25/07/2014 - Die UPV/EHU entwickelt ein einzigartiges Infrarot-Emisivitätsradometer in Spanien

Menéame

Forscher aus der Abteilung für Physik der Kondensierten Materie der UPV/EHU haben die einzige entwickelt Infrarot-Emisivitätsmesser in Spanien. Die Universität ist auch eines der wenigen Zentren in der Welt, die über ein solches Gerät verfügen.

Viele Forschungszentren und Unternehmen haben von dieser Möglichkeit profitiert und mit dieser Forschungsgruppe zusammengearbeitet, um absolute und zuverlässige Maßnahmen zur Verbreitung ihrer Materialien, Werkzeuge oder Komponenten zu ergreifen. In der jüngsten Zusammenarbeit, an der sie teilgenommen haben, haben sie an der Verbesserung der Effizienz der Solarkollektoren gearbeitet.

Strahlungscharakterisierung

Alle Körper oder Objekte, bei einer Temperatur über der absoluten Null, senden Wärme in Form von elektromagnetische Strahlung. Bei Temperaturen zwischen Umgebungstemperatur und mehr als 1.000 °C wird die Emission hauptsächlich in der Bereich des Mittelinfrarots, d. h. a Wellenlängen von 1,5 bis 25 μm. Die physische Eigenschaft, die diese Strahlung zu charakterisieren erlaubt, ist die Infrarote Emisivität. Auf dem Markt gibt es keine kommerziellen Geräte zur Messung dieser Größenordnung, und in der Welt gibt es nur wenige Zentren mit einem Radiometer. Die UPV/EHU ist eine davon, dank der Forschungsgruppe, die sie entworfen, gebaut und kalibriert hat.

In bestimmten Sektoren und für bestimmte Anwendungen ist es sehr wichtig, die Emisivität der verwendeten Materialien und Komponenten zu kennen. "Aus wissenschaftlicher Sicht können durch diese Messungen optische oder dielektrische Konstanten ermittelt werden, und aus praktischer Sicht sind sie wichtig für die Messung der Temperatur durch Pyrometrie und für den Bau eines Systems, bei dem die Temperatur ein wichtiger Faktor ist, wie die Isolierung eines Gebäudes, eines Ofens usw.," so Raúl Pérez, Professor der Forschungsgruppe, die die Entwicklung dieses Geräts durchgeführt hat.

Je nach Art der Anwendung "kann es interessant sein, dass ein Material mit geringem oder hohem Emissivitätsgrad vorhanden ist, obwohl häufig eine so genannte selektive Emissivität erforderlich ist, was bedeutet, dass das Material für einen bestimmten Bereich von Wellenlängen und niedrigem für andere eine hohe Emissivkeit haben muss," erklärt der Forscher.

Im Zusammenhang mit diesem letzten Merkmal steht die letzte Zusammenarbeit, an der sie teilgenommen haben. Sie arbeiteten mit Solarthermiekollektoren. "In diesem Fall ist es wichtig, dass die Materialien, die die Kollektorrohre abdecken, durch die Flüssigkeit, die mit der Energie, die von ihnen aufgenommen wird, stark in den Wellenlängenbereich einsaugen, in denen sie die Sonnenstrahlung empfangen (dies ist normalerweise der sichtbare Bereich), und wenig in den Infrarotbereich ausstoßen, in dem die Körper Strahlung ausstrahlen," erklärt der Forscher.

Eine vergleichende Methode

Die in der Abteilung für Physik der Kondensatmaterie der UPV/EHU entwickelte Methode zur Messung der Emissivität von undurchsichtigen Körpern ist eine direkte Methode zur Messung des Emissivseins des Körpers, und sie besteht darin, den Körper mit dem zu vergleichen, was einen schwarzen Körper ausstrahlt. Der schwarze Körper gilt als idealer Emitter. Als idealer Emitter wird die Strahlung, die einen schwarzen Körper ausstrahlt, durch das Strahlungsgesetz von Planck genau bestimmt. Bei allen anderen Materialien wird jedoch die Strahlung, die sie ausstrahlen, "durch mehrere Parameter bestimmt, die ihre Modellierung recht kompliziert machen. Im Allgemeinen zeigt es Abhängigkeit von Temperatur, Wellenlänge und Emissionswinkel, zusätzlich zum Zustand der Oberfläche, wie Rauheit, Porosität, Oxidationszustand, etc.", Detail Perez.

Nachdem sie das Radioometer 2006 auf eine Anfrage des Unternehmens ITP hin entworfen hatten, das daran interessiert war, einen Teil der Turbo-Propeller-Turbomotoren, die für Flugzeuge hergestellt werden, zu emigrieren, haben sie "viele Anfragen von Unternehmen erhalten, um diese Messungen durchzuführen, und manchmal konnten wir nicht den gesamten erhaltenen Bedarf decken," so der Forscher. Im Laufe der Zeit haben sie außerdem die Fähigkeiten des Radiometers erweitert, wie den Spektralbereich, den sie messen können, oder den Temperaturbereich, in dem die Maschine arbeiten kann.

Weitere Informationen

Das Forschungsteam besteht aus zwei Professoren, Manuel Tello und Raúl Pérez, und zwei Forschenden in der Ausbildung, Telmo Echaniz und Iñigo Setinén. Die Forschung und Entwicklung im Zusammenhang mit dem Infrarot-Emisivity-Radiometer hat zu zwei Dissertationen und zahlreichen Veröffentlichungen in internationalen wissenschaftlichen Zeitschriften geführt. Zu den Partnereinrichtungen gehören das Unternehmen ITP, Mondragon Unibertsitatea, die Vereinigung EUROATOM-CIEMAT, das Institut für Materialwissenschaft in Madrid (ICMM) und Tecnalia.

Bibliographische Referenz:

I. Setién-Fernández, T. Echániz, L. González-Fernández, R. B. Pérez-Sáez, M.J. Tello, (2014). "Spectral emissivity of copper and nickel in the mid-infrared range between 250 and 900 °C". International Journal of Heat and Mass Transfer, 71: 549-554.

DOI: 10.1016/j.ijheatmasstransfer.2013.12.063

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