Indirekte Messung der Viskosität über die Messung der Permittivität viskoser Fluide
Die Viskosität dient in vielen Industriezweigen wie der Energie-, der Lebensmittel-, der Kosmetik- aber auch der Chemieindustrie als Indikator für die Prozessqualität. Aktuell bietet der Markt eine Vielzahl an Prozessviskosimetern an, deren gemeinsamer Nachteil der nicht vermeidbare Eingriff in das Strömungsprofil durch Einführen einer Messsonde oder Abführen einer Messprobe ist.
Im Rahmen des Projekts soll in einer Kooperation mit dem Lehrstuhl für Hochfrequenztechnik der Technischen Universität Hamburg ein Verfahren zur non-invasiven Messung der Permittivität entwickelt werden. Die elektromagnetischen Sensorprinzipien sind in der Lage berührungslos zu messen. Zusätzlich ermöglichen tomografische Verfahren eine Auflösung der Messgröße über den Messquerschnitt.
Bei bestehendem Zusammenhang zwischen der Permittivität und der Viskosität handelt es sich um ein vielversprechendes Sensorkonzept. Es ermöglicht prozessunabhängige (von der Geometrie und Strömungsgeschwindigkeit gelöste) Messgrößen zu extrahieren, um anschließend die Prozessqualität an verschiedenen Stellen miteinander zu vergleichen.
Das Sensorprinzip ist für verschiedene Industriebereiche anwendbar. Hierzu zählt beispielsweise die ortsauflösende Messung des Beladungszustands von Liquid Organic Hydrogen Carrier (LOHC)-Verbindungen. Die LOHC-Verbindungen sind ein vielversprechender Ansatz für die Speicherung und den Transport der durch regenerative Quellen gewonnenen Energie. Die Technologie verspricht die Chance, wasserstoffbasierende stationäre Energiespeicherung sowie wasserstoffbasierende Mobilität zu ermöglichen.
Nicht minderwichtig ist das Messprinzip im Bereich der Medizin. Ein non-invasives Messsystem zur Bestimmung der Viskositätsverteilung würde die berührungslose Extraktion des Strömungsprofils und dessen Validierung ermöglichen. Somit könnte eine Vielzahl der bisher nicht bekannten Probleme in der Strömungsmechanik gelöst werden.
Ein Beispiel hierfür ist die bisher fehlende messtechnische Validierung der Funktionalität eines Knochenklebemittels. Aktuell kann eine messtechnische Verifikation des Knochenklebemittels ohne Zerstörung der Knochen nicht durchgeführt werden. Lediglich die berechnete Verteilung außerhalb des Knochens konnte verifiziert werden.
Weiterhin ist die Untersuchung der Viskositätsentwicklung von nichtnewton’schen, viskosen Stoffen geplant, u.a. Polymerschmelzen. Heute noch ist der grundlegende Zusammenhang zwischen der Rohrgeometrie und sich dadurch ergebenden Viskosität der Fluide bei bestimmten Anordnungen nicht vollständig geklärt. Dies ist beispielsweise im Hinblick auf das Befüllen einer Spritzgussform mit Polymerschmelzen interessant.