kaasunvirtauksen

Kaasunvirtauksen käsite viittaa kaasun liikkeeseen tilassa tai putkistossa, kanavissa tai muissa rajatuissa tiloissa. Virtaus johtuu paine-eroista, ja sitä muokkaavat kaasun tiheys, lämpötila sekä viskositeetti. Kaasut ovat kompressibileja, joten tiheys voi muuttua virtaussuhteen sekä lämpötilan mukaan.

Matemaattisesti kaasunvirtaus mallinnetaan massan säilymisen periaatteella ja liikeyhtälöillä. Jatkuvuuden yhtälö varmistaa massan säilymisen, ja Navier–Stokesin yhtälöt kuvaavat kaasun liikettä paineen, viskositeetin ja tiheyden muutosten mukana. Kun virtaus on laminaarinen, käytetään usein klassisia painehäviö- ja virtauskaavoja, kuten Poiseuille’in tai Darcy–Weisbachin malleja. Turbulentissa virtauksessa huomioidaan Reynoldsin luku ja tarvittaessa käytetään turbulencemallinnusta.

Kaasunvirta on usein compressible. Tällöin paine- ja tiheysvaihtelut vaikuttavat massavirtaan, ja virtaus voi muuttua nopeammaksi tai hitaammaksi paineen pudotessa. Erityisiä ilmiöitä ovat tilavuusmuutokset ja, kun virtaus saavuttaa lähellä ääniä, merkittävä painehäviö massavirtaan rajoittavina tekijöinä. Putkistoissa ja suuttimissa virtaa voidaan analysoida sekä vakavuus- että paine-erien perusteella.

Mittaus ja hallinta perustuvat virtausmittareihin. Massavirtausmittarit, diferenssipainesensorit, oriffis-levyt, venturi-mittarit ja pitot-putket ovat yleisiä välineitä. Oikea mittaus ja säätö takaavat prosessien tehokkuuden, energian säästön ja turvallisuuden.

Kaasunvirtauksella on keskeinen rooli teollisuudessa, energiantuotannossa, polttomoottoreissa sekä rakennusten ilmanvaihdossa. Sen tarkka hallinta on olennaista sekä suorituskyvyn että turvallisuuden kannalta, erityisesti kaasujen kuten luonnonkaasun ja muun polttoainekaasun käsittelyssä.