Tilavuusvirroin

Tilavuusvirroin (tilavuusvirta) kuvaa tilavuuden määrää, joka kulkee poikkileikkauspinnan läpi aikayksikössä. Yksikkö on kuutiometriä sekunnissa (m³/s); käytettyjä vaihtoehtoja voivat olla litrat sekunnissa (L/s). Tilavuusvirroin mittaa virtauksen volyymiä eikä sen massaa, toisin kuin massavirta, joka mittaa kulkevan massan määrää per aikayksikkö (kg/s).

Matematiikassa tilavuusvirroin määritellään Q = ∫A v · dA poikkileikkausalueelta, missä v on virtausnopeusvektori ja dA on pienalueen pinta-ala. Jos nopeus on tasainen koko poikkileikkauksessa, Q = A v̄, jossa A on poikkileikkausala ja v̄ on keskimääräinen nopeus. Kontinuitettilain mukaan massavirta ṁ = ρ Q, missä ρ on nesteen tiheys. Tiheys voi olla riippuvainen tilavuudesta ja paineesta, jolloin massavirta ja tilavuusvirta voivat divergoida; käytännössä tilavuusvirta määritellään volyymina paikkakohtaisen nesteen tilavuuden kulutuksena.

Mittaaminen ja standardit: Tilavuusvirta voidaan mitata useilla erilaisilla virtausmittareilla, kuten diffuusi- tai paine-eromittareilla (venturi, orifissileinen, putkimittarit), ultraäänillä, magneettisilla tai turbiinimittareilla. Gas- ja höyryvirtauksissa voidaan käyttää standardoitua tilavuusvirtaa, joka on määritelty referenssikonditioissa (esim. standardiolosuhteet).

Sovellukset: Tilavuusvirrointa käytetään laajasti hydrauliikassa, vesihuollossa, jätevesissä, kemianteollisuudessa ja HVAC-järjestelmissä. Se on keskeinen suure prosessien, putkistojen ja vedenjakelun suunnittelussa sekä virtausten seurantaan.