Comparative Analysis of Models of Heat Transfer in the Cylinder of Stationary Gas Engine 11GD100M

Heat transfer process in the cylinder of a stationary gas engine pre-chamber – torch ignition of lean fuel-air mixtures and qualitative power regulation was studied and mathematically modelled. During the investigation of heat transfer in the cylinder of the gas engine the components obtained by the results of experimental research of internal thermal balance were analyzed. It was shown that heat transfer in the cylinder 11GD100M has distinctive features compared to the known petrol and diesel engines. The analysis of the temperature condition of the combustion chamber of the engine parts 11GD100M was carried out. According to the results of the experimental data, the empirical dependence of the average temperature of the cylinder wall of the geometrical and operational parameters was obtained. The empirical and semi-empirical models for determining the heat transfer coefficient were analyzed. According to the analysis of the internal heat balance, heat transfer model for application in a gas engine 11GD100M was chosen. It was shown that for the calculation of heat transfer in the test engine, the mathematical models of V. Annand and G. Rosenblit provide the most accurate results.
Keywords: gas engine pre-chamber-torch ignition, internal heat balance, the wall temperature, heat transfer, heat transfer coefficient.

Publication year: 
2014
Issue: 
5
УДК: 
621.433
С. 24–31., Іл. 5. Табл. 4. Бібліогр.: 13 назв.
References: 

1. Кабанов А.Н. Выбор методики расчета процесса теплоотдачи в газовом двигателе с искровым зажиганием // Автомоб. транспорт. — 2012. — Вып. 30. — С. 96—102.
2. Гайворонский А.И., Кавтарадзе Р.З. Расчет теплообмена в камере сгорания быстроходного газового двигателя // Транспорт на альтернативном топливе. — 2008. — № 5. —С. 30—31.
3. Ивановский В.Г., Варбанец Р.А. Моделирование и анализ рабочего процесса в системе параметрической диагностики судовых дизелей D4.0H // Наук. вісник ХДМІ. — 2010. — № 1. —С. 189—197.
4. Ali Sanli et al., “The influence of engine speed and load on the heat transfer between gases and in-cylinder walls at fired and motored conditions of an IDI diesel engine”, Appl. Therm. Eng., no. 28, pp. 1395—1404, 2008.
5. Кавтарадзе Р.З. Локальный теплообмен в поршневых двигателях: учеб. пособие. — М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001. — 592 с.
6. M. Lounici et al., “Investigation on heat transfer evaluation for a more efficient two-zone combustion model in the case of natural gas SI engines”, Appl. Therm. Eng., no. 31, pp. 319—328, 2011.
7. Пильов В.О. Автоматизоване проектування поршнів швидкохідних дизелів із заданим рівнем тривалості міцності: монографія. — Харків: НТУ “ХПІ”, 2001. — 332 с.
8. Гоц А.Н., Прыгунов М.П., Французов И.В. Разработка моделей при исследовании теплового состояния головки цилиндра дизеля воздушного охлаждения // Матер. V-ї всеукр. наук.-техн. конф. “Суч. пробл. двигунобуд.: стан, ідеї, рішення”. — Первомайськ, 2223 травня 2013. — С. 59—65.
9. Розенблит Г.Б. Теплопередача в дизелях. — М.: Машиностроение, 1977. — 216 с.
10. Двигатели внутреннего сгорания: теория поршневых и комбинированных двигателей: учеб. для вузов \ Д.Н. Вырубов, Н.А. Иващенко, В.И. Ивин и др. — 4-е изд. — М.: Машиностроение, 1983. — 372 с.
11. Генкин К.И., Аксенов Д.Т., Струнге Б.Н. Газовые двигатели ГД100 и агрегаты на их базе. — Л.: Недра, 1970. — 328 с.
12. Генкин К.И. Газовые двигатели. — М.: Машиностроение, 1977. — 196 с.
13. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания: учеб. для вузов / А.Э. Симсон, А.З. Хомич, А.А. Куриц и др. — 2-е изд. — М.: Транспорт, 1987. — 536 с.

References [transliteration]: 

1. Kabanov A.N. Vybor metodiki rascheta prot͡sessa teplootdachi v gazovom dvigatele s iskrovym zazhiganiem // Avtomob. transport. – 2012. – Vyp. 30. – S. 96–102.
2. Gaĭvoronskiĭ A.I., Kavtaradze R.Z. Raschet teploobmena v kamere sgoranii͡a bystrokhodnogo gazovogo dvigateli͡a // Transport na al'ternativnom toplive. – 2008. – # 5. –S. 30–31.
3. Ivanovskiĭ V.G., Varbanet͡s R.A. Modelirovanie i analiz rabochego prot͡sessa v sisteme parametricheskoĭ diagnostiki sudovykh dizeleĭ D4.0H // Naukoviĭ vіsnik KhDMІ. – 2010. – #1. –S. 189–197.
4. Ali Sanli et al., “The influence of engine speed and load on the heat transfer between gases and in-cylinder walls at fired and motored conditions of an IDI diesel engine”, Appl. Therm. Eng., no. 28, pp. 1395–1404, 2008.
5. Ivanovskiĭ V.G., Varbanet͡s R.A. Modelirovanie i analiz rabochego prot͡sessa v sisteme parametricheskoĭ diagnostiki sudovykh dizeleĭ D4.0H // Naukoviĭ vіsnik KhDMІ. –2010. –#1. –S.
6. M. Lounici et al., “Investigation on heat transfer evaluation for a more efficient two-zone combustion model in the case of natural gas SI engines”, Appl. Therm. Eng., no. 31, pp. 319–328, 2011.
7. Pyl′ov V.O. Avtomatyzovane proektuvanni͡a porshniv shvydkokhidnykh dyzeliv iz zadanym rivnem tryvalosti mit͡snosti: monohrafii͡a. – Kharkiv: NTU “KhPI”, 2001. – 332 s.
8. Got͡s A.N., Prygunov M.P., Frant͡suzov I.V. Razrabotka modeleĭ pri issledovanii teplovogo sostoi͡anii͡a golovki t͡silindra dizeli͡a vozdushnogo okhlazhdenii͡a // Mater. V-ї vseukr. nauk.-tekhn. konf. “Such. probl. dvyhunobud.: stan, ideï, rishenni͡a”. – Pervomaĭs′k, 22-23 travni͡a 2013. – S. 59–65.
9. Rozenblit G.B. Teploperedacha v dizeli͡akh. – M.: Mashinostroenie, 1977. – 216 s.
10. Dvigateli vnutrennego sgoranii͡a: teorii͡a porshnevykh i kombinirovannykh dvigateleĭ: ucheb. dli͡a vuzov \ D.N. Vyrubov, N.A. Ivashchenko, V.I. Ivin i dr. – 4-e izd. – M.: Mashinostroenie, 1983. – 372 s.
11. Genkin K.I., Aksenov D.T., Strunge B.N. Gazovye dvigateli GD100 i agregaty na ikh baze. – L.: Nedra, 1970. – 328 s.
12. Genkin K.I. Gazovye dvigateli. – M.: Mashinostroenie, 1977. – 196 s.
13. Teplovoznye dvigateli vnutrennego sgoranii͡a: ucheb. dli͡a vuzov / A.Ė. Simson, A.Z. Khomich, A.A. Kurit͡s i dr. – 2-e izd. – M.: Transport, 1987. – 536 s.

AttachmentSize
2014-5-3.pdf509.05 KB

Тематичні розділи журналу

,