Projekt : thermische Messung der absoluten Verlustleistung in Reifen

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Konzept: Bestimmung der Verlustleistung über Temperaturmessungen

2 Methoden für die Interpretation von gemessener Temperatur(verteilung) :

1. experimentelle Bestimmung der für den Energietransport in und aus Reifen verantwortlichen Mechanismen und Parameter, quantitativ.
2. Bestimmung der Temperaturverteilung für bekannte (elektrisch) eingebrachte Leistung und gemessene Umgebungsparameter.
Das nennt sich auch Kalibrierung [nachträglich eingefügt]

Vergleichende Messungen sind dann viel einfacher.

Methode 1 ist sehr aufwendig, und diskursiv wohl nicht für ein Forum geeignet. Deswegen: Zuerst Methode 2


Reifen: Kojak 406 mm, weil schon vorhanden
DAQ: Arduino, mobil, nabennah montiert
Heizfolie und T-Sensoren zwischen Mantel und Schlauch
Temperaturmessung: NTC Thermistoren , auch berührungslos über Thermopile-Se
 
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OK, ich verstehe bei Methode 2. nur Scheunentor?

Du willst eine bekannte Wärmemenge in den Reifen einbringen und dann die Temperatur messen? Welche Erkenntnisse versprichst Du dir davon?
 
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Mich würd's wundern, wenn da eine brauchbare Messung erreichbar ist.

@ottaxel :
Magst Du vielleicht kurz darstellen, warum Du hier brauchbare Ergebnisse erwartest?
Die wenige Watt Unterschied auf diese relativ große Fläche vernünftig auflösen und nicht wegen unvermeidbarer Störgrößen komplett daneben liegen?

Gruß, Harald
 
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Mich wurde es auch sehr wundern wenn hier was nutzliches rauskommt. Vielliecht lasst sich messen wieviel warme mann reinstecken muss, damit der Reifen sich um 2 grad erwarmt. Moglich auch noch wie lange es dann dauert bis diese warme wieder weg ist. Was sagt mir das uber die Rollwiederstand? Und wie lasst sich kontrolieren ob die Ahnahmen stimmen?
 
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@ottaxel :
Magst Du vielleicht kurz darstellen, warum Du hier brauchbare Ergebnisse erwartest?
Die wenige Watt Unterschied auf diese relativ große Fläche vernünftig auflösen und nicht wegen unvermeidbarer Störgrößen komplett daneben liegen?
@ottaxel :
Da ich auf die erste Frage anscheinend keine Antwort bekomme:
Vielleicht magst Du Deine Gedanken mit uns teilen, wie Du den Einfluss der Sensorik zwischen Mantel und Schlauch auf die Walkarbeit berücksichtigen willst...
 
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Vielliecht lasst sich messen wieviel warme mann reinstecken muss, damit der Reifen sich um 2 grad erwarmt.
Genau das wird der Zweck sein. Im Vorversuch stammt die Wärme aus einer Heizung, im Rollversuch aus dem "Durchkneten" des Reifens.
Das zentrale Problem sehe ich in der Verteilung der "Wärmequellen" im Reifen. Die Flanke ist dünn, eine Heizleistungsdichte von 100W/m^2 wird dort zu weniger Temperaturerhöhung führen als in der Lauffläche, egal ob die Wärmequelle zwischen Schlauch und Reifen liegt (wie im Vorversuch mit der Heizfolie) oder mitten im Reifen (wie beim Rollen unter Last). Aber das könnte man grundsätzlich noch erfassen, indem man genug Temperaturmessstellen mit verschiedenen Abständen zum Felgenhorn anbringt, am besten auch welche am Felgenband und wenn möglich in der freien Luft im Schlauch (durch einen zweiten Ventilstutzen?) Wie man mit der Verteilung der Heizleistung über die Dicke der Reifenwand umgeht, ist mir noch überhaupt nicht klar. Wärme, die zwischen Schlauch und Reifen entsteht, hat einen längeren Weg nach draußen und einen kürzeren Weg zum Temperatursensor als Wärne, die irgendwo in der Mitte der Reifenwand entsteht.

Was für eine Temperaturverteilung ist eigentlich zu erwarten? Nach draußen wird's sicherlich systematisch kälter. Und entscheidend für die Kerntemperatur ist das Verhältnis von Heizleistungsdichte zu Wärmeleitfähigkeit. Innen im Schlauch stellt sich wahrscheinlich eine ziemlich einheitliche Lufttemperatur ein, und die wird irgendein Mittelwert sein über die Obeflächentemperatur des Schlauchs. Wo sie höher ist, gibt's einen Nettowärmestrom aus der Luft in den Reifen, wo sie niedriger ist, einen Nettostrom aus dem Reifen in die Luft, und irgendwo in diesem Strom sitzt der Temperatursensor.

Ich halte es für eine spannende Fragestellung, allerdings mit ziemlich offenem Ergebnis.
 
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Ich halte es für einen Versuch Ideen von anderen einzusammeln, ohne selbst etwas öffentlich beizutragen.

Aus meiner Sicht entspricht das nicht dem Spirit eines Forums. Hier würde ich mehr Offenheit und Kooperation erwarten.

Aber schau ma mal. Es besteht ja immer noch die Möglichkeit das zu ändern.

Gruß, Harald
 
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Spater wird der Reifen auch drehen, wenn mann Rollwiederstand messen will. Das verursacht Luft wirbelungen, was das ganze deutlich kühlen wird.

Eine messung in stationair und einer drehend beim gleichen Reifen produzieren ziemlich sicher andere resultate. Nur ein sympthom messen, und hoffen damit was wesentliches fest zu stellen. Ich sehe die resultate fieberhaft entgegen.
 
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Ist ja alles das grosse Ratselraten hier. Jetzt bist du dran. ;)

Mit diese parameter hatt mann nur parameter. Wenn reifen A jetzt mit 50 watt an warme auf 20 grad erwarmt wird und reifen B mit die gleiche 50 watt auf 21,3 grad steigt was sagt das dann? Wenn der heizungsfolie innen 20 grad warm ist und zwischen schlauch und reifen messe ich auch nach 2 stunden noch 18,3 und bei ein anderen 19,2 was bedeutet das denn?

Wenn jetzt mit folie denn Reifen auf 20 grad erwarmt wird, das 20 watt fragt, und denn reifen beim rolltest später auch 20 grad warm ist ist dann 20 watt an energie in denn reifen gewandert? Ist eine Heizungfolie eine genau so effiziente methode ein Reifen auf zu warmen als bewegungsenergie? Wie viel energie geht dabei in die umgebung verlohren und ist das bei beide methoden gleich? Wenn die temperatur sensoren zwischen Mantel und Schlauch stecken wird meiner meinung nach eher gemessen wie gut die Reifen als isolierende Decke wirken, nicht wie viel energie es kostet denn Reifen selbst auf zu warmen.

Ich hab schon mehrmals versucht meine Reifen mit einen runden Aluring auf zu warmen, der Ring wurde dabei mit reibungsenergie auf uber 60 grad angeheizt. Trotzdem könnte ich dann draussen an der Laufflache keine messbare temperatur steigung wahrnehmen. Aber vielleicht ist eine hand als messinstrument einfach zu wenig prazise.
 
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mit die gleiche 50 watt auf 21,3 grad steigt was sagt das dann
Das sagt nur, daß diese Temperatur auf 21,3 Grad gestiegen ist. Dann geht es aber erst los.
Die gemessene Temperaturverteilung muß unter Berücksichtigung aller relevanter Energietransportmechanismen und Umgebungsparameter (und welche relevant sind, wird sich auch zeigen) richtig interpretiert werden, und quantitativ auf die Energieerzeugung durch Rollreibung zurückgeführt werden. Jetzt wollen wir erst mal experimentieren und weniger philosophieren. Zumindest werden für uns (ich habe gute HiWis ) brauchbare Erkenntnisse rauskommen. Auch ohne Einrads Ideen.
 
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Was für eine Temperaturverteilung ist eigentlich zu erwarten?
Die Theorie dazu kennst Du sicher. Aber weil für eine quantitative Modellierung viele Parameter erst isoliert bestimmt werden müssen, bietet sich halt für den Anfang die Methode "Kalibrierung" an. Im Rohbild sieht man einen unmontierten und stationären Reifen ohne Luftkühlung mit lose innen anliegender Heizfolie, ca. 4x6 cm. Heizleistung etwa 1W. Die Temperaturangaben sind wg. der noch fehlenden Kalibrierung der Wärmebildkamera mit Vorsicht zu genießen. Mit den analogen Halbleitersensoren werden Temperaturauflösung und absolute Genauigkeit viel besser. Bei 3W wird die isolierte Folie schon sehr heiß, ungefähr so wie für einen nicht-ganz-Schwarzkörper in ruhender Luft berechnet.
 

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Kann es sein, dass durch das Einbringen einer Folie oder Heizung in den Reifen von vornherein das eigentliche, zu beobachtende System geändert wird und die Messwerte dann auf nichts anderes übertragbar werden als auf diese Orchideen-Versuchsanordnung?

Wäre es möglicherweise praxisnäher, ein paar Infrarot-Thermometer (solche oder ähnliche) umzufunktionieren und an Gepäckträger-Stativen so zu befestigen, dass zeitlich parallel die Untergrundbeschaffenheit, die Temperaturen seitlich an der Karkasse, kurz vor und kurz nach dem Reifenaufstandspunkt aufgezeichnet/ausgelesen werden (und das dann vielleicht noch bei verschiedenen Luftdrücken ins Verhältnis zueinander gesetzt) könnte, um alltagsnähere Parameter zu erhalten?

Vielleicht kann da jemand was mit Dashcams, RaspberryPis, Mikroschaltern und Schrittmotoren zum synchronen Auslesen kreieren, so dass man auf diversen Fahrbahnuntergründen, bei verschiedenen Wetterbedingungen, verschiedenen Beladungen, bei unterschiedlichen Kurvenlagen und den daraus folgenden Reibungskräften irgendwelche Temperaturdifferenzen über längere Fahrten heraus interpretieren kann…

Das so mal bei vorgerückter Stunde in die noch volle Popcorntüte gesprochen, mit der ich mich hier mit dazu setze…
 
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