Blick ins Buch

Entwicklung einer Wärmestromsensorik auf Basis der ALTP-Technik mit Zeitauflösung im Megahertzbereich

Konstantin Huber (Autor)

Buch | Softcover

162 Seiten

2023
Shaker (Verlag)
978-3-8440-9043-7 (ISBN)

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In dieser Arbeit wird eine neue Sensorik mit Messkette und Signalverstärkung zur Messung von Wandwärmeströmen auf Basis der Atomic Layer Thermopile (ALTP) Technik entwickelt. Das Modul ermöglicht Wärmeströme mit einer Frequenzauflösung von über 1 MHz zu erfassen. Die aktive Kühleinrichtung und das gedichtete Gehäuse erlauben den Einsatz in Hochtemperatur- und Hochdruck Anwendungen. Die Kalibrierung und der Vergleich mit anderen gängigen Wärmestrommesstechniken wird in speziell entwickelten konvektiven und strahlungsbasierten Prüfständen durchgeführt. Die ALTP-Sensorik liegt in beiden Lastfällen innerhalb der Kalibriergenauigkeit. Dieser Übertrag der Sensitivität ist nicht für alle untersuchten Messtechniken möglich. Eine simulative FE-Untersuchung auf Basis zyklischer, stark transienter motorischer Lasten zeigt weder die zeitliche Konstanz, noch die Temperaturverteilung der ALTP beeinträchtigt. Der Einsatz der ALTP-Sensorik im Motor zeigt, dass herkömmliche Mittelwertverfahren die vorteilhaften Signaleigenschaften der ALTP in Bezug auf Zeit- und Spitzenwertauflösung stark einschränken. Gemessene Spitzenwerte betragen über 1200 Wcm^2. Ein linearer Zusammenhang von Motorleistung und Wandwärmestrom konnte ausgemacht werden. Der Vergleich mit Druckmessdaten offenbart signifikante Vorteile der ALTP-Sonde und des Wärmestromsignals gerade im Ladungswechselbereich, bei Körperschallbelastung und bei Auflösung großer lokaler Signalgradienten während der Verbrennung. Eine neue Schaltungstechnik nutzt ein dem ALTP-Signal überlagertes HF-Signal, um erstmals kombinierte Temperatur- und Wandwärmestrommessungen zu ermöglichen. Damit können Wärmeübergangskoeffizienten und lokale Nusseltzahlen direkt ohne die Notwendigkeit simulativer bzw. theoretischer Annahmen bestimmt werden.

Erscheinungsdatum	28.04.2023
Reihe/Serie	Berichte zur Thermodynamik und Verfahrenstechnik ; 2023,1
Verlagsort	Düren
Sprache	deutsch
Maße	148 x 210 mm
Gewicht	277 g
Themenwelt	Sachbuch/Ratgeber ► Natur / Technik ► Technik
Themenwelt	Technik ► Maschinenbau
Schlagworte	Energiebilanz • Messverfahren • Strömungsdianostik • Verbrennungsdianostik • Wärmestrom
ISBN-10	3-8440-9043-6 / 3844090436
ISBN-13	978-3-8440-9043-7 / 9783844090437
Zustand	Neuware