Efeito da barreira térmica em uma palheta de aço AISI 316 utilizada para turbina a gás.
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Data
2017
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Resumo
O objetivo deste trabalho é analisar uma palheta de turbina a gás constituída de aço
inoxidável austenítico (AISI 316), um sistema de resfriamento simples e um sistema de proteção
térmica, este formado por uma camada de zircônia estabilizada com ítria e uma camada de
ligação formada de níquel, cromo, alumínio e ítrio. Estes sistemas são incluídos no projeto da
palheta a fim de aumentar sua vida útil e reduzir a temperatura do material base. Assim se pode
aumentar a temperatura de entrada e o desempenho da turbina. Essa análise é executada de duas
formas, a primeira numericamente através da aplicação da dinâmica dos fluidos computacional
(computational fluid dynamics – CFD) e do método dos elementos finitos na análise estrutural
e outra experimentalmente através da construção de uma palheta e investigação do
comportamento da barreira térmica em um forno de fluxo. Desta forma, avalia-se o
comportamento do sistema em um fluxo oxidante de alta temperatura. Verifica-se também a
eficácia do revestimento no aço inoxidável austenítico, avaliando-se a temperatura interna da
palheta, ou seja, a temperatura do metal. Assim, pode-se estimar a vida útil da palheta.
Igualmente, pode-se avaliar a hipótese de que ligas menos nobres possuem uma vida útil
próxima das superligas utilizadas atualmente. Desta maneira, o custo na manufatura deste tipo
de peça será reduzido. O estudo indica que o revestimento térmico e o sistema de resfriamento
foram eficiente e reduziram significantemente a temperatura do substrato metálico, redução da
ordem de 300°C em relação a temperatura de entrada na turbina. Entretanto, o revestimento não
suportou o fluxo oxidante, ocorrendo a geração de uma camada de óxido no aço inoxidável,
assim deteriorando o revestimento.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Aço inoxidável, Termodinâmica, Computação - dinâmica dos fluidos
Citação
SOUZA, Leandro Augusto. Efeito da barreira térmica em uma palheta de aço AISI 316 utilizada para turbina a gás. 2017. 141 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2017.