Wärmefluss-Thermoelement MCT

Hochfrequenz-Mikro-Thermoelemente mit Oberflächen Anpassung zur Ermittlung der Oberflächentemperatur und des Wärmestroms

Anwendungsbeispiele

Diese speziellen Thermoelemente sind ideal für sehr schnelle Messungen von Temperaturänderungen auf der Oberfläche eines Körpers z.B. während einer Explosion oder einer Modells im Hyperschall-Windkanal. Im diesem Fall können die Messungen zur Berechnung von Wärmeströmen in die Oberfläche hinein genutzt werden. Aus dem Signal der Oberflächentemperaturänderung lässt sich der konvektive Wärmestrom in die Wand bestimmen. Das Thermoelement wird dazu als halbunendlicher Körper angesehen. Die max. Messzeit endet, wenn sich auch der hintere Teil des Sensors nach ca. 40 bis 100 ms beginnt zu erwärmen, da dann die Berechnungsgrundlage verlorengeht.

Zur Berechnung des Wärmestroms bieten wir das Programm Heat Flux Calculator HFC an. Es errechnet den Wärmestrom in einfacher Weise unter Verwendung der Temperatur und Materialdaten des Sensors.

Der Sensor ist klein genug, um in jeder Kontur z.B. einer Flügelnase eines Space Shuttle Modells integriert zu werden. Zudem kann sein empfindliches Ende vollständig durch Schleifen in die Oberfläche eingepasst werden. Alternativ kann auf Wunsch das Ende der Sonde auch Metall beschichtet werden. Dies bietet den Vorteil einer längeren Standzeit bei höheren Temperaturen, hat jedoch den Nachteil einer festen Geometrie

Wärmeflusssensor MCT 19, 36 und MCTB 48 mit Bohrung für zentrale Druckmessung. Als alternative Befestigung zur Klebung bieten wir Gewinde und kurze 20 cm Kabel mit Verlängerung zur leichteren Einschraubung

Das Modell MCTB bietet zudem die einzigartige Möglichkeit, an ein und derselben Stelle Temperaturveränderungen sowie durch koaxialen Einbau einer Drucksonde auch die Drückveränderungen zu messen. Unsere Drucksonde M60-1 kann mit ihrem Gewinde in das Thermoelement eingeschraubt werden.

Finden die Experimente bei andauernd sehr hohen Temperaturen statt, beginnt nach einiger Zeit die Oberfläche zu oxidieren und das Signal verschwindet. Die Messdauer beträgt für den Typ E bei Temperaturen von 615°C ca. 35 Minuten, bei 715° etwa 8 Minuten. In diesen Fällen kann durch erneutes Anschleifen der Sensoroberfläche das Thermoelement wieder renoviert werden. Dadurch erhalten sie eine nahezu unbegrenzte Haltbarkeit.

Technische Daten

Thermoelement:

Typ E (als Sonderanfertigung ist auch Typ K möglich)

Material:

Typ E: Chromel – Constantan (Zentrum), koaxial

 

Typ K: Chromel – Alumel (Zentrum), koaxial

Temperaturbereich:

Typ E: - 200 bis 900 °C

 

Typ K: - 200 bis 1170°C

Empfindlichkeit:

0,5 K ist die kleinste messbare Temperaturänderung

Wärmestrom:

20 KW/m² bis 20 MW/m²

Haltbarkeit ohne Renovierung für Typ E:

Raumtemperatur: Monate, 615°C: 35 Minuten, 715°C: 8 Minuten

Ansprechzeit:

3 μs

√ ρ c k:

ca. 9000 W √s/m²K

Maße:

MCT 19: d = 1,9 x 26 mm

 

MCT 36: d = 3,6 mm x 17 mm

 

MCTB 48: d = 4,8 x 25 mm

 

Sensor MCT 19, 36 und 48 kann im Bereich ihres Durchmessers 1,9, 3,6 und 4,8 mm gekürzt werden

Durchmesser:

1,9, 3,6 und 4,8 mm

Empfindlichkeit:

Typ E: ca. 63 μV/K, (s. IEC-584 T1), kalibriert

 

Typ K: 39.9 μV/K, kalibriert

Empfindliche Spitze:

kann beliebig der Oberfläche angepasst werden

Besonderheiten:

Das Thermoelement MCTB 48 besitzt eine zentrale d = 0,8 mm große Bohrung zum Anschluss einer Drucksonde mit Durchmesser 1,9 mm z.B. Kulite XCQ-080 oder Müller M60-1)

Anschluss:

2 m Hochtemperaturkabel mit BNC pos.

Verstärkung:

Mit unseren Verstärkern MFA 1000 oder MVA 10

Artikel-Nr. 100-001-0: HFC Programm zur Berechnung des Wärmestroms
Artikel-Nr. 100-001-1: MCT 19, Typ E, Durchmesser 1,9 mm
Artikel-Nr. 100-001-2: MCT 36, Typ E, Durchmesser 3,6 mm
Artikel-Nr. 100-001-3: MCTB 48, Durchmesser 4,8 mm mit koaxialer Bohrung für Drucksonde M60-1 (100-201-2)
Artikel-Nr. 100-001-6: Aufpreis für Sondenbeschichtung
Artikel-Nr. 100-001-7: Aufpreis kurzes Kabel 20 cm plus 2 m Verlängerung
Artikel-Nr. 100-001-8: Aufpreis für Version mit Gewinde M2, M3,5 oder M5
Artikel-Nr. 100-001-9: Aufpreis für Version Typ K

Sonderanfertigungen mit Gewinde (-8) oder kurzem Kabel (-7) gegen Aufpreis möglich

Veröffentlichungen

Olivier H.:
Thin Film Gauges and Coaxial Thermocouples for Measuring Transient Temperatures

Olivier H., Grönig H.:
Instrumentation Technique of Aachen Shock Wave Tunnel - ICIASF 1995a3

Hans-Jürgen Fahl:
The Validation of the Explosive Fumes Dynamics in Rooms

Sensitivity of the Coaxial Thermocouple MCT
corresponding to IEC 584 T1 for Type E