Springen naar inhoud

Hoe te rekenen met luchtvochtigheid, druk, temperatuur etc.


  • Log in om te kunnen reageren

#1

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 juli 2014 - 09:46

Ik zal eerst schrijven waarom ik hiermee wil rekenen.

Ik houdt mij bezig met bandendruk berekenen en alles wat daarbij hoort.

Daar komt ook het onderdeel stikstof-vulling bij om de hoek kijken.

Een van de verkoop argumenten die meest omzichtig berschreven wordt , maar soms ook met specifieke waardes is dat stikstof meer energie zou opnemen dan zuurstof en daardoor de bandinhoud een gelijkmatiger temperatuur zou houden.

Ook de afwezigheid van water in stikstof door het productieproces daarvan.

Het eerste argument heb ik al ontkracht door de J/kg.grK waarvan de waarden dan gegeven worden om te rekenen naar J/mol. gr K , dus van massa naar vollume omrekenen , zoals het in een autoband gebruikt dient te worden.   Dan blijkt zelfs zuurstof ( 1 % ) meer energie op te nemen om een graad kelvin te stijgen , dus juist andersom dan het verkoop argument.

 

Maar ook de afwezigheid van water , dat oxidatie van de velg en in combinatie met zuurstof de autoband sneller kan doen verouderen, is een verkoop argument.  Ook zou water vreemd drukverloop kunnen geven omdat water van vloeibaar naar gas en andersom kan gaan in de temperaturen waarin een autoband gebruikt wordt.

 

Wat ik nu wil aantonen is dat een klein beetje water zelfs gunstig kan zijn voor de koeling van de band , omdat  voor de overgang van vloeibaar naar gasvormig energie voor nodig is, die dan resulteert in lagere temperatuur in de band dan wanneer droge lucht of wat voor gas-combinatie dan ook in de band.

 

Daarvoor moet ik weten hoe je daarmee moet rekenen.

Voor de drukafname in de tijd , wat volgens mij het enige verkoop argument is wat overeind blijft staan , maar zelfs ook gerelativeerd kan worden, heb ik al de wet van Dalton ontdekt over partiële druk.

 

Nu is mijn vermoeden dat ook water als gas , de partiële drukwet voor op gaat, en dan niet alleen om te rekenen voor drukverlies dus diffusie door de band, maar ook dat bij een bepaalde temperatuur een paritiële druk van water 100% luchtvochtigheid betekent.

Is die partiële druk dan hoger , dan condenseert het watergas tot vloeistof waarbij energie vrijkomt in de vorm van warmte.

En andersom bij overgang van vloeibaar water naar gasvormig , is daar energie voor nodig , wat betekent dat als de band inhoud opwarmt ( bijv door de warmte van de remmen getransporteerd door de velg naar de bandinhoud) dan verdamt een gedeelte van het vloeibare water en dit remt de temperatuurstijging van het gasmengsel in de band wat af, wat beter is omdat dan bepaalde delen van het rubber van de band hun warmte beter af kunnen voeren waardoor dat rubber op die plekken niet uithard en dus zijn flexibiliteit verliest en daardoor de band beschadigd.

 

 

Een Partiële druk ( verder Pp H2O) denk ik al te weten  en dat is het kookpunt van water , dus 100gr C Pp H2O = 1 bar ( of 1013 milibar ??) 

Weet je dan bij welke druk water kookt bij 120 graden celcius, dan weet je ook de Pp H2o voor 100% luchtvochtigheid voor 120 graden , dus wanneer vloeibaar naar gas overgaat wat energie afgeeft of opneemt.  Belangrijker is de kookpunts verlaging bij bijvoorbeeld 0,5 bar Pp H2O.

 

 

Wat ik wil weten is of deze gedachtegang klopt.

En graag dan een tabel over kookpunt bij druk, zodat ik dit om kan rekenen.

Of natuurlijk , wanneer ik het mis heb , hoe het dan wel moet.

 

In mijn volgende bericht zal ik de ontkrachting zetten van dat stikstof meer energie zou opnemen dan Zuurstof.

Daarin ook het verschil tussen als druk gelijk blijft of als vollume gelijk blijft.

Dit zou ook voor water op kunnen gaan , dus de condensatie of verdampings energie zou verschillend kunnen zijn als de druk gelijk blijft . of zoals in autoband geldt , het volume ( vrijwel) gelijk blijft .  En mogelijk is die condensatie of verdampings energie ook nog eens verschillend voor verschillende temperaturen.  Waarscheinlijk niet en is die 2257 J/Kg zoals DuchateauM schrijft in volgend topic, wat ook raakvlak heeft met deze.

http://www.wetenscha...iewarmte-lucht/

 

Ook bij dit topic al melding gemaakt van het starten van dit topic, heeft er ook raakvlak mee.

 

http://www.wetenscha...kenen-naar-gml/

 

Een lang  verhaal maar was even nodig.

 


Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 juli 2014 - 10:11

Hier dan zoals beloofd text uit mail die ik gestuurd had aan iemand in de bandendruk-wereld.

 

 
Bij gegevens verzamelen voor mijn stikstof-artikel, om het marginale verschil in warmteopname voor te kunnen rekenen , stuitte ik op volgende pagina's waarin juist zuurstof per mol meer warmte opneemt .
Hierin wordt verschil gemaakt in of druk gelijk blijft of vollume gelijk blijft.
Ook wikopedia pagina gevonden van de beide gassen, waarin het in joule/kg/grK aangegeven wordt en dat is inderdaad lager bij O2 dan N2.
Zuurstof O2  920Joule/Kg/gr Kelvin   omgerekend naar mol=22,4 liter =  0,032x920= 29,44 J/mol/gr K  
Stikstof  N2  1040joule/Kg/gr K    omgerekent naar mol= 22,4 liter=        0,028x1040= 29,12 J/mol/gr K
Dit klopt met de gegevens van de linken voor als de druk gelijk blijft ( verklaring is dat dan ook energie opgaat aan het uitzetten).
Voor als het vollume gelijk blijft dus zoals in autoband vrijwel het geval is  dan O2 21,1 en N2 20,8  
Die laatste is waar je dus mee moet rekenen bij autobandvulling, maar bij conbinatie door uitzetting van band blijft O2 in volume gerekent nog steeds juist meer warmte opnemen dan N2.
 
deze is de link waar ik de gegevens per massa gevonden heb, en in de linker zijbalk kun je de elementen aanklikken, wat ik gedaan heb.
Zelfs de warmtegeleiding wordt gegeven , en als dat is wat telt voor autobanden is die ook hoger bij O2 dan N2.
 
Dus weer een marketing truc om stikstofvulling te promoten volgens mij.
Er worden appels met peren vergeleken. En deze is op gronden van onwaarheid zelfs te ontkrachten.
Er wordt van massa uitgegaan , terwijl van volume dient uitgegaan te worden. De vulling van autobanden wordt altijd in volume procenten aangegeven.
Blijft dat het verschil in warmte opname bij verschillende N2/O2 verhoudingen in volume , nihil blijft.

#3

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 juli 2014 - 10:40

Nog iets wat beweerd wordt , is dat stikstof vulling droog is door het productie-proces daarvan.

Perslucht zou dus , indien er geen droger op de compressor zit , vochtige lucht in de band brengen.

Los van mijn vraag hier , is dit volgens mij aan de hand van luchtvochtigheid al te ontkrachten.

 

Stel je brengt een compressor-vat op 50 bar druk door buitenlucht er in te pompen,

Dan condenseert water uit de lucht die zich op de bodem van het vat opslaat, en af en toe afgevoerd moet worden.

De lucht in het vat heeft dan volgens mij , als je uitgaat van Pp H2O het zelfde blijft bij 100% luchtvochtigheid.

luchtvochtigheid van 1/50 is 2% nog maar als je die bij 1 bar zou laten uitstromen, en een band met bijvoorbeeld 3 bar overdruk dus 4 bar werkelijke druk dan 8% , wat vrijwel droog genoemd kan worden. het water wat uit de lucht condenseert , zit niet meer in de lucht er boven, welke je aftapt om de band mee te vullen.

Dus ook met perslucht vul je de band al met vrijwel droge lucht .

Mogelijk dat het productieproces van stikstof ook droge lucht oplevert doordat het onder hoge druk wordt samengeperst, en moet dat hogedrukvat , waaruit de cilinders gevuld worden met stikstof, ook af en toe afgetapt worden.

 

Dus dan vul je de band al met door mij gestelde ongewenst laag water gehalte voor de koeling van de band.

Beter zou dan zijn een gewone pomp gebruiken , die ( waarschijnlijk) het vocht uit de buitenlucht allemaal mee in de band pompt.

Veranderd door jadatis, 14 juli 2014 - 10:52


#4

kwasie

    kwasie


  • >250 berichten
  • 348 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 14 juli 2014 - 22:08

Mag je een band vullen met 50 bar O2? Wat voor een banden zijn dit dan?

En wat is leidend voor dit type banden, gaat er dezelfde hoeveelheid massa in, is de druk gelijk, of het volume gelijk?


#5

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 juli 2014 - 09:35

@ Kwasie

 

Nee het drukvat van de compressor is gevuld met 50 bar , en van daaruit wordt de band gevuld bijvoorbeeld met 2,5 bar of caravanband met 4,5 bar en truckband tot 10 bar , maar dan is dat al best wel hoog.

 

Banden worden gevuld met een bepaald vollume. Zal wel zo zijn dat de band iets uitzet.

Heb iets gelezen van Michelin Energy savers dat die maar 8% uitzetten.

Heb daarvan zelf aangenomen dat dat luchtvollume is , maar kan ook de afmetingen zijn, of vollume van hele band met rubber erbij.

Ook zelf aangenomen dat de meeste uitzetting in het eerste stuk is  en dat die gegeven uitzetting van 0 bar overdruk ( dus 1 bar werkelijke druk in de band) tot vullen met een bepaalde druk is.  Ik denk dat daar de druk benodigd voor de maximum load voor genomen wordt, en dat is niet de maximum druk van de band. Dit heet de Referentiedruk ( Engels reference-pressure afgekort Pr) en die druk heeft de bandenfabrikant gebruikt om met een universele formule de maximum load uit te rekenen, tot maximum snelheid van de band, of indien lager 160km/u ( tot V snelheidscode = max snelheid 240km/u) .  

Voor W en Y snelheidscode is de referentie-snelheid  190 om 220 km/u .

Het verschil tussen de Pr en de maximum druk van de band wordt gebruikt om bij hogere snelheid de band minder invering te geven , waardoor die op bepaalde plekken minder warm word, want bij die hogere snelheid wordt ieder segmentje van de band vaker ingeveerd en dus verbogen per seconde.

Veranderd door jadatis, 15 juli 2014 - 09:35


#6

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 15 juli 2014 - 10:14

Even een rekenvoorbeeld.

 

Stel een band met 112 liter inhoud, denk dat dit een klein bandje is, maar verder niet belangrijk voor het voorbeeld.

Dit omdat dit 5x 22,4 liter( bij 20 graden )  is dus dan gevuld met  5 mol gas.

Stellen zuurstof op 20% en Stikstof op 80% in de lucht voor makkelijk rekenen.

 

Dan 1 mol zuurstof a 32 gram per mol = 32 gram    Pp O2 = 0,2 bar

En 4 mol stikstof  a 28 gram per mol=   112 gram   Pp N2 = 0,8 bar

Gewicht in de band aan gas dus totaal  = 144 gram.

 

Dit met nul bar overdruk gevuld.

 

Gaan we deze band op 3 bar overdruk vullen dan is de werkelijke druk in de band 3bar+ de buitenlucht a 1 bar= 4 bar, dan neemt het vollume iets toe , stellen we op 10% 

 

Vullen we met gewone droge lucht, dan 5 mol x (4 bar/1 bar) x 1,1 vollume=   22 mol in de band dus x 22,4l = 492,8 liter gas in de band als je het bij 1 bar zou hebben.

Dan even makkelijk rekenen dus 4,4x 144 gram = 633,6 gram gas in de band, en dat is toch een aardig gewicht . Pp O2 en N2 blijven gelijk.

 

 

 

Vullen  we de band met 100% stikstof, dan voegen we 3,4 legebandvollumesx5mol x 22,4 liter= 380,8 liter bij de lege band-vollume van 112 liter is weer 492,8 liter gas in de band als je het omrekend naar 1 bar.

Daarvan is nog steeds 1 mol zuurstof = 32 gram.

De rest is stikstof  dus 22 mol-1 mol = 21 mol x 28 gram/mol= 588 gram stikstof 

Samen 620 gram gas in de band.  Scheelt 13,6 gram wat de band lichter wordt.

Pp O2 dan (1mol/22mol)x4 bar= 0,1818 bar , dus door de vollume toename is de partieeldruk van zuurstof afgenomen.

 

Wat ik nu wil kunnen uitrekenen is als van die gasvulling bijvoorbeeld 100% luchtvochtigheid water is .

Dus stel in de band bij een bepaalde temperatuur 0,4 bar Pp H2O  en 1 mol vloeibaar water dus 18 gram = 18 ml water in de band.   Neemt dan de temperatuur in de band toe , dan is 100% luchtvochtigheid ook hoger Pp H2O.

Stel 0,6 bar,    Wat ik dan uit wil kunnen rekenen is hoeveel energie dit gekost heeft om die 0,2 bar x vollume dus uiteindelijk mol water van vloeibaar naar gas om te zetten.

 

Ook is de vraag hoe snel dat gebeurt in deze situatie, mogelijk dagen maar kan ook al binnen een minuut gebeuren.   Er is namelijk enige vorm van convectiestroming in de band . Warmte van het rubber wordt afgegeven aan het gasmengsel in de band, en dat gas koelt bij de velg weer af.

Veranderd door jadatis, 15 juli 2014 - 10:30


#7

Jeroen de Jong

    Jeroen de Jong


  • >25 berichten
  • 42 berichten
  • Gebruiker

Geplaatst op 15 juli 2014 - 12:57

Een Partiële druk ( verder Pp H2O) denk ik al te weten  en dat is het kookpunt van water , dus 100gr C Pp H2O = 1 bar ( of 1013 milibar ??) 

Weet je dan bij welke druk water kookt bij 120 graden celcius, dan weet je ook de Pp H2o voor 100% luchtvochtigheid voor 120 graden , dus wanneer vloeibaar naar gas overgaat wat energie afgeeft of opneemt.  Belangrijker is de kookpunts verlaging bij bijvoorbeeld 0,5 bar Pp H2O.

 

 

Wat ik wil weten is of deze gedachtegang klopt.

En graag dan een tabel over kookpunt bij druk, zodat ik dit om kan rekenen.

Of natuurlijk , wanneer ik het mis heb , hoe het dan wel moet.

 

 

 

Ik snap niet helemaal wat je gedachtegang hier is maar ik kan je er eventueel wel veel over vertellen als je het wat meer toelicht.

 

Ik neem aan dat de lucht die jij in de band wilt brengen wordt gecomprimeerd d.m.v. een compressor. Hierdoor verhoog je de druk van het gas en zal er vocht uit de omgevingslucht gaan condenseren nadat het gas weer is afgekoeld na de compressie. Meestal zijn compressoren uitgevoerd met vochtafscheiders om vocht uit je systeem te houden. Uiteraard blijft er altijd nog een stukje restvocht over.

 

 

Even voor mij om te kijken of we op 1 lijn zitten:

 

Wil je ervoor zorgen dat bij 2 bar de Relatieve Vochtheid (RV) 100% is (aangezien je over 120graden praat en RV van 100%)? Zodra hier dus een drukverhoging plaats vindt door een temperatuurstijging dat het water(gas) overgaat in water(vloeistof)? 


#8

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 16 juli 2014 - 10:46

Eerst nog even over mijn vorige post . daarin dacht ik dat het voorbeeld een klein bandje zou zijn.

Ben eens globaal gaan rekenen maar een gemiddelde autoband heeft dan maar 1 a 2 mol gasvollume in de band, dus het voorbeeld betreft een zelfs vrij grote band.

 

Wat ik wil weten is of dat water bij 100 graden Celcius kookt bij 1 bar ( ?) betekent dat je dat kunt vertalen als dat als in een band de Partiële druk watergas ( Pp H2O) 1 bar is , dat dan daarboven dit watergas gaat condenseren naar vloeibaar, en daaronder het evt vloeibare water gaat verdampen .  Dus dit ongeacht wat de totaaldruk in de band is , dus ook als die bijvoorbeeld 4 bar is. Of geldt de totaaldruk bij een vloeistof.

Als dit zo is dan ook hoeveel Joule/mol er bij  dit condenseren vrijkomt of bij verdampen opgenomen wordt.

ik verwacht dat deze joule /mol voor alle temperaturen en drukken  het zelfde blijft, maar anders ook hoe dit verloopt.

Kan nog zijn dat net als bij andere gassen , de J/mol/gr K   voor als ze gas zijn, verschillend is of vollume gelijk blijft of druk gelijk blijft.

Dit zou dan ook zo kunnen gelden voor die verdampings of condensatie energie, en kookpunt van water wordt altijd uitgegaan dat druk gelijk blijft , zelfs de kookpunt verhoging bij een hoge drukpan.  Voor autobanden moet dan de condensatie of verdampings energie voor gelijkblijvend vollume gebruikt worden.

 

in de informatie van de eerder gegeven linken wordt als druk gelijk blijft Cp genoemd en als vollume gelijk blijft Cv

Heb het nu even opgezocht voor Argon , wat ook een mogelijk alternatief zou kunnen zijn voor stikstof-vulling.

Blijkt al in Airbags gebruikt te worden, dus denk ik goed verkrijgbaar, en naar mijn verwachting is de diffussiesnelheid door rubber nog lager dan die van stikstof. 

Veranderd door jadatis, 16 juli 2014 - 10:56


#9

jadatis

    jadatis


  • >250 berichten
  • 347 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 18 augustus 2014 - 13:40

Ik ben maar vast aan het rekenen geslagen met hier en daar aangenomen waarden.

Dan krijg ik vanzelf opmerkingen als " ja maar Peter , zo mag je niet rekenen " of de juiste waarden genoemd.

 

Aangenomen band/velg combinatie  met 2 mol gaskamer oppompen met N2 100% ( theorie , in praktijk niet haalbaar) tot 2 bar overdruk dus 3 bar werkelijke druk in de band.

Dan 2x3=6 mol gas in de band N2 .

Dan temperatuurstijging van 18 graden celcius tot 45 graden celcius dus 27 gr temperatuur stijging van het gas in de band.

Dit is ongeveer de koud/ warm situatie bij een autoband. Dat daardoor de druk iets stijgt  laat ik nog even buiten beschouwing, nu alleen over de energie.

20,8 j/mol.grK is de warmte opname dus hier 20,8 x 6(mol)x 27 ( gr K/C) = 3369,6 J energie meer dan buitenlucht opgeslagen.

 

Nu stellen we dat er 18 ml dus 18 gram vloeibaar water ook nog in de band zit, en verwaarlozen even de 18 ml extra vollume om de berekening eenvoudig te houden.

Ook nemen we aan dat 100% luchtvochtigheid bij 18 gr 0,2 bar gasvormig water betekent en bij 45 graden 0,4 bar

 

Dus bij 18 graden van de 3 bar druk in band 0,2 bar van 100% verzadigde lucht = 0,2/3x6=  0,4 mol gasvormig water.

Rest dus 5,6 mol N2.  

Nu neem ik dus weer aan dat als water 4,2j/gram.grK warmte opname dat 1 mol gasvormig water 4,2x18= 75,6J/mol.grK warmteopname voor gelijkblijvend vollume ( want water blijft ook vrijwel gelijk in vollume) en condensatie of verdampingswarmte 2,257j/gr X18gr= 40,626 J/mol.grK

Dan in band N2 5,6x20,8J/gr K    = 116,48 J/grK  en Water ( H2O)  0,2x76,6= 15,32 J/grK Bij elkaar 131,8 J/grK .

Dan de 3369,6 aan energieoverschot geeft dan gedeeld door 131,8J/grK=25,566 graden temperatuur stijging.

En eigenlijk zit er dan bijna 0,4 bar gasvormig water in de band wat de druk verhoogd en daardoor minder invering geeft, en minder warmteproductie , en die opzich ook weer energie opneemt dus daardoor wordt de temperatuur in de band nog lager.

Druk in de band zal alleen al door de temperatuurstijging toenemen maar met water in de band nog iets meer .

 

 
Er komt 0,2 bar gasvormig water bij wat 0,2x40,62 J aan warmte opneemt dus 8,1252 J extra opname dus aardig te verwaarlozen, maar die 0,2 bar neemt dan ook 15 .32 J /grK op dus die dient ook meegekend te worden.
dus 25 gr x 15,32=383 Joule aan extra enegie opname . Door de lagere temperatuur wordt Pp H2O natuurlijk weer iets lager waardoor op een gegeven moment weer een nieuw evenwicht ontstaat.
Maar dit alles toch buiten beschouwing gelaten voor het voorbeeld.
Nog even als het water/N2 mengsel wel 27 graden stijgt in temperatuur .  Dan 27 X 131,8J=3558,6 + 8,1252+ ( 15,32x27=413,64)=3980,4 J aan energie overschot in de band. dit ook weer vetgedrukt om te vergelijken met de 100% N2 situatie .

 

Schrijf maar wat ik fout doe, dan wordt ik vanzelf wijzen en worden mijn vragen beantwoord

Veranderd door jadatis, 18 augustus 2014 - 13:59






0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures