Einsatz der Superkontinuum-Absorptionsspektroskopie zur Multiparameter-Bestimmung in der Verbrennungstechnik
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Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Superkontinuum (SC)-basierten Absorptionsspektrometers für die simultane Bestimmung der thermodynamischen Zustandsgrößen Druck, Temperatur und Stoffmengenanteil unter Labor- und unter motorischen Verbrennungsbedingungen. Als Lichtquelle wird ein komerzielles SC-System eingesetzt.
Basierend auf dem Detektionskonzept im Zeitbereich wird die Eignung der SC-Absorptionsspektroskopie zur simultanen Bestimmung der Temperatur und des H₂O-Stoffmengenanteils in einer Flachflamme demonstriert. Die starken Fluktuationen der spektralen Energieverteilung in den SC-Einzelpulsen des kommerziellen SC-Systems verhindern das Erreichen von schnellen Messraten, und die limitierte Speichertiefe des Oszilloskops das Erreichen von motorisch relevanten Gesamtmesszeiten. Aufgrund dieses Zielkonflikts wird ein neues Hochgeschwindigkeitsspektrometer vorgestellt. Die SC-Lichtquelle fungiert hier als quasi-cw-Lichtquelle und eine Hochgeschwindigkeits-Zeilenkamera wird als Detektor eines Czerny-Turner-Spektrographen eingesetzt.
Dieses Messsystem erlaubt die Integration eines optischen Resonators zur Verlängerung der effektiven Absorptionsstrecke. In einer Machbarkeitsstudie werden in einen resonatorverstärkten Messaufbau simultan die verbrennungstechnisch wichtigen Spezies H₂O, CO₂ und C₂H₂ mit Messraten von bis zu 50 kHz detektiert und deren Nachweisgrenzen bestimmt. An einer Rapid Compression Machine wird das SC-Spektrometer bei reiner Kompression für die Multiparameter-Detektion unter motorischen Randbedingungen verifiziert. Die Ergebnisse bei gefeuertem RCM Betrieb (p bis 85 bar und T bis 2000 K) belegen die Eignung des neu entwickelten SC-Spektrometers zur Charakterisierung motorischer Verbrennungsprozesse mit einer effektiven Messrate von 10 kHz.
Basierend auf dem Detektionskonzept im Zeitbereich wird die Eignung der SC-Absorptionsspektroskopie zur simultanen Bestimmung der Temperatur und des H₂O-Stoffmengenanteils in einer Flachflamme demonstriert. Die starken Fluktuationen der spektralen Energieverteilung in den SC-Einzelpulsen des kommerziellen SC-Systems verhindern das Erreichen von schnellen Messraten, und die limitierte Speichertiefe des Oszilloskops das Erreichen von motorisch relevanten Gesamtmesszeiten. Aufgrund dieses Zielkonflikts wird ein neues Hochgeschwindigkeitsspektrometer vorgestellt. Die SC-Lichtquelle fungiert hier als quasi-cw-Lichtquelle und eine Hochgeschwindigkeits-Zeilenkamera wird als Detektor eines Czerny-Turner-Spektrographen eingesetzt.
Dieses Messsystem erlaubt die Integration eines optischen Resonators zur Verlängerung der effektiven Absorptionsstrecke. In einer Machbarkeitsstudie werden in einen resonatorverstärkten Messaufbau simultan die verbrennungstechnisch wichtigen Spezies H₂O, CO₂ und C₂H₂ mit Messraten von bis zu 50 kHz detektiert und deren Nachweisgrenzen bestimmt. An einer Rapid Compression Machine wird das SC-Spektrometer bei reiner Kompression für die Multiparameter-Detektion unter motorischen Randbedingungen verifiziert. Die Ergebnisse bei gefeuertem RCM Betrieb (p bis 85 bar und T bis 2000 K) belegen die Eignung des neu entwickelten SC-Spektrometers zur Charakterisierung motorischer Verbrennungsprozesse mit einer effektiven Messrate von 10 kHz.
Erscheinungsdatum | 12.06.2017 |
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Reihe/Serie | Berichte zur Thermodynamik und Verfahrenstechnik ; 2017,3 |
Verlagsort | Aachen |
Sprache | deutsch |
Maße | 148 x 210 mm |
Gewicht | 316 g |
Einbandart | Paperback |
Themenwelt | Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik |
Schlagworte | Absorptionsspektroskopie • Superkontinuum • Verbrennungstechnik |
ISBN-10 | 3-8440-5282-8 / 3844052828 |
ISBN-13 | 978-3-8440-5282-4 / 9783844052824 |
Zustand | Neuware |
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