Journals / Eskişehir Osmangazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi / 2009 / Cilt: 22 - Sayı: 2
Determination of effective thermal conductivity of thermal barrier coatings by analytical method
- Pages
- 139–152
- DOI
- —
Abstract
Thermal conductivity plays a significant role in the heat transfer problems. Modeling of effective thermal conductivity of heterogeneous or composite materials is sensory areas of interest. There are a lot of developed expressions for modeling of thermal conductivity in the literature. Thermal characteristics of thermal barrier coatings (TBCs) are vary depending on the thermal characteristic of coating materials, coating technique and process parameters. These factors affect the pore shapes and directions. In this study, thermal conductivity of TBCs have been obtained by using different analytical expressions given in the literature. Effective thermal conductivity values obtained from analytical expressions have been compared to experimental thermal conductivity data given in the literature and the results of Computational Fluid Dynamics (CFD) analysis. However, effective thermal conductivity values calculated by CFD analysis have been compared to experimental laser-flash method results given in literature for 12% porosity. 17% of deviation have been determined between the experimental and CFD analysis results.
Özet
Isı geçis problemlerinde ısı iletim katsayısı önemli rol oynamaktadır. Heterojen veya kompozit malzemelerin etkin ısı iletim katsayısının modellenmesi, ısı transfer uygulamalarında ilgi duyulan bir alandır. Literatürde etkin ısı iletim katsayısının modellenmesi için gelistirilen çok sayıda esitlik bulunmaktadır. Isıl engelleyici kaplamalarının ısıl özellikleri, kaplama malzemesinin ısıl özelliklerine, kullanılan kaplama tekniğine ve islem parametrelerine bağlı olarak değismektedir. Bu faktörler kaplama içinde bulunan gözeneklerin seklini ve yönünü etkilemektedir. Bu çalısmada ısıl engelleyici kaplamalarda ısı iletim katsayısı literatürde yer alan farklı analitik ifadeler kullanılarak tayin edilmistir. Hesaplanan etkin ısı iletim katsayısı değerleri, literatürden elde edilen deneysel sonuçlar ve CFD (Computational Fluid Dynamics) analizi ile hesaplanan değerlerle karsılastırılmıstır. Ayrıca % 12 gözeneklilik için CFD analizi ile hesaplanan etkin ısı iletim katsayısı değerleri, literatürde aynı gözeneklilik oranı için lazer-flas yöntemi ile elde edilmis deneysel sonuçlar ile kıyaslanmıstır. Deneysel sonuçlar ile CFD analizi ile elde edilen sonuçlar arasında yaklasık % 17 oranında bir sapma olduğu tespit edilmistir.