Metal Bir Ana Malzeme Üzerindeki Termal Bariyer Kaplamanın Isı Transfer Analizi

Year 2013, Volume: 33 Issue: 2 - Volume: 33 Issue: 2, 101 - 109, 01.06.2013

Ozge Altun Y. Erhan Boke

Abstract

Termal Bariyer Kaplamalar (TBK) gaz türbinlerinde sıcak kısım parçalarını yüksek sıcaklık etkilerinden korumak, malzemelerin servis ömrünü uzatmak dolayısıyla bakım maliyetlerinin azaltmak amacıyla kullanılmaktadır. TBK’ların ısı iletim katsayısı bu kısımda çalışan parçaların dayanım sıcaklığını doğrudan etkilemektedir. TBK’ların ısı iletim katsayılarına bağlı olarak gaz türbinlerinin çalışma sıcaklıkları ve verimleri değişmektedir. Bu nedenle TBK’ların ısı iletim katsayısının belirlenmesi türbin tasarımını doğrudan ilgilendirmektedir. Bu çalışmada, yüksek sıcaklığa maruz TBK uygulanmış metalden oluşan tabakalı yapının efektif ısı iletim katsayısı nümerik olarak elde edilmiştir. Çözümler, iki farklı gözenekliliğe sahip TBK için farklı sınır şartlarında iletim ve ışınımla ısı geçişi hesaba katılarak yapılmıştır. Analiz sonucunda ışınımla ısı geçişinin hesaba katıldığı çözümlerin, iletim çözümüne nazaran %7 az olduğu tespit edilmiştir

Keywords

Termal bariyer kaplamalar, ısı transferi, ısı iletim katsayısı, nümerik analiz

Heat Transfer Analysis of Thermal Barrier Coatings on a Metal Substrate

Abstract

Thermal barrier coatings (TBCs) are used in order to protect hot section component parts from high temperature effect, extend the service life of the parts and reduce the maintenance costs in gas turbines. Thermal conductivity of TBCs directly affects the strength temperature of operating parts in hot section. The gas turbines’ operating temperatures and efficiency change depending on thermal conductivity of TBCs. For this reason to determine the thermal conductivity of TBCs directly concern the turbine design. In this study, effective thermal conductivity layered structure which is composed of metal substrate and thermal barrier coating has been obtained numerically. Solutions have been performed taking conduction and radiation into consideration for different boundary conditions for TBC which have two different porosity. As a result of analyses, it has been determined that radiation boundary condition solution is 7% lower than the heat conduction solution

Keywords

Thermal barrier coating, heat transfer, thermal conductivity, numerical analyses