Bremsende Reifen (im Winter) – Reifenheizung, aber wie?

Man könnte den Einfluss der Reifentemperatur ganz einfach testen, indem ma die Reifen durch eine Schüssel mit 40°C warmen Wasser kurz laufen lässt und dann die Leistung misst (oder einen Rolltest macht). Ich kann das leider nicht machen, da meine Teststrecke ein paar km entfernt ist und dort kein Stromanschluss ist.
 
Vielleicht können mir physisch Bewanderte mal vorrechnen, wieviel Leistung man bräuchte, um einen Reifen in einem fast geschlossene Radkasten auf Sommertemperaturen zu bekommen?
Hier mal die nötigen Materialparameter dafür: Die Leitfähigkeit von Karbonlaminaten quer zur Faserrichtung liegt offenbar zwischen 0,5 und 1 W/(K*m) (diesen Quellen nach: klick, klick). Das bedeutet, durch einen Quadratmeter Karbonlaminat von 1mm Dicke geht ein halbes bis ein ganzes Kilowatt durch, wenn die Temperaturen links und rechts davon sich um 1°C unterscheiden!
Luft hat eine Dichte von 1,2-1,3 kg/m^3 und eine Wärmekapazität von ca. 1 kJ/(kg*K), d.h. wenn Du pro Sekunde einen Kubikmeter Luft durch um 1 K kältere Luft ersetzt, transportierst Du 1,2-1,3 kW Wärme weg. Das ist einerseits unten am Radkastenschlitz relevant, wo in Bewegung immer ein gewisser Luftaustausch stattfindet, und andererseits für den Wärmetransport im Radkasten (das Rad rührt die Luft im Radkasten ja ständig um, und das ist angesichts der sehr schlechten Wärmeleitfähigkeit von Luft der wesentliche Wärmetransportmechanismus).

Die Radkastenwand allein hätte, wenn man mit 55 cm Durchmesser und 3 mm Dicke rechnet, eine Leitfähigkeit von 40-80 W/K (pro Radkasten), und wenn die den größten Wärmewiderstand im System hat, landest Du für 10 K Temperaturunterschied bei ca. 1 kW Heizleistung. Aber ich habe nur eine sehr grobe Vorstellung davon, wie gut die Luft im Radkasten verquirlt und ausgetauscht wird. Durch den Radkastenschlitz geht sicher nicht ein Kubikmeter pro Sekunde durch (die resultierende Windstärke müsste man auf der Fujita-Skala suchen), aber dass da 5-10 W/K abfließen, kann ich mir gut vorstellen. Allein das ist eigentlich schon zu viel, um durch Walkarbeit die Reifentemperatur nennenswert anzuheben, denn für 10 K Temperaturunterschied und zwei Räder sind das 100-200W.

Edit: Wenn Du warme Luft in den Radkasten bläst, werden die Wärmeverluste über die Wand ansteigen - es sei denn Du schaffst es, die Luft gezielt an den Reifen zu bringen und dort auf Reifentemperatur abzukühlen, bevor sie sich im Radkasten verteilt. So aus dem Bauch heraus würde ich erwarten, dass die Luft zu gut durchgemixt wird und damit die Wandverluste zu hoch sind, um die Reifentemperatur um mehr als 5°C anzuheben, auch wenn Du da 400W reinbläst.
 
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Liegt wohl eher am erhöhten Luftwiederstand bei kälteren Temperaturen als an den Reifen selbst! Kältere Luft hat höhere Dichte und somit erhöhten Wiederstand beim Verdrängen...
Eher nicht. Die Luftdichte nimmt von 30°C auf 0°C um ca. 11% zu, und entsprechend sollte der Luftwiderstand um 11% zunehmen. Man spürt aber eine deutlich stärkere Erhöhung des Fahrwiderstands.
Nach meiner Erfahrung geht von 15 bis 5 Grad meine Marsch-Geschwindigkeit um ca. 5kmh runter.
Laut Kreuzotter sollte es wegen der Luftdichte nur ca. 0.5 km/h sein. Sind also wohl v.a. die Reifen.
Aber hinten ist keine Redundanz. Platzer versauen die Bilanz erheblich. Also Bremsanker mit Foss. Und dem schreibe ich im Winter die größte Bremswirkung zu. (Kann mir gerne einer sagen, wieviel da liegen bleibt).
Du willst also einen pannensicheren Reifen, der trotzdem schnell ist. AFAIK ist das Problem bei Pannenschutz, dass dieser durchstichfeste Kunststoff bei Kälte ziemlich steif wird. Aber vielleicht braucht man das ja nicht? Wenn du gelegentliche Pannen in Kauf nimmst und „nur“ Reifenplatzer vermeiden willst, dann nimm einen Reifen ohne Pannenschutzeinlage, der aber eine solide Karkasse hat, bzw. deutlich mehr Druck aushält als zum normalen Fahren gebraucht wird. So, dass aus einem Loch nicht schlagartig ein langer Riss wird. Keine Ahnung, welcher Reifen das am besten erfüllt – aber vielleicht ist der G-One gar nicht so schlecht, weil man ihn mit wenig Druck fährt.
Ein Mensch der mit 100W in die Pedale tritt dürfte so um 300-400w Abwärme erzeugen.
Ich habe gelesen, dass Muskelfasern einen Wirkungsgrad von bis zu 30% haben, aber die gesamte Tretmuskulatur dann nur noch von ca. 25%, und wenn man den Grundumsatz dazu rechnet, kommt man auf maximal ca. 20% Wirkungsgrad. D.h. 400 W ist eher der Mindestwert.
 
Wie wäre es mit einer kleinen Reibrollenantrieb im Winter, mit dem man die 10 Watt Mehrleistung leistet. Kostet vielleicht 20 Watt elektrisch. (Wobei man bei dem hypothetischen Wirkungsgrad jeden beliebigen ungeeigneten Motor einsetzten kann.)
Der Akku dazu ist schnuckelig klein und wiegt auch fast nichts.
Das ist halt nicht legal...
 
Moin!

Luft hat eine Dichte von 1,2-1,3 kg/m^3 und eine Wärmekapazität von ca. 1 kJ/(kg*K), d.h. wenn Du pro Sekunde einen Kubikmeter Luft durch um 1 K kältere Luft ersetzt, transportierst Du 1,2-1,3 kW Wärme weg.

Hm, ich glaube, das kann nicht ganz stimmen, sonst würde man mit seiner Abwärme das Velomobil im Winter ja nie warmkriegen.

Könnte es sein, daß das in Deiner Quelle angegebene k für eine Materialprobe angegeben ist, die zwischen zwei Metallplatten liegt?

Bei der Kombination Luft-CFK-Luft müßte man dann andere Wärmeübergangskoeffizienten verwenden.

In meinem "Taschenbuch der Physik" von Kuchling finde ich zum Wärmeübergangskoeffizienten alpha,:

Geschlossene Räume: Luft an
- Innenseite der Wand: 8,1 W/(m^2 * K)
- Außenseite der Wand: 23 W/(m^2 * K)
- bei Sturm bis zu: 116 W/(m^2 * K)

Luft längs ebener Wände:
- polierte Oberfläche:
-- (v <= 5 m/s): 5,6 + 4 * v/m s^-1 * W/(m^2 * K)
-- (v > 5 m/s): 7,52 * (v/m s^-1) ^0,78 * W/(m^2 * K)

Dabei gilt Q = alpha * A * t * Delta T.

Außerdem gilt:

1/k = 1/alpha1 + 1/alpha2 + 1/lambda

Wenn ich einfach mal das K aus Deiner ersten Quelle als lambda lese, komme ich für v = 10 m/s dann zum Beispiel auf:

1/k = 1/(45 W/(m^2 * K)) + 1/(8,1 W/(m^2 * K)) + 1/(500 W/(m^2 * K)) = 1/(6,8 W/(m^2 * K))

Du verlierst durch einen m^2 Außenfläche pro 1 K Temperaturdifferenz dann also etwa 6,8 W. Könnte so Pi mal Daumen in der richtigen Größenordnung liegen, glaube ich.

Tschüs!

Hein
 
. D.h. 400 W ist eher der Mindestwert.
Wirksamer als verloren gehende Luft zu beheizen, die dann den Reifen wärmen soll, ist Strahlungsheizung mit möglichst hoher Temperatur.
Also mit Propan + Keramik-Flächenstrahler den Reifen einheizen!
Mit der 5kg Flasche kommst Du schon ne ganze Ecke weit und irgendwofür müssen die neuen Flüssiggas-Terminals in Brunsbüttel (für die US-Importe) doch gut sein ;-)
 
Hm, ich glaube, das kann nicht ganz stimmen, sonst würde man mit seiner Abwärme das Velomobil im Winter ja nie warmkriegen.
Das ist ein auffallend guter Einwand. Hast zwar mit dem Luftaustausch die falsche Komponente zitiert, aber für den Wärmeverlust über die Wand ist das ein guter Referenzpunkt, den man zur Plausibilitätsprüfung hernehmen kann.
Könnte es sein, daß das in Deiner Quelle angegebene k für eine Materialprobe angegeben ist, die zwischen zwei Metallplatten liegt?
So könnte man diesen Wert zumindest messen. Es ist der Teil, der den Durchgangswiderstand des Laminats bestimmt.
Ich bin großzügig davon ausgegangen, dass beiderseits davon turbulente Strömung vorliegt und der Wärmeübergang dort schneller ist als der Wärmedurchgang durch den Festkörper. Aber das ist wohl nicht erst bei Metallblechen falsch, sondern auch hier schon: bei 36 km/h (10 m/s) ist die "Leitfähigkeit" von der Laminatoberfläche in die freie Luft 7,52 * 10^0,78 = 45 W/m^2*K, also um mehr als den Faktor 10 geringer als der Widerstand von 1 mm dickem Laminat (und immer noch ca 4-5x geringer als bei 3 mm Laminatdicke) - könnte man sich also überlegen, ob man das nicht doch berücksichtigt. :oops: Für die Innenseite würde ich mit deinem Wert für Wandaußenseite rechnen (innen im Haus ist die Luftbewegung doch etwas geringer als im Radkasten).
Gibt zusammen einen Wert um 14 W/(K*m^2), oder für die oben beschriebene Außenwand eines Radkastens ca. 3,3 W/K.
 
gefüllt mit heißer Luft: Tadaa, Problem gelöst :p
Besser noch mit warmer Milch, mehr Wärmekapazität und die dichtet dann besser ;)
Warum ist es eigentlich so schwer zu akzeptieren, dass im Winter alles ein wenig langsamer geht? Dann fährt man fünf min. früher los und gut ist.
Frag ich mich auch. Oder besser, warum nicht einfach 20min früher los, dann kann ich auch unser Pedelec mit 2 Marathönern nehmen...
Ich glaub 2x 20min kann ich locker im Forum einsparen!
Ich verbrauche dann bestimmt aber 500wh Zusatz-
Epower :eek:
Drahtreifen aufziehen und großzügig aus dem Lichtakku bestromen. Prinzip Heckscheibenheizung.:D Im Ernst jetzt: Fahrradreifen anwärmen im Winterbetrieb, um von A nach B zu radeln? Formel 1 Technik mit 30 km/h Schnitt? Sorry, das ist Schmarren. Da bringt Motortuning, dito Training!, sicher mehr, wenn der/die Fahrer/-in nicht komplett austrainiert ist.
Doch, isser, gewissermaßen. Aber warum tunen Rennradfahrer überhaupt ihre "Renn-Maschinen"?
Realistischer wäre es vielleicht, Heizdrähte auf die Reifenflanken zu kleben
Warum an Flanken? Dachte die Laufflache braucht die Wärme, weil da auch der bremsende Pannenschutz ist. Idealeweise wurde ich Die warmmachen wollen. Reibrolle zum Bremsen hinten klingt nach guter Idee.
Nur wie krieg ich die Wärme bei 45
auf Reifen - ohne das es bremst?

Stelle mir gerade vor, wenn die Polizei mich nach Motor fragen Und sehen die Reibrolle. Und ich sage: "Das ist nicht, das wonach es aussieht. Das ist nur zum Heizen..."


Aha 250W Heizleistung um 10 W mehr Antriebsleistung zu bekommen. Kein Wunder sprechen wir vom Klimawandel :whistle:
Klingt absurd. Ist es auch.
Aber als Lachgasersatz für Velomobile bestimmt geil :D
[DOUBLEPOST=1545146390][/DOUBLEPOST]
Ist sicher nicht viel, aber könnte evtl. auch erklären, warum jemand im Winter langsamer fährt.
Ich habe ja noch keine Messkurbeln, möglich, das das auch im Winter dazukommt. Bei dem Einen mehr, und bei dem Anderen weniger.
 
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Was mich eben noch am G-One stört, das er durch seinen Pannenschutz im Winter langsamer werden soll. Wieviel eigentlich?
Dafür wäre sein Profil besser geeigneter für Wärmeaustausch durch Luft und weniger durch Kontakt als ein Slick wie der ProOne.

Das ganze macht sicher nur Sinn bei trockener Straße, bei Nässe muss man wohl mit der Verlangsamung leben. Schlechte Sicht durch Regen und Salzgischt hält mich sowieso vom "Rasen" ab.

Also als Kompromiss dachte ich: erwärmte Luft auf gekapselten G-One. Und wenns nur nen halben Km/h bringt, Hauptsache legal.

Also falls jemand meint, die Spitze der Aerodynamik ist erreicht...
 
Einen Heizdraht zwischen Reifeninnenseite und Schlauch. dann mit dem Kabel durch das Ventilloch zur Nabe und dann weiter überlegen wie weiter. Akku anschliessen. Fertig;)
 
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Bei den üblichen Geschwindigkeiten und zu übertragenden Kräften eines VM nimmt der Reifen einfach die Temperatur der Fahrbahn an, da könnt Ihr heizen wie ihr wollt:D.
[DOUBLEPOST=1545169124][/DOUBLEPOST]Wers nicht glaubt kann ja mal auf der Rolle fahren und die Reifentemperatur messen, einmal normal und einmal nur den Reifen mit Heizlüfter heiß angeblasen.
 
Das einfachste Mittel, die Reifen auf Betriebstemperatur zu bringen ist ein ordentlicher Burnout. :):whistle:
 
Moin!

Bei den üblichen Geschwindigkeiten und zu übertragenden Kräften eines VM nimmt der Reifen einfach die Temperatur der Fahrbahn an, da könnt Ihr heizen wie ihr wollt:D.

Andrerseits: Wenn ich mit Schuhen mit Gummisohlen auf der Fahrbahn stehe, dann nehmen meine Füße nicht die Temperatur der Fahrbahn an, weil mein Körper erfolgreich nachheizt.

Tschüs!

Hein
 
@Christoph Moder: der Wirkungsgrad einer Muskelfaser liegt um die 50%. Also sehr sehr gut für eine "Maschine" die auf Raumtemperatur ihre Energie aus dem verbrennen chemischer Stoffe gewinnt. Der, beim Radfahren, angegeben biomechanische Wirkungsgrad von 21-25% ist bereits der Gesamtwirkungsgrad. Also vom Energiegehalt des Essens bis zur Leistung auf der Pedale.
 
@Christoph Moder : Gute PKW Diesel erreichen beinahe 40%. Aber nur im Bestpunkt. Unsere Muskeln scheinen einen viel weiter nutzbaren "Bestpunkt" zu besitzen.
Aber danke für den Link, dann kann ich die Info bezüglich 50% streichen und 30% in die "Datenbank" (Aka Gehirn) legen.
Umso erstaunlicher das der Brutto-Gesamtwirkungsgrad aufm Rad bei gut trainierten Menschen bei 22-25% liegt:
Schaust du hier

PS. die kleine Studie zeigt auch warum man sich meist bei einer bestimmten Drehzahl einpendelt (mehr oder minder automatisch) : Da liegt der beste Wirkungsgrad des eigenen Körpers. Und das man bei Ermüdung langsamer kurbelt hängt auch damit zusammen : Es steigen mehr schnelle Muskelfasern "aus", dadurch verschiebt sich das Wirkungsgradoptimum zu niedrigeren Drehzahlen.
Und auch sehr beeindruckend: Der Nettowirkungsgrad beim laufen beträgt bis 50%! (durch Energiespeicherung potentieller und kinetischer Energie in Sehnen und Co.) Da hat die Evolution schon was tolles zusammengeschraubt.
 
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Um die allgemeine und Universale Bedeutung aller sehr wichtigen Informationen in diesem Faden für allen Fahrrad und abgeleitete Fahrzeuge Fahrende Bürgern in der Welt mit ausreichende Luft in den Reifen und Gehirn für immer zu öffnen, schlage ich vor, trotz der fast tadellosen Schönheit der Deutschen Sprache, auf Englisch fortzufahren, um deshalb allen Wissen, Einsicht und Bewusstsein von dieses perfektioniertes Forum des Velomobiles für aller Internationale zukünftigen Generationen aller Kulturen des einzigen natürlichen Lebensraums des Menschen im gesamten Universum innen die Ewigkeit zu garantieren.

Yes we can.......
 
Ehrlich gesagt, hatte ich auch die 25% Wirkungsgrad im Hinterkopf, als mir die Idee mit der Abwärmenutzung kam. Ist natürlich auch wieder schön, das der Mensch nicht soooon schlechter Motor ist.

Bei den üblichen Geschwindigkeiten und zu übertragenden Kräften eines VM nimmt der Reifen einfach die Temperatur der Fahrbahn an, da könnt Ihr heizen wie ihr wollt
Glaub schon, das die Umgebungstemperatur einen relevanten Anteil bei der Reifentemperatur hat.
Aber auch, das ein Slick mehr von der Straßenwärme annimmt als ein Profilreifen.
Also nach Deiner Meinung die Straße unmittelbar vor dem Reifen mit ein 250w Laser vorheizen? :cool:
 
Via Infrarot-Heizung oder geeignetem Propangasbrenner kann man schon den Reifen direkt beheizen. Alternativ kann man auch ein wenig Metallpulver einvulkanisieren und es per Microwelle machen. Ist halt nur die Frage wieviel Energie ich da verbraten muss, damit auf der Straße noch eine Kleinigkeit ankommt. Vor allen Dingen ist das nicht so banal, wie eine ordinärer E-Motor zur Unterstützung, da wären wir ja nicht über die erste halbe Seite hinausgekommen:D.
 
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