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Finned surfaces in air-cooled internal combustion engine: influence of geometry and flow conditions
Technical Paper
2019-36-0160
ISSN: 0148-7191, e-ISSN: 2688-3627
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Annotation ability available
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Language:
English
Abstract
The internal combustion engine cooling is very important to its proper functioning, since high temperatures can shorten the durability of internal components and hence increase fuel consumption. In air-cooled engines it is common to use extended surfaces (fins), which provide an increase in the convective and radiative heat exchange. Thus, the present work investigates the phenomenon of convection between the external air and the motor casing through computational simulations. The finite differences method was applied for two fin geometry (annular and rectangular). The temperature distribution and the heat transfer rate in the fin were obtained for different ambient temperatures (20 - 40 °C) and flow rates (0 - 25 m/s). The analysis was based on a typical 150-cylinder motorcycle engine with fins made of 204-aluminum alloy. It was observed that under zero flow conditions and ambient temperature of 30 °C there was a temperature gradient of 38.49 °C on the annular fins and only 7.76 °C on the rectangular ones. For forced convection conditions (at 25 m / s) the gradient on the annular fins was 71.60 °C and on the rectangular ones 41.23 °C. If the ambient temperature is increased by 10 °C there is a decrease in the temperature gradient in the fins. However, decreasing the ambient temperature by 10 °C, the gradient undergoes little variation. Furthermore, although they have higher thermal gradients, the annular fins have had lower thermal exchange values (up to 40% less), because the area in such geometry is somewhat smaller than for the rectangular geometry. Therefore, the present work contributes to the area by providing thermal data to verify the appropriate cooling means, fin geometry and conditions, as well as providing the basis for the indication of the best fin system model to be used.
Authors
- Gomes C. L. - Federal Institute of Espírito Santo - IFES
- Arruda C. A. M. - Federal Institute of Espírito Santo - IFES
- Sian J. G. A - Federal Institute of Espírito Santo - IFES
- Schaeffer L. C. - Federal Institute of Espírito Santo - IFES
- Favalessa L. B. - Federal Institute of Espírito Santo - IFES
- Monhol F. A. F. - Federal Institute of Espírito Santo - IFES
Topic
Citation
C. L., G., C. A. M., A., J. G. A, S., L. C., S. et al., "Finned surfaces in air-cooled internal combustion engine: influence of geometry and flow conditions," SAE Technical Paper 2019-36-0160, 2020, https://doi.org/10.4271/2019-36-0160.Data Sets - Support Documents
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References
- Moura , C. M. Análise termodinâmica de um módulo compacto baseado no Ciclo Stirling para recuperação de energia dos gases de escape de um motor de combustão interna Universidade Federal de Uberlândia Uberlândia, Brasil 2017
- Cunha , P. C. R. Efeito da adição de hidrogênio produzido a partir de eletrólise alcalina no desempenho de um motor de combustão interna Universidade Federal de Uberlândia Uberlândia, Brasil 2017
- Martins , R. M. ; Silva , W. M. ; Cardoso , F. O. Análise por método de elementos finitos de pistão revestido por cerâmica como barreira térmica para melhoria de rendimento de motores de combustão interna I SINACEN Simpósio Nacional de Ciências e Engenharias 1 1 2016
- Belorini , B. E. H. and Roque , G. E. Determinação de trocador de calor para resfriar o óleo lubrificante de motor automotivo a diesel de 3 cilindros utilizando o fluido de arrefecimento Universidade Tecnológica Federal do Paraná Paraná, Brasil 2013
- Tillmann , C. A. C. Motores de combustão interna e seus sistemas Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Rio Grande do Sul, Brasil 2013
- Sobamowo , M. G. Analysis of convective longitudinal fin with temperature-dependent thermal conductivity and internal heat generation Alexandria Engineering Journal 56 2017
- Ribeiro , V. G. ; Zabadal , J. R. ; Borges , V. Um estudo sobre a distribuição de temperatura no projeto de superfícies aletadas no plano 11st Semana de Extensão, Pesquisa e Pós Graduação, Centro Universitário Ritter dos Reis Rio Grande do Sul, Brasil 2015
- Ribeiro , V. G. ; Zabadal , J. R. ; Borges , V. O emprego de soluções exatas para a equação de Laplace no plano para o projeto de superfícies aletadas Interfaces Científicas - Exatas e Tecnológicas 2 1 41 50 2016
- Duarte D F ; Kimura A ; Nogueira E Estudo da eficiência da troca de calor em aletas de motores elétricos utilizando técnicas matemáticas para solução de equações diferenciais Centro Universitário de Volta Redonda Volta Redonda, RJ 2018
- Krubniki , L. R. and Freitas , V. P. Análise da influência da geometria em um trocador de calor compacto tubo-aleta através de simulação Universidade Tecnológica Federal do Paraná Paraná, Brasil 2016
- Sartori , L. W. and Silva , J. P. C. Estudo numérico da influência da convecção forçada e uso de aletas para troca de calor convectiva Faculdades Integradas de Aracruz Aracruz, Brasil 2016
- Santos , A. P. and Gabrich , G. F. Análise de troca térmica em trocador de calor de tubos concêntricos concorrente mediante diferentes configurações de aletas Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa, Brasil 2018
- Oliveira , E. C. M. Determinação do coeficiente de dispersão de um canal para validação de um software de fluidodinâmica computacional (cfd) Universidade Estadual de Campinas Limeira, Brasil 2017
- Bergman et al. Fundamentals of heat and mass transfer John Wiley & Sons USA 2014
- Incropera , F. P. ; de Witt , D. P. ; Bergman , T. Fundamentos de transferência de calor e massa 6. ed. Rio de Janeiro LTC 2007