Laseroptische Messung von Wassertemperaturen

Berührungslose Messung von Wassertemperaturen

Die Eigenschaften des Wassers werden in der flüsssigen Phase überwiegend durch Wasserstoffbrücken bestimmt. Diese Wasserstoffbrücken beeinflussen auch wesentlich die der molekularen Struktur des flüssigen Wassers und verändern daher auch das Ramanspektrum des Wassers.

Die Anzahl der in der flüssigen Phase hängte ausgebildeten Wasserstoff-Brückenbindungen hängt von der Temperatur des Wassers ab. Es existiert  ein temperaturabhängiges Gleichgewicht zwischen mit Wasserstoffbrückenbindungen gebundenen Wasser-Molekülen (Polymeren) und ungebundenen Wasser-Molekülen (Monomeren)

Durch das veränderte Gleichgewicht ändert sich auch das Ramanspektrum des Wassers. Der Effekt kann genutzt werden, um eindimensionale oder zweidimensionale Temperaturverteilungen berührungslos zu messen.

Ramanspektrum des flüssigen Wassers

Meßaufbau für die eindimensionale Wassertemperaturmessung

Meßaufbau für die zweidimensionale Wassertemperaturmessung

Zweidimensionale Aufnahme der Wassertemperaturverteilung
vor der Rohrplatte eines Rohrbündelwärmetauschers

 

Literatur:

  • J. Karl, M. Ottmann, D. HeinMeasuring Water Temperatures by means of Linear Raman Spectroscopy Proceedings of the 9th Int. Symp. on Appl. of Laser Techniques to Fluid Mechanics,Vol. II, pp 23.2.1-23.2.8, Lisbon, 1998