據外媒報道,賓夕法尼亞州立大學機械工程系的博士生Shawn Siroka開發了燃氣輪機發動機中的新型熱流傳感器。Siroka是穩態熱力航空研究渦輪(START)實驗室的研究人員之一,該實驗室致力于通過了解渦輪如何減輕和處理極端溫度來提高渦輪能量的產生。


 熱流傳感器

Shawn Siroka在賓夕法尼亞州立START實驗室使用薄膜熱通量計。(賓夕法尼亞州立大學)   


Siroka在賓夕法尼亞州立大學網站上發表的一篇文章中說:“人們研究傳熱已有300多年了,我們對此很有把握,但是由于這是一個極其復雜的主題,所以我仍有探索和嘗試新事物的空間?!?  


研究型燃氣輪機,就像那些安置在START實驗室里的渦輪機一樣,對于工業和政府而言都是至關重要的工具,在那里,人們研究了提高技術效率和性能的新方法,并最終在發電廠和噴氣發動機中實施。特別是,Siroka的研究深入到了薄膜熱流計(HFG),這是一種柔性傳感器,可以測量這些測試渦輪機中的溫度。   


他說:“本質上,這些薄膜熱流計(HFG)正在測量進出渦輪葉片的能量。擁有這些數據有助于預測零件的壽命或耐用性,還可以幫助了解零件的冷卻效率?!?  


Siroka與著名教授、機械工程系主任兼START實驗室主任Karen Thole和機械工程助理研究教授Reid Berdanier于2019年一起訪問了牛津大學,在那里,研究人員開發出了可在短期渦輪內使用的薄膜熱流計(HFG)。賓夕法尼亞州立大學的研究小組試圖了解他們在使用這些組件滿足START實驗室的持續時間需求時所面臨的挑戰。   


Siroka說:“我們能夠把學到的知識帶回START實驗室。我們決定在充分利用賓夕法尼亞州立大學(Penn State)的資源,特別是納米制造實驗室(Nanomic Lab)的資源的同時,擴大牛津大學此前所做的工作?!?  


至此,對研究人員提出的挑戰增加了復雜性。薄膜熱流計(HFG)的使用在很大程度上局限于短時渦輪機,這種渦輪機通常一次運行幾分鐘或幾秒鐘。相比之下,START實驗室的標志性持續時間設備每天定期運行8-10小時,以提供更深入的渦輪機數據和分析,從而更接近于實際應用。   


Siroka說:“當燃氣發動機在飛機上發電時,它們總是在穩定的狀態下工作,就像START實驗室的設施一樣。這意味著當我們在穩定的條件下進行測試時,我們可以進行更多的比較?!?  


Siroka的工作詳細介紹了這些改進的薄膜熱流計(HFG)的納米制造工藝,并提供了一種更好的校準方法來解決儀器的潛在劣化問題,當部件經受長時間的鉆機的更苛刻的暴露時,這將變得至關重要。 


來源:傳感器專家網 


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