Massendurchflussrate

Massendurchflussrate, auch Massenstrom genannt, beschreibt die Menge an Masse, die pro Zeiteinheit durch eine Querschnittsfläche strömt. Im SI-System wird sie in Kilogramm pro Sekunde (kg/s) gemessen und mit dem Symbol ṁ oder ṁ angegeben. Sie ist eine zentrale Größe in der Strömungs- und Prozessführung, da sie direkt die Massenbilanzen eines Systems bestimmt.

Die Massendurchflussrate lässt sich aus der volumetrischen Durchflussrate Q und der Dichte ρ des Medium ableiten: ṁ = ρ Q. Bei Gasen hängt ρ zusätzlich von Druck und Temperatur ab (ρ = p/(R_specific T) im einfacheren Modell). Damit ist ṁ bei wechselnden Zuständen oft eine Größen, die sich aus Zustandsgrößen und Messwerten ergibt. Für inkompressible Fluide gilt ṁ ≈ ρ Q, während bei kompressiblen Gasen oft spezielle Modelle oder Messmethoden nötig sind.

Mess- und Messmethoden: Direkt gemessene Massendurchflussmesser umfassen Coriolis-Durchflussmesser, die die Trägheit der durchströmenden Substanz erfassen, sowie thermische Massendurchflussmesser, die anhand des Wärmestromverlusts arbeiten. Ultraschall- oder Transit-Time-Durchflussmesser liefern Massflussdaten mit Kalibrierung bezüglich Dichte. Indirekt lässt sich ṁ aus volumetrisch gemessenem Q und bekannter Dichte bestimmen.

Anwendungen finden sich in der chemischen Industrie, in der Prozess- und Heiztechnik (HVAC), in der Verbrennungstechnik, in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Die Massendurchflussrate spielt eine Schlüsselrolle bei Reaktionskinetik, Wärmetransfer und Energieeffizienz von Systemen.