Virtaussysteemissä

Virtaussysteemissä tarkoitetaan järjestelmää, jossa väliaine, tavallisesti neste tai kaasu, liikkuu kanavien tai laitteiden läpi paine- tai virtauksenergian ajamana. Tällaisia järjestelmiä esiintyy useissa teknisissä konteksteissa, kuten vesihuoltoverkostoissa, jäähdytys- ja ilmanvaihtojärjestelmissä sekä prosessiteollisuudessa. Virtaussysteemin suunnittelussa kiinnitetään huomiota paine-erokiin, laitteiden ominaisuuksiin sekä siihen, miten kitka, liittymät ja virtausmyötäisyydet vaikuttavat kokonaisvirtaan.

Virtaussysteemin dynamiikkaan liittyy massan säilyminen (continuity), energian säilyminen ja liikemäärän säilyminen, joita voidaan kuvata perusperiaatteiden avulla. Nesteen tiheys säilyy useimmiten vakiona; Reynolds-luku (nopeus × putkien halkaisija × tiheys / viskositeetti) erottaa laminaarisen ja turbulentin virtauksen. Paine-erot, lämpötilavaihtelut ja nesteen viskositeetti vaikuttavat suunnitteluun ja turvallisuuteen.

Järjestelmän pääosia ovat lähde ja säätölaitteet (pumput, kompressorit), johtimet, venttiilit, mittaus- ja ohjauslaitteet sekä eristeet. Kitka ja liittymäkohdat aiheuttavat painehäviöitä, jotka voidaan arvioida Darcy–Weisbach -laskentamenetelmällä. Hyvä suunnittelu huomioi mitoituksen ja energiankulutuksen sekä mahdolliset virtausten vaihtelut; monivaiheinen tai monifaasi-virtaus sekä epätiiviiden nesteiden kerrostuminen voivat vaatia erityisiä malleja.

Mittaukset ja simulointi: Virtaussysteemejä analysoidaan sekä analyyttisillä menetelmillä että CFD-mallinnuksella. Keskeisiä mitattavia suureita ovat paine-erot, virtausnopeudet, lämpötilan jakauma ja tilavuusvirta. Mittauksissa käytetään virtausmittareita, paineantureita ja lämpötilamittauslaitteita. Tuloksia käytetään sekä suunnitteluun että kunnossapitoon sekä turvallisuus- ja vuototarkkailuun.