7.1.2 Leckrate
Betrachten wir einen Fahrradreifen mit einem Volumen von 4 Litern. Er ist auf einen Druck von drei bar (3.000 hPa) aufgepumpt und soll nach der Zeit von 30 Tagen ohne Nachpumpen einen Druckverlust von maximal einem bar (1.000 hPa) haben.
Die Leckrate wurde bereits in Kapitel 1.3.3 nach Formel 1-35 definiert.
\[Q_L=\frac{\Delta p \cdot V}{\Delta t}\]
| $Q_L$ | Leckrate | [Pa m3 s-1] |
| $\Delta p$ | Druckänderung während der Messzeit | [Pa] |
| $V$ | Volumen | [m3] |
| $\Delta t$ | Messzeit | [s] |
oder anschaulich: Die Leckrate eines Behälters mit einem Volumen von 1 Kubikmeter beträgt 1 Pa m3 s-1, wenn der Druck im Inneren innerhalb von 1 Sekunde um 1 Pa ansteigt oder abfällt. Die Umrechnung in andere gebräuchliche Einheiten entnehmen Sie bitte Tabelle 1.8 oder unserer App.
Setzen wir die Werte für unseren Fahrradschlauch ein, so erhalten wir die zulässige Leckrate von
\[Q_L = \frac{1 \cdot 10^5 \mathrm{\ Pa} \cdot 4 \cdot 10^{-3} \mathrm{m}^3}{30 \cdot 24 \cdot 3.600 \mbox{s}} = 1,5 \cdot 10^{-4} \mathrm{\ Pa\ m}^3 \mathrm{s}^{-1}\]
Mit dieser Leckrate ist der Fahrradschlauch also funktionsgerecht dicht. Leckraten in dieser Größenordnung kann man mit der altbekannten Blasentestmethode (Abbildung 7.1) finden.
Abbildung 7.1: Blasenlecktest bei einem Fahrradschlauch
Betrachten wir nun einen Kühlschrank, der über einen Zeitraum von 10 Jahren 10 g eines Kältemittels verlieren darf. Als Kältemittel setzen wir R134a (1,1,1,2-Tetra- fluorethan) ein mit einer molaren Masse von 102 g mol-1. Der erlaubte Verlust beträgt also etwa 224 Pa m3. Daraus ergibt sich eine zulässige Leckrate von
\[Q_L = \frac{224\mathrm{\ Pa\ m}^3}{10 \cdot 365 \cdot 24 \cdot 3.600 \mathrm{\ s}} = 7,1 \cdot 10^{-7} \mathrm{\ Pa\ m}^3 \mathrm{s}^{-1}\]
Solche Leckraten lassen sich nur mit sehr empfindlichen Messverfahren wie z. B mit der Massenspektrometrie und Prüfgasen, die in der Atmosphäre nicht vorkommen, lokalisieren und messen.
