Massenstrom oder Volumenstrom - Was ist das ?

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Mithilfe des Massenstroms lässt sich der Volumenstrom berechnen.

1. Volumenstrom

Unter Volumenstrom versteht man das Volumen eines Mediums, das sich innerhalb einer Zeiteinheit durch einen Querschnitt bewegt. Hierbei handelt es sich immer um eine Leckage, welche auf eine gemessene Druckveränderung im Prüfvolumen zurück geht. Zur Berechnung der Leckage wird das "Allgemeine Gasgesetz" heran gezogen.

Übliche Einheiten sind: [cm3/min], [ml/min], [l/h], [mbar*l/s], [Pa*m3/s], [Pa/s], [mbar/s]

Der Volumenstrom wird in unseren Breiten gerne an die DIN EN ISO 1 angelehnt, die im Jahr 2002 die Vorgängernorm DIN 102 abgelöst hat. Diese Norm spiegelt die Realität am besten wieder und legt eine Maßbezugstemperatur fest, die dann beispielsweise für die Angabe von Messprotokollen genutzt wird. Die in der Norm festgelegte Referenztemperatur für die Produktprüfung und die Maßangaben beträgt 20 °C bei einem Gegendruck von 98,000 kPa.

Hinweis: Zu beachten ist, dass der Volumenstrom häufig nicht unter den weltweit einheitlich definierten Normalbedingungen, sondern häufig auch unter nicht genormten Standardbedingungen aufgeführt wird. Die angegebene Temperatur kann in diesen Fällen unterschiedlich definiert werden und beträgt mal 20 °C und manchmal 25 °C. Aus diesem Grund ist besonders darauf zu achten, auf welche Bedingungen sich die Angabe des Volumenstroms tatsächlich bezieht.

2. Massenstrom

Der Massenstrom beschreibt die Masse eines Mediums, die sich in einer Zeiteinheit durch einen Querschnitt bewegt. Hierbei handelt es sich immer um eine Leckage, welche die geflossene Menge (Masse) aus dem Prüfvolumen repräsentiert. Diese kann mit verschiedenen Messsystemen wie z.B. thermische Massflow-Sensoren gemessen werden. Hierbei wird immer die Gas-Temperatur und der Gasfluss über eine Laminar-Flow-Strecke gemessen.

Übliche Einheiten sind: [Ncm3/min], [Nml/min], [Nl/h], [g/h], [kg/h]

Zur Unterscheidung zum Volumenstrom wird meist ein "N" (= Norm) der Einheit voran gestellt. Als Norm wird hier meist die DIN1343 heran gezogen. Diese hat sich weltweit als physikalischer Normzustand etabliert und gibt die Normalbedingungen für die Eigenschaften von Gasen an. Demnach beträgt der Gegendruck 101,325 kPa bei einer Gastemperatur von 0 °C.

Da sich die Definitionen unterscheiden, gibt es im Vergleich beider Prüfverfahren eine kleine Differenz (ca. 10 %). Diese wird sichtbar, wenn man mit einem Massefluss-Kalibrator an einem Volumenstrom-System eine Testleckage erzeugt, ohne dass das Volumenstrom-System entsprechend korrigiert wurde.

Da sich die Definitionen unterscheiden, gibt es im Vergleich beider Prüfverfahren eine kleine Differenz (ca. 10%). Diese wird sichtbar, wenn man mit einem Massefluss-Kalibrator an einem Volumenstrom-System eine Testleckage erzeugt ohne dass das Volumenstrom-System entsprechend korrigiert wurde.

Rechenbeispiel: Berechnung des Massenstroms anhand des Volumenstroms

Ein genauer Massenstrom kann berechnet werden, indem ein Volumenstrom (cm³/min) auf Druck und Temperatur bei Normalbedingungen bezogen wird. Als Basis der Rechnung dient die ideale Gasgleichung aus der sich das Gasvolumen ergibt. Der Massestrom ist das Produkt aus Dichte und Volumenstrom:

Massenstrom [g/min] = Dichte [g/cm³] x Volumenstrom [cm³/min]

Für einen Volumenstrom von 200 cm³/min bei Normalbedingungen (Temperatur, Druck, trockene Luft) ergibt sich folglich ein Massenstrom von 0,285 g/min.

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