Gesamtliste der Publikationen

This paper presents an improved experimental setup for the contactless flow rate measurement in a weakly electrically conducting fluid on the base of Lorentz force velocimetry (LFV) and discusses the measurement results. The new setup embodies major improvements over the setup reported inWegfraß et al. (Appl Phys Lett 100:194103, 2012). This measurement setup consists of a newly designed fluid channel with well defined flow profiles - a plug profile at the inlet and quasi parabolic profile at the outlet of the test section. Another improvement is the force measurement system which is based on electromagnetic force compensation (EMC). Furthermore an optimized Halbach array is used as a magnet system. The results of our measurements confirm the feasibility of LFV in a model fluid (salt water) with conductivities less than 10 Sm-1 and demonstrate that the optimized magnet system increases the measurement signal. The used force measurement system had to be particularly calibrated for this purpose, so that in combination with the new magnet system design a three times higher signal resolution for the fluid velocity under laboratory conditions was achieved.

Die Regelung und Überwachung technischer Verbrennungsprozesse erfordert die Verwendung von hoch-dynamischen und äußerst zuverlässigen Temperaturfühlern bei Einsatztemperaturen von ca. 1000˚C und Gasgeschwindigkeiten von über 100 m/s. Dabei sind Temperatursprünge mit Änderungsgeschwindigkeiten von bis zu 1000 K/s und örtliche Gradienten von ca. 500 K/mm anzutreffen. Zum Zwecke der (Weiter)-Entwicklung solcher Sensoren ist es notwendig, entsprechende Prototypen unter annähernd realen Bedingungen hinsichtlich ihres dynamischen Verhaltens und ihrer Zuverlässigkeit zu untersuchen. Bisher verfügbare Versuchsstände können diese Bedingungen in ihrer Gesamtheit nicht abbilden. Im Rahmen einer Master-Arbeit wurde ein Prüfstand entwickelt, mit dem die Untersuchung von Temperaturfühlern unter den genannten Bedingungen und bezüglich der angesprochenen Gesichtspunkte realisiert werden kann.

Zur Erzeugung definierter Luftfeuchten kann die Luft in zwei getrennten Luftkreisläufen be- und entfeuchtet und die Feuchte über das Mischungsverhältnis der beiden Luftmengen eingestellt werden. Zum Befeuchten wird dazu Wasser verdampft. Zum Entfeuchten wird dagegen die Luft mit einem Trockenmittel (Sorbens) oder Kühler in Kontakt gebracht, die der Luft Feuchtigkeit entziehen. Im Gegensatz dazu, wird bei dem neuartigen Präzisionshygrostaten die zu konditionierende Luft dauerhaft mit einem Trockenmittel wie z.B. Silica-Gel in Kontakt gebracht. Änderungen der Luftfeuchte werden dann nicht mehr durch Vermischung von Luftmengen verschiedener Feuchte erzeugt, sondern durch die Temperierung des Trockenmittels. Hierbei wird ausgenutzt, dass die Gleichgewichtsbeladung des Sorbens von der Sorbenstemperatur abhängt. Da sich die Luft in einem von der Umwelt abgeschlossenen Volumen befindet, führen Beladungsänderungen im Sorbens zu Änderungen der Luftfeuchte. Durch eine Messung der Sorbenstemperatur, kann diese mit dem hier vorgestellten System derart geregelt werden, dass die Taupunkttemperatur in einem Bereich von -20 1/2 ˚C bis 25 1/2 ˚C kurzfristig nur um ±65 1/2 mK schwankt. Die Lage des Mittelpunktes dieses Taupunkttemperaturbereiches kann zudem mittels Vorkonditionierung des Silica-Gels in den gewünschten Bereich verschoben werden. Somit ist es möglich, die Taupunkttemperatur über einen Bereich von 45 1/2 K kontinuierlich einzustellen, ohne dass das Trockenmittel ausgetauscht oder Wasser zur Befeuchtung nachgefüllt werden muss. Zur Kalibrierung von Feuchtsensoren, muss der Hygrostat mit einem Referenzsensor, wie einem Tauspiegel verbunden werden. Nach dessen Referenzsignal kann dann die Taupunkttemperatur auf einen festgelegten Sollwert geregelt werden.