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采用3D打印技术改进燃机冷却方案 获美国能源部重点资助

燃气轮机随着使用时间而发生部件性能衰竭,这一直是燃气轮机行业的难点之一,特别是燃气轮机的热端部件*为明显:不修不得不忍受机组的性能下降,频繁维修又会带来维修费用的剧增。但近日,匹兹堡研究人员表示他们可以使用3D打印来解决这一难题,从而在一定程度上推动了燃气轮机行业的改变。

Minking Chyu博士是匹兹堡大学斯旺森工程学院机械工程与材料科学的杰出教授,他*近的研究成果令美国能源部DOE印象深刻,获得了美国能源部60万美元的研究资助。

10月16日,美国能源部宣布,将向Chyu博士的**性研究提供大量资金支持,其中包括题为“基于3D打印与氧化物分散强化合金的蒸腾和晶格冷却集成系统(Integrated Transpiration and Lattice Cooling Systems Developed by Additive Manufacturing with Oxide-Dispersion-Strengthened Alloy)”的研究。同时,匹兹堡大学提也提供了177,192美元的资金支持,因此Chyu教授已经收到了约78万美元的研究资助,来继续他的燃机部件衰竭3D打印解决方案。

燃气轮机自二十世纪初以来就一直在广泛使用,但现代技术还远非上乘。作为混合空气和燃料进行燃烧,以快速旋转扇形叶片以产生机械能的一种复杂旋转机械,燃气轮机是发电的理想选择,但也面临着不少技术挑战。

“在产生大量功率的同时,燃气轮机也会产生大量的热量,并且有被高温损坏的风险。”根据Chyu教授的说法,3D打印可能是解决这些工业燃气轮机冷却技术挑战的关键。

他的研究团队中还有Leighton和Mary Orr两位特聘教授已经在开始探索采用3D打印制造“晶格和蒸腾冷却系统”,同时也在开展氧化物分散加强合金的研发,以保护燃机涡轮叶片,防止过热。

Chyu教授表示:“我们正在研发的合金增加了燃机组件的熔点,从而提高了其耐热性,降低部件衰竭,而且3D打印使我们能够创建复杂的晶格结构,使冷空气更好的进入涡轮内部,进一步降低温度。”

当配备这些合金和3D打印结构时,燃机涡轮遭受的热损伤将大幅减少,并且也可以在更高的温度下工作来提高整个发电效率。美国能源部在燃气轮机技术改进上已经投入了大量的资金,期望美国在这一技术上保持优越优势,带动燃气轮机行业的变革。

Chyu教授的研究成果也是*近由美国源部化石源办公室资助的九个项目之一,该项目为共计540万美元的燃气轮机研究资助项目中的一部分。该项目由美国国家能源技术实验室管理,重点是开发先进**的燃气轮机技术,以提高能源效率,减少排放,提升性能。

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