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Título: Avaliação da influência da temperatura de pré-aquecimento aliado ao ensaio de ciclagem térmica em revestimentos de barreira térmica
Título(s) alternativo(s): Evaluation of the influence of the preheating temperature combined with the Burner Rig test in thermal barrier coatings
Autor(es): Andrade, Kauan
Orientador(es): Pukasiewicz, Anderson Geraldo Marenda
Palavras-chave: Análise térmica
Revestimento em metal
Turbinas à gás
Energia - Fontes alternativas
Thermal analysis
Metal coating
Gas turbines
Renewable energy sources
Data do documento: 26-Jun-2017
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Ponta Grossa
Citação: ANDRADE, Kauan. Avaliação da influência da temperatura de pré-aquecimento aliado ao ensaio de ciclagem térmica em revestimentos de barreira térmica. 2017. 41 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2017.
Resumo: Em todo o mundo, o uso de turbinas a gás para geração de energia vem crescendo nos últimos anos. Hoje em dia, busca-se uma maior eficiência dessas maquinas, que se destina principalmente a economia de combustível, e consequentemente menores impactos ambientais. O desenvolvimento e aperfeiçoamento de propriedades dos revestimentos de barreira térmica, conhecido como TBC (thermal barrier coating) e um elemento chave para aumentar a eficiência da turbina. Estes revestimentos protegem e retardam a degradação de componentes de turbina de gás submetidos a altas temperaturas, permitindo um aumento da temperatura de trabalho da turbina e aumentando sua eficiência e vida util. A real capacidade dos TBC’s ainda está em desenvolvimento. Visando aumentar as propriedades de proteção dos revestimentos de barreira térmica, são realizados diferentes estudos relacionados com os mecanismos de degradação destes materiais. Estes testes simulam as condições severas que ocorrem no ambiente das turbinas a gás, com o objetivo de forçar os mecanismos de desgaste nos revestimentos estudados. Este trabalho utiliza equipamento do tipo Burner Rig na avaliação dos revestimentos TBC. O objetivo deste ensaio e criar grandes diferenças de temperatura no Top Coat (revestimento cerâmico) em espaços de tempo reduzidos, enquanto o topo do revestimento e submetido a elevadas temperaturas a interface metal cerâmica permanece em temperaturas bem inferiores. Esse gradiente de temperatura promove tensões no revestimento promovendo a nucleação e o crescimento de trincas na cerâmica. Os resultados obtidos com estes ensaios foram capazes de mostrar a influência da temperatura de pré-aquecimento na redução da porosidade do revestimento cerâmico e evolução do crescimento de trincas com o passar dos ciclos térmicos. Com isso, e possível minimizar os efeitos da degradação sofrida, aumentando o tempo de vida dos revestimentos.
Abstract: Around the world the use of gas turbines for energy generation has been growing in recent years. Nowadays, the search for greater efficiency of these machines is carried out, which is mainly aimed at fuel economy, and as a consequence lower environmental impacts. The development and enhancement of thermal barrier coatings properties, known as TBC (thermal barrier coating) is a key element in increasing turbine efficiency. These coatings protect and retard the degradation of gas turbine components at high temperatures, enabling increased turbine working temperature, thereby increasing their efficiency and lifetime. The real capacity of the TBC is still under development. In order to increase the protection properties of thermal barrier coatings, different studies related to the mechanisms of degradation of these materials are carried out. These tests simulate the severe conditions which happens in the gas turbines environment, with the objective of forcing the mechanisms of wear on the coatings studied. This work uses the equipment Burner Rig in the evaluation of TBC coatings. The purpose of this test is to create large temperature differences in the Top Coat (ceramic coating) in reduced time spaces, while the top of the coating is exposed to high temperatures the ceramic metal interface remains at temperatures well below. This temperature gradient promotes stresses that generates nucleation and crack growth in the ceramic. The results obtained with these tests were able to show the differences that the preheating temperatures provoke in the growth of cracks, alteration of morphology and porosity of the thermal barrier coatings. With this, it is possible to minimize the effects of the degradation suffered, increasing the lifetime of the coatings.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/16393
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