Massenstromdichte-Umrechner
Rechnen Sie Massenstromdichte zwischen kg/m²·s, g/cm²·s, kg/m²·h, lb/ft²·s und lb/ft²·h um. Geben Sie einen Wert ein und wählen Sie dann die Ausgangs- und Zieleinheit.
Massenstromdichte zwischen Einheiten umrechnen
Formel für die Massenstromdichte
Wobei gilt:
- \(v_{\mathrm{from}}\) — die eingegebene Massenstromdichte in der gewählten Ausgangseinheit.
- \(v_{\mathrm{to}}\) — die umgerechnete Massenstromdichte in der gewählten Zieleinheit.
- \(f_{\mathrm{from}}\) und \(f_{\mathrm{to}}\) — Faktoren, die jede gewählte Einheit in kg/m²·s umrechnen.
Der Umrechner bringt den eingegebenen Wert zunächst in die Einheit kg/m²·s und teilt ihn dann durch den Faktor der Zieleinheit. Dadurch wird nur die Einheit geändert, nicht die physikalische Massenstromdichte.
Massenstromdichte – Rechenbeispiel
Beispiel: der Standardwert 5 kg/m²·s soll in g/cm²·s umgerechnet werden. Ein g/cm²·s entspricht 10 kg/m²·s, also hat die Zieleinheit den Faktor 10.
\[v_{\mathrm{to}}=5\times\frac{1}{10}=0.5\ \mathrm{g/(cm^{2}\cdot s)}\]
Ergebnis: 5 kg/m²·s = 0,5 g/cm²·s.
So verwenden Sie den Rechner
- Geben Sie im Feld Wert der Massenstromdichte eine nicht negative Zahl ein. Geben Sie nur die Zahl ein; die Einheit wählen Sie separat.
- Wählen Sie im Menü Von-Einheit die Einheit dieser Zahl.
- Wählen Sie im Menü Nach-Einheit die gewünschte Einheit.
- Lesen Sie das Ergebnis unter Umgerechnete Massenstromdichte ab. Die Einheit wird neben der Zahl angezeigt.
Die Standardeinstellung rechnet von kg/m²·s nach g/cm²·s um. Sie können die Richtung auch umkehren oder in beiden Menüs dieselbe Einheit wählen, um einen eingegebenen Wert zu überprüfen.
Was Massenstromdichte bedeutet
Die Massenstromdichte beschreibt, wie viel Masse in einer gegebenen Zeit durch eine Fläche tritt. Für eine Strömung, die gleichmäßig und senkrecht zu einer Oberfläche verläuft, ergibt sie sich aus dem Massenstrom geteilt durch die Fläche: \(j_m=\dot m/A\). Wenn beispielsweise jede Sekunde 2 kg durch jeden Quadratmeter strömen, beträgt die Massenstromdichte 2 kg/m²·s. Die Einheit umfasst sowohl Fläche als auch Zeit; kg/m²·h beschreibt also eine Rate pro Stunde und nicht pro Sekunde.
Diese Größe ermöglicht den Vergleich von Strömungen durch Flächen unterschiedlicher Größe. Sie ist nützlich für Membrantransport, Filtration, Verdunstung, Fluidströmung und andere Stofftransportprobleme. Sind eine gleichmäßige Massenstromdichte und die zugehörige Fläche bekannt, ergibt ihr Produkt den gesamten Massenstrom. Die Division durch die Fläche macht deutlich, ob ein größerer Gesamtfluss auf intensiveren Transport zurückgeht oder lediglich auf eine größere Oberfläche.
Interpretieren Sie das umgerechnete Ergebnis als dieselbe Rate pro Flächeneinheit, nur in einer anderen Einheit ausgedrückt. Ein kleinerer Zahlenwert bedeutet nicht, dass weniger Material transportiert wird: 0,5 g/cm²·s und 5 kg/m²·s beschreiben dieselbe Massenstromdichte. In der thermischen Analyse misst die ähnlich benannte Wärmestromdichte dagegen den Energietransport pro Fläche und Zeit und kann nicht direkt in eine Massenstromdichte umgerechnet werden.
Umrechnungsfaktoren und praktische Grenzen
Die Tabelle zeigt die Faktoren, die dieser Rechner verwendet. Multiplizieren Sie einen Wert mit seinem Faktor, um ihn in kg/m²·s auszudrücken; dividieren Sie einen Wert in kg/m²·s durch den Faktor, um ihn in der aufgeführten Einheit auszudrücken.
| Einheit | Faktor zu kg/m²·s |
|---|---|
| kg/m²·s | 1 |
| g/cm²·s | 10 |
| kg/m²·h | 1/3600 |
| lb/ft²·s | 4.88243 |
| lb/ft²·h | 4.88243/3600 |
Die Umrechnung von Pfund in Kilogramm und von Quadratfuß in Quadratmeter wird hier durch den gerundeten Faktor 4,88243 dargestellt. Das angezeigte Ergebnis wird auf höchstens acht Dezimalstellen gerundet, daher können sehr kleine umgerechnete Werte als null erscheinen, und wiederholte Umrechnungen geben möglicherweise nicht jede Stelle wieder. Verwenden Sie zusätzliche Genauigkeit, wenn eine Berechnung empfindlich auf kleine Unterschiede reagiert.
Die Eingabe akzeptiert null oder positive Werte. Ein vorzeichenbehafteter Fluss kann nützlich sein, wenn die Richtung eine Rolle spielt, aber dieser Umrechner akzeptiert keine negativen Eingaben und legt keine Richtung senkrecht zur Oberfläche fest. Er bietet auch keine Einheit mg/cm²·min an; wählen Sie eine der fünf in den Menüs angezeigten Einheiten. Bei nicht gleichmäßiger Strömung steht eine einzige Massenstromdichte nur für den Punkt oder Flächenmittelwert, auf den sie sich bezieht. Um den Gesamtfluss durch eine Fläche mit variierendem Fluss zu bestimmen, berücksichtigen Sie, wie sich der Fluss über diese Fläche ändert, statt einen lokalen Wert mit der gesamten Fläche zu multiplizieren.
Häufig gestellte Fragen
Wie rechne ich lb/ft²·h von Hand in kg/m²·s um?
Multiplizieren Sie mit 4,88243, um Pfund pro Quadratfuß in Kilogramm pro Quadratmeter umzurechnen, und teilen Sie dann durch 3.600, um die Rate pro Stunde in eine Rate pro Sekunde umzuwandeln. Zum Beispiel entspricht 2 lb/ft²·h etwa \(2\times4.88243/3600=0.00271246\) kg/m²·s. Der Pfund-und-Fuß-Faktor ist gerundet, das Ergebnis ist also näherungsweise.
Was ist eine normale oder gute Massenstromdichte?
Es gibt keinen universell guten Wert. Ein sinnvoller Zielwert hängt vom Material, dem Prozess, den Betriebsbedingungen und der Fläche ab, auf die sich der Fluss bezieht. So kann etwa die Leistung einer Membran anhand einer vorgegebenen Durchsatz- und Trennanforderung bewertet werden, während eine Verdunstungsrate stark von Temperatur und Luftbewegung abhängt. Vergleichen Sie Werte nur, wenn ihre Einheiten, Messbedingungen und Flächendefinitionen übereinstimmen.
Wie rechne ich mg/cm²·min um, wenn diese Einheit nicht in der Liste steht?
Rechnen Sie sie zunächst in kg/m²·s um und verwenden Sie dann kg/m²·s als Eingabeeinheit. Ein Milligramm sind \(10^{-6}\) Kilogramm, ein Quadratzentimeter sind \(10^{-4}\) Quadratmeter und eine Minute sind 60 Sekunden. Multiplizieren Sie daher einen Wert in mg/cm²·min mit \(1/6000\), um kg/m²·s zu erhalten.
Warum wird beim Umrechnen eines Flusses pro Sekunde in einen Fluss pro Stunde die Zahl mit 3.600 multipliziert?
Ein Wert pro Stunde zählt die Masse, die in 3.600 Sekunden dieselbe Fläche durchquert, daher ist sein Zahlenwert 3.600-mal so groß wie der Wert pro Sekunde. So entspricht zum Beispiel 0,01 kg/m²·s genau 36 kg/m²·h. Die umgekehrte Umrechnung dividiert durch 3.600. Die Änderung der Zeiteinheit ändert nichts an der physikalischen Strömung.
Wie hängt die Massenstromdichte mit der Strömungsgeschwindigkeit zusammen?
Für ein Fluid einheitlicher Dichte, das senkrecht zu einer Oberfläche strömt, ist die Massenstromdichte gleich der Dichte multipliziert mit der zur Oberfläche senkrechten Geschwindigkeitskomponente: \(j_m=\rho v_n\). Die Dichte muss in kg/m³ und die Geschwindigkeit in m/s angegeben sein, damit sich kg/m²·s ergibt. Tritt die Strömung schräg ein, überschätzt die Verwendung der vollen Geschwindigkeit statt der senkrechten Komponente den Fluss.
Kann ich Massenstromdichte in Stoffmengenstromdichte umrechnen?
Ja, wenn Sie die molare Masse der Substanz kennen, deren Massenstrom gemessen wird. Teilen Sie ihren Massenstrom in kg/m²·s durch ihre molare Masse in kg/mol, um mol/m²·s zu erhalten. Verwenden Sie für ein Gemisch den Massenstrom der jeweiligen Komponente; ein Gesamt-Massenstrom des Gemisches allein bestimmt nicht die Stoffmengenstromdichte jeder Komponente.
Welche Fläche soll ich bei der Berechnung des Flusses durch eine poröse Membran verwenden?
Verwenden Sie die Fläche, die in der Messung oder dem Leistungsstandard vorgegeben ist, mit dem Sie vergleichen. Der Fluss wird oft auf die freiliegende, projizierte Fläche der Membran bezogen, nicht auf die viel kleinere offene Porenfläche. Wird derselbe Massenstrom durch unterschiedliche Flächendefinitionen geteilt, ergeben sich unterschiedliche Flusswerte, obwohl der Gesamtfluss unverändert bleibt.