SBIR Phase I: Smart Thermal Barrier Coating for Gas Turbine Surface Temperature Monitoring
SBIR Phase I: Smart Thermal Barrier Coating for Gas Turbine Surface Temperature Monitoring
批准号:
0945475
负责人:
Xiaomei Guo
金额:
$15.0万
依托单位国家:
美国
项目类别:
Standard Grant
财政年份:
2010
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2010-01-01 至 2010-12-31
中文摘要
这个小型企业创新研究第一阶段项目的重点是开发一种新型的热成像荧光粉测温技术,结合热障涂层(TBC)材料,用于监测燃气轮机表面温度和TBC状况(即监测涂层的剥落和变质)。高效和低排放发电燃气轮机的设计需要详细了解在实际操作条件下热气路(HGP)组件所经历的温度,热通量和流动状态。因此,迫切需要一种创新的、非侵入式的实验技术,适用于燃气轮机高温区域HGP部件2500 K以上表面温度的精确测量,而传统技术无法应用于这些区域。在本项目中,将开发一种独特的上转换荧光粉测温技术,该技术将克服广泛使用的下转换测温技术所面临的问题。所提出的温度传感机制不受激励功率和环境条件变化的影响,因此特别适用于危险燃气轮机的应用。该项目的广泛影响/商业潜力将是巨大的,因为燃气轮机用于为飞机、火车、船舶、发电机和地面车辆提供动力。几乎所有航空航天、交通运输和能源生产领域的制造商都将受益于该项目开发的技术。如果成功,该第一阶段项目将直接产生一种非侵入式监测技术,用于监测经历极端高温环境的材料的温度和表面状况。通过这种技术收集的数据也将增加对高温燃烧和流体流动过程的科学理解。
英文摘要
This Small Business Innovation Research Phase I project focuses on developing a novel thermographic phosphor thermometry technique, combined with a thermal barrier coating (TBC) material, for monitoring gas turbine surface temperature and TBC condition (i.e., to monitor the coating for spallation and deterioration). Design of efficient and low-emission power generation gas turbines requires detailed knowledge of the temperatures, heat fluxes and flow regimes experienced by hot-gas path (HGP) components under realistic operating conditions. Hence, there is an urgent need for innovative and non-intrusive experimental techniques suitable for accurate measurement of surface temperatures in excess of 2500 K for HGP components in high-temperature regions of the gas turbine, where conventional techniques cannot be applied. In this project, a unique upconversion phosphor thermometry technology will be developed which will overcome the issues confronting widely-used down-conversion thermometry techniques. The proposed temperature sensing mechanism is independent of variations in the excitation power and environmental conditions, and hence is especially suitable for hazardous gas turbine applications. The broader impact/commercial potential of this project will be significant, because gas turbines are used to power aircraft, trains, ships, generators, and ground vehicles. Almost all manufacturers in the aerospace, transportation, and energy generation fields would benefit from the technology developed in this project. If successful, this Phase I project will directly result in an enabling technique for non-intrusive monitoring of temperature and surface conditions of materials experiencing extremely high-temperature environments. The data gathered by such a technique will also add to the scientific understanding of high-temperature combustion and fluid flow processes.
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