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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag August 10, 2017

Sensorkonzept zur Bestimmung der Dampffeuchte und des thermischen Zustandspunkts von Nassdampf mittels Schwingungsspektroskopie

Development of a sensor concept for a non-invasive measurement of the steam fraction by vibrational spectroscopy
Simon Stephan

Simon Stephan ist wiss. Mitarbeiter am Lehrstuhl für Thermodynamik an der Technischen Universität Kaiserslautern mit dem thematischen Schwertpunkt in der Vorhersage thermodynamischer Stoffdaten aus molekularen Simulationen und der Modellierung molekularer Prozesse.

Technische Universität Dresden, Dresden; und Technische Universität Kaiserslautern, Kaiserslautern

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, Wieland Uffrecht

Wieland Uffrecht ist wiss. Mitarbeiter am Institut für Strömungsmechanik der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden. Hauptarbeitsgebiet: Strömung und Wärmeübergang in rotierenden Maschinen mit den Schwerpunkten Messungen und Messtechnik für schnell bewegte Maschinenstrukturen.

Technische Universität Dresden, Dresden

and Mario Raddatz

Mario Raddatz ist wiss. Mitarbeiter am Lehrstuhl für Thermische Energiemaschinen und anlagen an der Technischen Universität Dresden. Er arbeitet auf dem Themengebiet Dampf- und Gasturbinen mit dem Schwerpunkt thermische und mechanische Beanspruchung von Bauteilen.

Technische Universität Dresden, Dresden

From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

In diesem Beitrag wird ein Sensorkonzept zur simultanen Messung der Temperatur und der Dampffeuchte eines Dampf-Flüssigkeits-Gemisches, insbesondere Wasser, auf der Basis der Infrarot-Spektroskopie vorgestellt. Schwingungsspektren von Reinstoffen hängen neben der Temperatur auch von dem Aggregatzustand und damit dem Phasengehalt einer Probe ab. Es wird beschrieben, wie diese, aus der Literatur bekannten, physikalischen Phänomene in ein technisches Messverfahren übertragen werden können. Dazu werden unterschiedliche Algorithmen zur simultanen Temperatur- und Dampffeuchteauswertung vorgeschlagen.

Abstract

In this work, a sensor concept for simultaneously measuring the temperature and steam quality by vibrational spectroscopy of a pure substance, particularly of water, is presented. The infrared spectrum (IR) of a substance depends on the temperature and phase-fraction of the probe. We describe a transfer of these well known physical phenomena to a technical measurement system. Different algorithms for the simultaneous signal analysis of infrared spectra by phase fraction and temperature are proposed.

About the authors

Simon Stephan

Simon Stephan ist wiss. Mitarbeiter am Lehrstuhl für Thermodynamik an der Technischen Universität Kaiserslautern mit dem thematischen Schwertpunkt in der Vorhersage thermodynamischer Stoffdaten aus molekularen Simulationen und der Modellierung molekularer Prozesse.

Technische Universität Dresden, Dresden; und Technische Universität Kaiserslautern, Kaiserslautern

Wieland Uffrecht

Wieland Uffrecht ist wiss. Mitarbeiter am Institut für Strömungsmechanik der Fakultät Maschinenwesen der TU Dresden. Hauptarbeitsgebiet: Strömung und Wärmeübergang in rotierenden Maschinen mit den Schwerpunkten Messungen und Messtechnik für schnell bewegte Maschinenstrukturen.

Technische Universität Dresden, Dresden

Mario Raddatz

Mario Raddatz ist wiss. Mitarbeiter am Lehrstuhl für Thermische Energiemaschinen und anlagen an der Technischen Universität Dresden. Er arbeitet auf dem Themengebiet Dampf- und Gasturbinen mit dem Schwerpunkt thermische und mechanische Beanspruchung von Bauteilen.

Technische Universität Dresden, Dresden

Danksagung

Besonderer Dank gilt der Bruker Optics GmbH für ihre Unterstützung, insbesondere bei der Durchführung der Testmessungen.

Received: 2017-6-5
Revised: 2017-7-4
Accepted: 2017-7-8
Published Online: 2017-8-10
Published in Print: 2017-11-27

©2017 Walter de Gruyter Berlin/Boston

Downloaded on 1.12.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1515/teme-2017-0058/html
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