SFB 561:  Thermally Highly Loaded, Porous and Cooled Multi Layer Systems for Combined Cycle Power Plants

• Subject Area: Materials Science and Engineering
• Term: from 1998 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5482623

Within the frame of the collaborative research centre different fields of research are co-operating in order to develop the fundamentals related to thermo fluid dynamics, structural mechanics and manufacturing processes for specific components used in combined gas turbine and steam turbine power plants. The aim is to achieve total efficiencies of approximately 65 %. Thermally highly loaded parts such as walls of the combustion chamber, gas turbine blades and inlet areas of high temperature steam turbines are supposed to be cooled using effusion/transpiration cooling technology. For this reason, porous composite materials manufactured by casting or microdrilling and covered with thermal barrier coating are investigated. For dewatering in low pressure turbines open porosity metallurgical composite materials are to be developed. The effect of coolant flow out of the porous surface and of the materials properties on the overall process and on the design parameters to be optimised are subject to a special subproject.

• DFG Programme: Collaborative Research Centres

Completed projects

• A - Prozeßberechnung und -optimierung zur Bestimmung der relevanten Prozeßdaten (Project Head Bohn, Dieter )
• A01 - Prozessberechnung und -optimierung zur Bestimmung der relevanten Prozessdaten (Project Head Bohn, Dieter )
• B1 - Kombinierte Berechnung der Heißgas- und Kühlluftzuführung zur Nutzung der Transpirationskühlung für Brennkammerauskleidungen und Gasturbinenschaufeln (Project Head Bohn, Dieter )
• B11 - Kombinierte Berechnung der Heißgas- und Kühlluftzuführung zur Nutzung der Effusionskühlung für Brennkammerauskleidungen und Gasturbinenschaufeln (Project Head Bohn, Dieter )
• B12 - Numerische und experimentelle Strömungsanalyse der Oberflächenkühlung mit Dichte- und Temperaturgradient (Project Head Schröder, Wolfgang )
• B21 - Entwicklung von offenporigen Schäumen aus Nickelbasislegierungen und intermetallischen Phasen (Project Head Bleck, Wolfgang )
• B22 - Verfahrensentwicklung für lasergeborhte Lochfelder in gekühlten Strukturen (Project Head Poprawe, Reinhart )
• B31 - Experimentelle Charakterisierung des Impuls- und Wärmetranpots in offenporigen, durchsrömten Mehrschichtsystemen als Brennkammerwand (Project Head Pitz-Paal, Robert )
• D21 - Entwicklung von Fügetechnologien für offenporige Mehrschichtsysteme hochbelasteter Komponenten der Dampfturbine (Project Heads Dilthey, Ulrich ;  Reisgen, Uwe )
• D22 - Entwicklung geometrisch bestimmter Hohlstrukturen für eine aktive Kühlung in Dampf- und Gasturbinen (Project Heads Franzke, Martin ;  Hirt, Gerhard )
• D23 - Pulvermetallurgisches Verfahren für Schichtwerkstoffe mit offener Porosität (Project Head Beiss, Paul )
• D31 - Charakterisierung und Simulation des Verformungs- und Versagensverhaltens neuartiger Sandwichstrukturen zur Kühlung thermisch hochbelasteter Dampfturbinenkomponenten (Project Heads Beiss, Paul ;  El-Magd, Essam )
• G1 - Mikromodell für Porenströmung und effekive Wärmetransportgrößen in Schichtverbunden (Project Head Rex, Stephan )
• G11 - Modell zur Homogenisierung der Werkstoffeigenschaften von offenporigen und gekühlten Mehrschichtsystemen (Project Heads Laschet, Gottfried ;  Rex, Stephan )
• G21 - Prozeßentwicklung zur gießtechnischen Herstellung transpirationsgekühlter Gasturbinenschaufeln aus neuen Werkstoffen und Werkstoffverbunden (Project Head Bührig-Polaczek, Andreas )
• G22 - Entwicklung fortschrittlicher Wärmedämmschichtsysteme durch Elektronenstrahlbedampfen (EB-PVD) für thermisch hoch belastete Bauteile (Project Head Bobzin, Kirsten )
• G23 - Faserbeschichtung für faserverstärkte, transpirationsgekühlte Gasturbinenschaufeln, Charakterisierung der Schichten im Bauteil und thermochemische Bestimmung der Phasenkonstitution (Project Head Schneider, Ph.D., Jochen M. )
• G31 - Langzeitstabilität von NiAl-Legierungen mit und ohne Faserverstärkung in transpirationsgekühlten Gasturbinenschaufeln (Project Head Gottstein, Günter )
• G32 - Experimentelle und theoretische Ermittlung des Verformungs- und Versagensverhaltens von keramikbeschichteten, transpirationsgekühlten Brennkammerbauteilen und Gasturbinenschaufeln in Schichtbauweise (Project Head Schubert, Florian )
• G34 - Untersuchungen der Reaktionsmechanismen von Kühlgas in Kühlporen thermisch hochbelasteter effusionsgekühlter Gasturbinenkomponenten (Project Head Singheiser, Lorenz )
• Z - Zentrale Aufgaben für den SFB (Project Head von den Brincken, Peter )
• Z1 - Zentrale Aufgaben für den SFB (Project Head von den Brincken, Peter )

• Applicant Institution: Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
• Participating Institution: Access e.V.; Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR); Forschungszentrum Jülich
• Spokesperson: Professor Dr.-Ing. Dieter Bohn