Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...

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4. Methodische Vorgehensweise
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V
Gas
&
p
Stau
T
Gas
V&
H O
2
T
H O,
Aus
2
T
H O,
Ein
2
Abbildung 16: Messprinzip und –größen bei Enthalpiesondenmessungen
Die Messungen basieren auf einer zweistufigen Energiebilanz. In einem ersten Schritt wird
der Wärmeeintrag Q´1 des Plasmastrahls in die Enthalpiesonde ohne Gasfluss durch die Sonde
gemessen. Auf Grund des anschließenden Öffnens des Ventils in der Sondenleitung strömt
heißes Plasmagas durch das Innere der Enthalpiesonde. In dieser zweiten Messung wird ein
zusätzlicher Wärmebetrag auf die Sonde übertragen, so dass sich der gesamte Wärmeübertrag
Q´2 errechnen lässt (Gl. 6).
Q& = m&
⋅ c ⋅ ∆T
(Gl. 6)
1,
2 H O H O 1,
2
2 2
mit:
Q
1,
2
& : Wärmeeintrag des Plasmas in die Enthalpiesonde
m&
:
H O
2
Flussrate des Kühlwassers
c :
H O
2
Wärmekapazität von Wasser (4,185 kJ/kg·K)
∆ T :
1,
2
Temperaturdifferenz des Wassers in Vor- und Rücklauf
Der Unterschied zwischen den gemessenen Wärmeströmen gibt die Energie des durch die
Sonde strömenden Gases wider. Die mittlere Enthalpie des durch die Sonde strömenden
Gases steht mit der Wärmestromdifferenz gemäß Gl. 7 in Beziehung.
∆Q& = Q&
− Q&
= m&
⋅ ( h − h )
(Gl. 7)
2 1 Gas Ein Aus
mit: Q &
∆ : Differenz der Wärmeströme der beiden Messungen
m& :
Gas
Flussrate des durch die Sonde strömenden Gases
h Ein : Enthalpie des Plasmagases beim Eintritt in die Sonde
h Aus : Enthalpie des Plasmagases beim Austritt aus der Sonde