsübertragung beschrieben. Die Masseflussrate wird durch m_dot = ρ·A·v bestimmt, wobei ρ die Luftdichte, A die Düsequerschnittsfläche und v die Ausströmgeschwindigkeit ist. In der Nähe der Düse bleibt der Strahl oft relativ kohärent (Potenzialkern), während er sich distal durch Entrainment benachbarter Luft verwässert und der Geschwindigkeitspegel abnimmt. Unterschiedliche Düsenformen, Druckverhältnisse und Kompressibilität beeinflussen, ob es sich um subsonische, sonic oder über-/unterexpandierte Strahlen handelt. Turbulenz führt zur raschen Durchmischung und Veränderung der Strahlgeometrie.

Typen und Anwendungen: Freie Luftstrahlen treten in noch Luft ein; auch Strahlen in einem Quer- oder Gegenstrom sind möglich. Luftstrahlen finden breite Anwendung in der Verfahrenstechnik, der Lüftungstechnik und der Reinigung: Luftdüsen und Luftschirme werden zur Kühlung, Belüftung, Staub- und Flüssigkeitsentfernung, Trocknung und zum Schutz empfindlicher Bereiche eingesetzt. Luftkniffe (air knives) dienen der Abtrocknung, während Luftschirme in Durchgängen von Räumen als Zeit- und Temperaturbarriere wirken.

Messung und Sicherheit: Luftgeschwindigkeit, Volumenstrom und Turbulenz werden mit Trocken- oder Sondenmessungen, Hot-Wire-Anemometern oder bildgebenden Verfahren erfasst. Hochgeschwindigkeits-Luftstrahlen können Personen oder lose Gegenstände gefährden; geeignete Sicherheitsabstände, Druckbegrenzungen und Schutzausrüstung sind wichtig.