Tilavuusvirtaa

Tilavuusvirta, usein merkitty Q, kuvaa sen tilavuuden määrän, joka kulkee tietyn poikkileikkausosan läpi aikayksikköä kohti. Se kertoo, kuinka paljon nestettä tai kaasua kulkee eteenpäin tietyssä kohdassa, eikä itsessään mittaa virran nopeutta paikassa. Tilavuusvirta on hyödyllinen monissa teknisissä sovelluksissa, kuten vedenjakeluverkostoissa, teollisuusprosesseissa ja ilmanvaihdussa.

Yksikkö ja mittakaava. SI-järjestelmässä tilavuusvirta ilmoitetaan kuutiometreinä sekunnissa (m^3/s). Käytettyinä pienemmissä sovelluksissa ovat muun muassa litrat sekunnissa (L/s) sekä kuutiometrejä tunnissa (m^3/h). Tilavuusvirta voidaan ilmaista suoraan tai derivaatteina riippuen siitä, miten virta mitataan ja missä olosuhteissa.

Peruslaskukaava ja jatkuvuus. Tilavuusvirta liittyy poikkileikkausalaan A ja virran keskinopeuteen v kaavalla Q = A · v. Jos virtaus on tasaista ja tiheydeltään vakio, Q pysyy samana pitkin putkea tai kanavaa, eli A1 v1 = A2 v2. Jos taas virtaus on pakosta, tiheys voi muuttua ja Q:n arvoon vaikuttaa sekä nopeus että tiheys, jolloin tilavuusvirran vaihtelu voi tapahtua ohjattavassa järjestelmässä.

Mittaus ja sovellukset. Tilavuusvirtaa voidaan mitata erilaisilla virtausmittareilla, kuten paine-eromittareilla (esimerkiksi orifisi- tai venturi-tyyppiset mittarit) tai nopeusperusteisilla mittareilla. Käytännössä Q:n arvo muunnetaan paine-erosta, mittausalueen koosta sekä nesteen tai kaasun tiheydestä riippuvien kertoimien avulla. Tilavuusvirta on keskeinen parametri esimerkiksi vesihuollossa, kemianteollisuudessa ja HVAC-sovelluksissa.