Modelado de la admisión de la carga en una metodología secuencial para combustión HCCI
DOI:
https://doi.org/10.33131/24222208.379Palabras clave:
CFD, cinética química, HCCI, motores de combustión interna, simulación numéricaResumen
El aprovechamiento de desechos o biomasa para la producción de electricidad se ha planteado como una alternativa energética y ambiental en zonas urbanas y rurales. A escalas de generación menores a 75 kW, el uso de motores de combustión interna en modos de operación con combustión avanzada permite abordar desafíos de técnicos y de eficiencia que se encuentran cuando se utilizan combustibles gaseosos de origen renovable en tecnologías convencionales. El uso de herramientas de simulación numérica permite optimizar el desempeño de estas nuevas tecnologías, así como abordar y entender los fenómenos complejos que se dan al interior del cilindro motor. En este estudio se presenta el uso de una metodología numérica secuencial, CFD – cinética química detallada, para analizar la distribución térmica y másica de la carga previo a la ignición y desarrollo de la combustión en un motor diesel modificado operando con biogás a 1800 rpm, observándose cómo los patrones de flujo conducen a una acumulación de la carga en las zonas de mayor temperatura y con ello a cortas duraciones de la combustión aún para condiciones de combustión retrasada.
Descargas
Referencias bibliográficas
J. Rodríguez, J. Tobón, M. Frías, y M. I. Sánchez de Rojas, «Aprovechamiento de un residuo del carbón para reducción del impacto ambiental de la minería del carbón en Colombia: estudio del potencial de uso en la industria del cemento», Rev. CINTEX, vol. 23, n.o 2, pp. 95-102, dic. 2018, doi: 10.33131/24222208.323.
F. Møller, E. Slentø, y P. Frederiksen, «Integrated well-to-wheel assessment of biofuels combining energy and emission LCA and welfare economic Cost Benefit Analysis», Biomass Bioenergy, vol. 60, pp. 41-49, ene. 2014, doi: 10.1016/j.biombioe.2013.11.001.
S. Heredia Quintana y A. D. Morales-Rojas, «Desarrollo y validación de un modelo cero dimensional de dos zonas para el análisis de la combustión en motores de encendido provocado», Rev. CINTEX, vol. 23, n.o 2, pp. 25-33, dic. 2018, doi: 10.33131/24222208.321.
A. Alagumalai, «Internal combustion engines: Progress and prospects», Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 38, pp. 561-571, oct. 2014, doi: 10.1016/j.rser.2014.06.014.
E. Porpatham, A. Ramesh, y B. Nagalingam, «Effect of compression ratio on the performance and combustion of a biogas fuelled spark ignition engine», Fuel, vol. 95, pp. 247-256, may 2012, doi: 10.1016/j.fuel.2011.10.059.
M. Gómez, A. Amell, y L. Zapata, «Spark ignition engine performance and emissions in a high compression engine using biogas and methane mixtures without knock occurrence», Therm. Sci., vol. 19, n.o 6, pp. 1919-1930, 2015, doi: 10.2298/TSCI140829119G.
M. M. Hasan y M. M. Rahman, «Homogeneous charge compression ignition combustion: Advantages over compression ignition combustion, challenges and solutions», Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 57, pp. 282-291, may 2016, doi: 10.1016/j.rser.2015.12.157.
J. E. Dec, «Advanced compression-ignition engines—understanding the in-cylinder processes», Proc. Combust. Inst., vol. 32, n.o 2, pp. 2727-2742, 2009, doi: 10.1016/j.proci.2008.08.008.
M. Yao, Z. Zheng, y H. Liu, «Progress and recent trends in homogeneous charge compression ignition (HCCI) engines», Prog. Energy Combust. Sci., vol. 35, n.o 5, pp. 398-437, oct. 2009, doi: 10.1016/j.pecs.2009.05.001.
S. M. Aceves et al., «A Multi-Zone Model for Prediction of HCCI Combustion and Emissions», presentado en SAE 2000 World Congress, mar. 2000, pp. 2000-01-0327. doi: 10.4271/2000-01-0327.
A. Babajimopoulos, D. N. Assanis, D. L. Flowers, S. M. Aceves, y R. P. Hessel, «A fully coupled computational fluid dynamics and multi-zone model with detailed chemical kinetics for the simulation of premixed charge compression ignition engines», Int. J. Engine Res., vol. 6, n.o 5, pp. 497-512, oct. 2005, doi: 10.1243/146808705X30503.
I. D. Bedoya, F. Cadavid, S. Saxena, R. Dibble, S. Aceves, y D. Flowers, «A Sequential Chemical Kinetics-CFD-Chemical Kinetics Methodology to Predict HCCI Combustion and Main Emissions», presentado en SAE 2012 World Congress & Exhibition, abr. 2012, pp. 2012-01-1119. doi: 10.4271/2012-01-1119.
S. Heredia Quintana, «Desarrollo e implementación de una metodología secuencial CFD-cinética química detallada para el análisis de la combustión HCCI y sus principales emisiones en motores estacionarios», Master, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia, 2020. [En línea]. Disponible en: https://bibliotecadigital.udea.edu.co/handle/10495/15326
J. Kubesh, S. R. King, y W. E. Liss, «Effect of Gas Composition on Octane Number of Natural Gas Fuels», presentado en International Fuels & Lubricants Meeting & Exposition, oct. 1992, p. 922359. doi: 10.4271/922359.
D. C. Montgomery, Design and analysis of experiments, Tenth edition. Hoboken, NJ: Wiley, 2020.
S. H. Quintana, E. S. Castaño-Mesa, y I. D. Bedoya, «Experimental Study of the Polytropic Coefficient for an Air-Cooled, High-Compression-Ratio, Spark-Ignition Engine Fueled with Natural Gas, Biogas, and a Propane–Syngas Blend», Energy Fuels, vol. 32, n.o 2, pp. 2376-2384, feb. 2018, doi: 10.1021/acs.energyfuels.7b03063.
Descargas
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
