Konstantin Huber Books

In dieser Arbeit wird eine innovative Sensorik zur Messung von Wandwärmeströmen entwickelt, die auf der Atomic Layer Thermopile (ALTP) Technik basiert. Das Modul erfasst Wärmeströme mit einer Frequenzauflösung von über 1 MHz und ist für Hochtemperatur- und Hochdruckanwendungen geeignet, dank einer aktiven Kühlvorrichtung und einem gedichteten Gehäuse. Die Kalibrierung erfolgt in speziell entwickelten Prüfständen, wobei die ALTP-Sensorik in beiden Lastfällen innerhalb der Kalibriergenauigkeit liegt. Eine FE-Untersuchung zeigt, dass weder die zeitliche Konstanz noch die Temperaturverteilung der ALTP beeinträchtigt werden. Im Motorbetrieb wird deutlich, dass herkömmliche Mittelwertverfahren die vorteilhaften Signalmerkmale der ALTP hinsichtlich Zeit- und Spitzenwertauflösung stark einschränken. Gemessene Spitzenwerte erreichen über 1200 Wcm^2, und es konnte ein linearer Zusammenhang zwischen Motorleistung und Wandwärmestrom festgestellt werden. Der Vergleich mit Druckmessdaten zeigt signifikante Vorteile der ALTP-Sonde, insbesondere im Ladungswechselbereich und bei der Auflösung großer lokaler Signalgradienten während der Verbrennung. Eine neuartige Schaltungstechnik ermöglicht kombinierte Temperatur- und Wandwärmestrommessungen, wodurch Wärmeübergangskoeffizienten und lokale Nusseltzahlen direkt bestimmt werden können, ohne auf simulierte oder theoretische Annahmen angewiesen zu sein.