Über die Berechnung der Strömungsgeschwindigkeit
Der Rechner ermittelt die mittlere Strömungsgeschwindigkeit von Wasser, Luft oder Gas in einem Rohr oder Luftkanal aus dem vorgegebenen Volumenstrom und dem inneren Querschnitt. Die Berechnung dient zur schnellen Plausibilitätsprüfung der Betriebsbedingungen und zur vorläufigen Wahl von Rohrdurchmesser oder Kanalabmessungen. Das Ergebnis eignet sich als erste Abschätzung vor einer vollständigen hydraulischen oder aerodynamischen Netzberechnung.
Richtwerte und Empfehlungen
Rechenmodell und Annahmen
Mittlere Geschwindigkeit wird als über den Querschnitt gleichmäßig angenommen. Geschwindigkeitsprofil, Wandrauheit, Einzelwiderstände und Druckverluste sind in dieser Berechnung nicht enthalten.
Volumenstrom wird als der von Ihnen eingegebene Volumenstrom in den gewählten Einheiten behandelt. Für Luft und Gas ist dies der Volumenstrom unter den Bedingungen, unter denen Sie ihn angeben. Kompressibilität und Dichteänderungen entlang der Länge werden nicht berücksichtigt.
Geometrie basiert auf Innenmaßen. Für einen Kreisquerschnitt wird der Innendurchmesser D in mm verwendet. Für einen Rechteckquerschnitt werden die Innenmaße A und B in mm verwendet.
Schritt 1. Strömungsquerschnitt
Kreisquerschnitt wird aus dem Innendurchmesser D, mm berechnet. Die Umrechnung von mm2 in m2 erfolgt durch Division durch 1 000 000.
S = (π · D² / 4) / 1 000 000
Rechteckquerschnitt wird aus den Innenmaßen A und B, mm berechnet. Die Umrechnung von mm2 in m2 erfolgt durch Division durch 1 000 000.
S = (A · B) / 1 000 000
Einheiten: S liegt in m2 vor, wenn die Abmessungen in mm eingegeben werden.
Schritt 2. Umrechnung des Volumenstroms in m³/s
Einheitenumrechnung erfolgt durch Multiplikation des eingegebenen Volumenstroms q mit dem Umrechnungsfaktor k nach m3/s für die gewählte Einheit.
Q = q · k
- m³/h: k = 0.0002777778 (1/3600).
- L/s: k = 0.001 (1 L = 0.001 m³).
- L/min: k = 0.0000166667 (0.001/60).
- m³/s: k = 1.
- m³/min: k = 0.0166667 (1/60).
Schritt 3. Strömungsgeschwindigkeit
Grundformel verknüpft Volumenstrom und Querschnittsfläche. Die Geschwindigkeit v ergibt sich in m/s.
v = Q / S
Rundung erfolgt auf 0.01 m/s.
So interpretieren Sie das Ergebnis
Für Wasser werden häufig Richtwerte von etwa 0.3-1.0 m/s für ruhigere Systeme und 0.6-2.0 m/s dort verwendet, wo höhere Druckverluste zulässig sind. Bei zu hoher Geschwindigkeit steigen in der Regel Geräuschentwicklung und Druckverluste. Bei zu niedriger Geschwindigkeit kann die Selbstreinigung schlechter werden und es kann schwieriger sein, die erforderliche Zirkulation zu erreichen.
Für Luft in der Lüftung sind häufig Richtwerte von 2-5 m/s für Abzweige zu Räumen und 4-8 m/s für Hauptkanäle. Bei höheren Geschwindigkeiten nimmt die Geräuschentwicklung meist zu und die akustischen Anforderungen werden strenger. Für eine genaue Bewertung werden zusätzlich Druckverluste berechnet und zulässige Geräuschpegel überprüft.
Für Gase hängen typische Werte von Druck, zulässigen Verlusten und Sicherheitsanforderungen ab. Diese Berechnung ist als erste Kontrolle hilfreich, für die Auslegung sind jedoch in der Regel Druckverlustberechnungen und die Prüfung der Betriebsbedingungen der Anlagen erforderlich.
Zugehörige europäische Normen und Dokumente
- EN 806 „Anforderungen an Trinkwasserinstallationen innerhalb von Gebäuden“.
- EN 16798 „Energieeffizienz von Gebäuden. Lüftung von Gebäuden“.
- EN 12599 „Lüftung von Gebäuden. Prüfverfahren und Messmethoden bei der Übergabe von Lüftungs- und Klimaanlagen“.
- EN 13480 „Metallische industrielle Rohrleitungen“.
- ISO 5167-1 „Durchflussmessung von Fluiden mittels Druckdifferenzgeräten in voll durchströmten Rohrleitungen mit kreisförmigem Querschnitt“.
FAQs
Warum wird die Geschwindigkeit als v = Q / S berechnet?
Der Volumenstrom Q zeigt, welches Volumen in 1 Sekunde durchströmt. Die Fläche S ist der Querschnitt, durch den die Strömung fließt. Durch Division erhalten Sie die mittlere Strömungsgeschwindigkeit in m/s.
Was ist der Unterschied zwischen mittlerer Geschwindigkeit und der Geschwindigkeit in der Mitte?
In einer realen Strömung ist die Geschwindigkeit über den Querschnitt nicht gleichmäßig. In der Mitte ist sie meist höher, nahe der Wand niedriger. Der Rechner liefert die mittlere Geschwindigkeit, die sich für eine erste Abschätzung und eine vorläufige Dimensionierung eignet.
Was beeinflusst die Geschwindigkeit im Rundrohr stärker, Volumenstrom oder Durchmesser?
Die Geschwindigkeit ist direkt proportional zum Volumenstrom. Beim Kreisquerschnitt ist die Fläche proportional zu D², daher senkt schon eine kleine Erhöhung des Durchmessers die Geschwindigkeit bei gleichem Volumenstrom spürbar.
Warum kann die Geschwindigkeit in einem rechteckigen Kanal bei gleichem Volumenstrom unterschiedlich sein?
Die Geschwindigkeit hängt nur von der Querschnittsfläche ab. Unterschiedliche Kombinationen A×B ergeben unterschiedliche Flächen S. Deshalb ändert sich bei gleichem Volumenstrom Q die Geschwindigkeit.
Kann man allein anhand der Geschwindigkeit bestätigen, dass die Dimension richtig gewählt ist?
Die Geschwindigkeit ist ein schneller Richtwert, die endgültige Dimensionierung wird jedoch üblicherweise über Druckverluste und Geräuschpegel verifiziert. Bei Lüftungsanlagen und Rohrleitungen werden häufig zusätzlich Reibungsverluste und Einzelwiderstände berechnet.