AW: Luftdruck nach der Fahrt reduzieren ?
Mit meinem Halbwissen aus nun 7 Sem Maschbaustudium könnten wir ja die Bernoulli-Gleichung ansetzten. Stationärer Strömungsprozess mit laminarer Strömung, wobei die Schlauchwand eine Drossel darstellt, da die Luft adiabat und reibungsfrei vom Innendruck auf Umgebungsdruck entspannt wird.
Strömungsgeschwindigkeit im Inneren nährungsweise Null. Änderung der potentiellen Energie ebenfalls vernachlässigbar, da keine Höhenunterschiede.
Somit ergibt sich für die Ausstromgeschwindigkeit der Luft:
w2 = sqrt[(Reifeninnendruck-Umgebungsdruck)*2/Luftdichte]
Die Luftdichte ist nicht konstant, da Luft kompressibel ist.
Bei Reifeninnendruck: Dichte = Reifeninnendruck/(Gaskonstante Luft*Temperatur) = 9,348 kg/m3 (8 bar, 298,15 K)
Bei Umgebungsdruck: Dichte = Umgebungsdruck/(Gaskonstante Luft*Temperatur) = 1,184 kg/m3 (1 bar, 298,15 K)
--> Ausströmgeschwindigkeit = 3,28 m/s !!!
Massenstrom Luft = Dichte*Ausströmgeschwindigkeit*Schlauchoberfläche.
Ich nehme für die Mantelfläche einen Schlauchdurchmesser von 25 mm an, Reifenumfang 640 mm. (Etwas über Felgendurchmesser = 622 mm)
Mantelfläche = Pi*0,64m*Pi*0,025m = 0,158 m^2.
Massenstrom Luft (bei Umgebungsdruck) = 1,184 kg/m^3*3,28 m/s*0,158 m^2 = 0,615 kg/s
Luftmasse im Reifen = 9,348 kg/m^3*Pi*0,64m*Pi*(0,025m/2)^2 = 0,00923 kg
Folglich fällt unser Reifendruck innerhalb 0,015 s von 8 bar auf 1 bar.
Was sind die Schlussfolgerungen?
1. Ein Fahrradschlauch wird durch eine adiabate, reibungsfreie Drossel nur unzureichend approximiert. Es empfiehlt sich einen Materialabhängingen Faktor für den Grad der Drosselung einzuführen. Dieser Faktor wäre durch eine Versuchsreihe zu bestimmen.
2. Auf Weiteres sollte man durch eine Sicht und Tastprüfung vor Inbetriebnahme des Zweirades prüfen, in wie fern noch ein sicherer Betrieb möglich ist. Gefahren ergeben sich inbesondere im Betrieb, da das Fahrergewicht den Innendruck erhöht und somit das Ausströmen der Luft beschleunigt. 0,015 s Druckausgleichszeit als erste theoretische Abschätzung lassen Prüfintervalle von 10-30s gereichtfertigt erscheinen, bis endgültige Vorhersagemodelle mit gesicherten Zahlen verfügbar sind.
3. Ingenieure können dein größten Mist erzählen, solange sie ihn mit Zahlen beweisen können und alle mit Fachausdrucken verwirren.