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论轮胎充氮的作用(整理篇)

对于坊间一度流行的轮胎充氮,效果神奇,各种版本不一一列举,请自行对号入座。

为正视听,偶曾开帖论证,感谢ninjaklm等TX的启发,大幅辩论以后,更正了一些想法,整理成本文。欢迎转帖,但须注明出处【新车评网】,作者【tomyesdl】!

先普及几条常识:

常识1:空气中含78%的氮气,21%的氧气,还有1%是二氧化碳、水蒸汽及其它一些微量气体。

常识2、严格说来惰性气体只有“氦氖氩氪氙”五种,氮气只能算“化学性质较稳定的气体”。至于“传热性”那是物理性能,化学性质稳定的不代表传热性低。

常识3:氧气分子量32,氮气为28,空气分子量可近似取29。在普通场合中,三者的物理性能差异可以忽略不计。

上面提到了普通场合,何为普通场合?低至南极的-80℃,高至轮胎燃烧的火焰温度1000℃(?待验证),如果觉得不够,放宽到-150℃~3000℃也可以。

压力范围从1个标准大气压到3个大气压,这是普通轮胎的压力,如果考虑到超高空飞机轮胎和超高压矿车轮胎,放宽到0.01大气压~100个大气压也无所谓,都算通常情况。

具体的计算方程式不重新列了,因为有争议。争议点无非是我认为1.000028和1.000029没区别,而ninjaklm认为这是1.28和1.29的区别,有点大。

有兴趣的同学,请将此题转交给流体机械专业的学生,茶余饭后算一下:

题目1、1立方米纯净氮气和1立方米干燥空气,压力为1个标准大气压,温度为20℃,绝热压缩到0.3立方米,二者温度压力各为多少?

题目2、1立方米纯净氮气和1立方米干燥空气,压力为2.5个标准大气压,温度为20℃,绝热压缩到2.6大气压后绝热膨胀回2.5大气压,如此重复100万次,二者温度压力各为多少?

题目1是打气过程的物理模型,题目2是轮胎滚动过程的物理模型。

如果我说,两道题的答案都会是“没区别”,会有人无法接受吗?——那就算算看喽!

先假设上面两题的答案都是“没区别”,继续下一个话题:

既然跟轮胎充填的气体无关,那么,轮胎跑起来为什么会发热?

有3个发热源:1、轮胎橡胶与地面摩擦发热;2、轮胎橡胶反复变形内部分子摩擦发热;3、刹车盘发出的热量通过轮毂传递给轮胎;

为什么没有气体反复受压发热?——因为轮胎受压变形不代表腔内体积也变化。我这样说不严谨哎!腔内体积应该会有微小变化的,好吧,严谨科学计算请参考上面的题目2.

轮胎发热危害大吗?——很大很大!但,这不是本文讨论的内容。

——本文说的是,无论你里面填充神马气体,无论是真正的纯净的惰性气体,无论是你能找到的所有气体混合在一起,该升到100℃的,不会因气体原因只到99℃!

PS:经同学提醒,一些新型的混合物制冷剂如R410A/R407C等,可以将临界状态点调配到轮胎内工况,同时以气体和液体在轮胎内存在......这种情况,已经不属于普通场合了,超出命题范围。

上面是理论分析纯氮气的情况,实际充氮气的情况呢?回放一下轮胎店的流程:

1、放气,至再也放不出来;2、充氮气,充到标准胎压2.5KG,完活!

注意放完气时轮胎内是有空气的,这时充氮气只是“稀释氧气”而已。稀释程度可以算出来,大约稀释到了原来的29%,也就是说轮胎内的氧含量降为6%,6%是相对比例,决定化学性质的氧压力呢?0.21个大气压,跟外面的大气一样。如果要将氧压力降到忽略不计的0.01大气压以下,不但要求有99.9%以上的高纯氮气,还要不惜工本地多次充放才可以!要充放多少次?有兴趣的算一下,但愿不被吓一跳。

如果充的不是纯氮气,而是PSA制氮机制出来的纯度低于98%的氮气......您先算着,我回家睡觉了先!

即使充纯氮,对轮胎物理性能的影响都可以忽略不计,那些充“稀释空气”的,不评论了。

轮胎充氮真正的意义,是利用氮气隔绝轮胎内的氧气(我妄自猜测的):

轮胎在长期使用后,会脱落一些黑色的橡胶粉末,如果这种粉末极细,细到可以悬浮在空气中的话,就属于易燃易爆品了,必须要跟氧气隔绝。跟氧气隔绝不代表要充纯氮气,不管是充氮气还是二氧化碳还是别的神马气体,不管是纯净的还是几十种气体混合,只要里面没有强氧化剂、没有接近临界状态的气体(如水蒸汽)就行,关键是要便宜,这样的话脱氧空气最便宜了。

综上所述:

1、车速经常超300的朋友,如舒马赫之流,氮气没啥效果还是考虑充制冷剂,反正这样的朋友不差钱;

2、玩烧胎的朋友,其他一些能将轮胎搞到有燃烧危险的朋友,充脱氧空气可以降低爆胎危险,而且价格不贵;

3、跑超级长途的朋友,轮胎很旧、已经处于报废边缘还需要坚持使用的朋友,慢点开!经常检查一下轮胎温度和压力!氮气可以降低爆炸危险,但不能降低爆胎危险;

4、其他的朋友,如果有免费的、不绕路的就充一下。另外,千万别以为充氮气就不爆胎了,持这种论调的人简直是犯罪!

虽然我在别的几个论坛注册名也叫tomyesdl,但无所谓,愿转的TX随便转,加上自己的论证也没关系,算您原创。我自己实在没精力在各大论坛一一回帖,本坛也不回了,有点耽误工作......抱歉

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2011-10-21

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