Theses supervised by Prof. Dr. Adnan Parlak
10 theses · Yıldız Technical University, Sakarya University
Gemilerde kullanılan soğutma sistemlerinin değişken çevre şartlarına göre performans analizi
Kyoto Protokolü, hidrokarbon yakıt ile çalışan enerji sistemlerinde karbon salımını azaltmayı öngörmektedir. Mevcut teknolojiler incelendiğinde, içten yanmalı motorlar, kazanlar gibi hidrokarbon esaslı yakıt tüketen sistemlerde karbon salımını doğrudan azaltacak bir yöntem hali hazırda bulunmamaktadır. Günümüzde, karbon salımını azaltmanın en etkin yolu, yakıt tüketen sistemlerde verimliliği artırıcı yöntemler geliştirmektir. Enerji tüketen kara tesisleri ve ulaştırma vasıtalarında olduğu gibi son yıllarda gemilerden kaynaklanan karbon salımının da azaltılması hedeflenmektedir. 1 Ocak 2013 tarihi itibariyle IMO'nun (International Maritime Organization – Uluslararası Denizcilik Örgütü) MARPOL (International Convention For The Prevention Of Marine Pollution From Ships - Gemilerden Kaynaklanan Kirliliğin Önlenmesi Uluslararası Sözleşmesi) EK VI MEPC-63 (Marine Environment Protection Committee – Deniz Çevresini Koruma Komitesi) düzenlemesine göre 400 GRT ve üstü tüm gemilerde düşük karbon salımı ve gemilerin verimli işletilmesi amacıyla Gemi Enerji Verimliliği Yönetim Planı'nın (SEEMP - Ship Energy Efficiency Management Plan) hazırlanması zorunludur. MARPOL EK VI MEPC.1/Circ.684 yönergesine göre de gemilerin verimli işletilmesinin izlenmesi amacıyla Gemi Enerji Verimliliği Operasyon Indeksi' nin (EEOI – Energy Efficiency Operation Index) hesaplanması zorunlu hale gelmiştir. Gemilerde enerji tüketen bileşenlerden bir tanesi de soğutma ve iklimlendirme sistemleridir. Mevcut gemilerde soğutma sistemleri ekstrem şartlara göre ve sabit devirde çalışacak şekilde tasarlanmaktadır. Bu sistemlerde kondanserde yoğuşma için soğutucu akışkan olarak deniz suyu kullanılmaktadır. Deniz suyu sıcaklığı arttıkça soğutucu akışkanın kondanser çıkışında yoğuşmayı temin edebilmek için kompresör çıkış basıncını arttırmak gerekmektedir. Bu durumda, kompresörün çektiği güç de artmaktadır. Deniz suyu sıcaklığı düştüğünde ise soğutucu akışkanın yoğuşmasını temin edecek kompresör çıkış basıncı da düşmektedir. Böylelikle kompresörün güç ihtiyacı azalmaktadır. Mevcut sistemlerde düşük deniz suyu sıcaklıklarında kompresör sabit devir ve sabit çıkış basıncında çalıştığından sistemdeki enerji tasarruf potansiyelinden faydalanılamamaktadır. Bu tez çalışmasında, gerçek bir gemiye ait soğutma sistemi verileri ele alınarak sabit soğutma yükünde, değişken buharlaşma ve değişken yoğunlaşma sıcaklıkları için 5 farklı soğutucu akışkan ile soğutma çevrim analizleri yapılmıştır. Bu kapsamda, değişken devirli kompresör kullanılması durumunda ortaya çıkabilecek enerji tasarruf potansiyelinin parasal karşılığı, bu tasarrufun değişken yakıt fiyatları için karşılığı ve değişken devirli soğutma sistemi için yapılacak yatırım maliyetinin geri ödeme süreleri ile tasarruf edilen yakıt sebebiyle atmosfere salınan emisyon miktarlarındaki azalma da hesaplanmıştır. Ayrıca, soğutma sisteminin farklı çevre şartlarına göre çalışması durumunda sistemdeki ekserji kayıpları hesaplanarak ekserji kaybına neden olan faktörler analiz edilmiştir.
LPG ile çalışan bir motorda emme manifoldunu ısıtmanın ilk harekete etkisinin araştırılması
Petrol esaslı yakıtlara alternatif olarak motorlarda kullanılan yakıtların başlıcaları doğalgaz, hidrojen, biyogaz ve alkollerdir.Bu yakıtlar bir çok ülkede yaygın olarak kullanılmaktadır. LPG ile çalışan motorların çevreye saldığı kirletici bileşenlerin hidrokarbon içerikli yakıtlara göre düşük olması sebebiyle ülkemiz de dahil olmak üzere pek çok ülkede bu yakıtın vergi indirimleriyle kullanımı teşvik edilmektedir.LPG ile çalışan araçlarda karşılaşılan en önemli problemlerden birisi soğuk ilk hareket esnasında LPG' nin tutuşma sıcaklığının benzine göre yüksek olması nedeniyle tutuşma güçlüğünden dolayı HC emisyonlarının yüksek olmasıdır.Bu çalışmada, emme mnifolduna kızdırma bujileri yerleştirilerek ön ısıtma yapılan motorun soğuk ilk hareket HC emisyonlarına etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler dört zamanlı, su soğutmalı, Renault marka, sıralı sistem LPG ile çalışan bir buji ateşlemeli motorda geçekleştirilmiştir. Motor ilk önce LPG ile ilk harekete geçirilerek rölantide emisyon değeri ölçülmüş, daha sonra emme manifold sıcaklığı 60 0C olacak şekilde ayarlanarak HC emisyonu ölçülerek karşılaştırılmıştır.Çalışmada, ayrıca Sakarya genelinde satış yapan 10 farklı firmaya ait LPG' lerin performans ve kilometre başına maliyetleri karşılaştırılmıştır.Anahtar Kelimeler: Emisyonlar, hidrokarbon (HC), emme manifoldunu ısıtma, motor performansı, alternatif yakıtlar, likit petrol gazı (LPG)
Marmara Denizi balast numunelerinde mikroorganizmaların tespiti ve giderimi
Son zamanlarda hızla gerçekleşen, uluslararası ve kıtalararası ulaşım, daha ucuz ve güvenilir olması nedeniyle deniz taşımacılığında önemli ölçüde artış meydana getirmiştir. Bu artış gemi kökenli deniz kirliliğinin artmasına sebep olmuştur. Deniz kirliliği, deniz ekolojisinin bozulması, insan sağlığının olumsuz yönde etkilenmesi ve ülkelerin ekonomisinde ciddi boyutlarda zararların ortaya çıkmasına sebep olmaktadır. Deniz taşımacılığında ortaya çıkan tehdit unsurlarından en önemlilerinden birisi balast suyudur. Bu kapsamda, balast suyu ile taşınan zararlı istilacı türlerin bölgeler arası taşınımının önüne geçebilmek için IMO tarafından zorunlu kılınan sınırlandırmalar dikkate alınarak E.Koli, fekal koliform, salmonella ve enterekok bakterileri Marmara Denizi'nin beş farklı noktasından alınan balast numunelerinde analiz edilmiştir. Özellikle gemi trafiğinin yoğun olduğu düşünülen bölgeler dikkate alınarak gemilerden kaynaklanan kirliliğin önemi ortaya konulmuştur. Ayrıca bu çalışmada, fiziksel bir arıtma düzeneği (membran) kullanılarak tespit edilen türlerin giderimi araştırılmıştır. Sonuç olarak, beş farklı bölgeden alınan balast numunelerinde özellikle gemi trafiğinin yoğun olduğu bölgelerde mikrobiyolojik kirlenmenin IMO tarafından belirtilen standartların üzerinde olduğu tespit edilmiştir. Bu türler fiziksel bir arıtma düzeneğinden geçirildikten sonra salmonella enterekok ve fekal koliform bakterilerinin tamamen giderilebildiği fakat E.koli ve diğer koliform bakterilerinin gideriminin yeterli düzeyde gerçekleşmediği gözlemlenmiştir.
Marmara Denizi balast numunelerinde mikroorganizmaların tespiti ve giderimi
Son zamanlarda hızla gerçekleşen, uluslararası ve kıtalararası ulaşım, daha ucuz ve güvenilir olması nedeniyle deniz taşımacılığında önemli ölçüde artış meydana getirmiştir. Bu artış gemi kökenli deniz kirliliğinin artmasına sebep olmuştur. Deniz kirliliği, deniz ekolojisinin bozulması, insan sağlığının olumsuz yönde etkilenmesi ve ülkelerin ekonomisinde ciddi boyutlarda zararların ortaya çıkmasına sebep olmaktadır. Deniz taşımacılığında ortaya çıkan tehdit unsurlarından en önemlilerinden birisi balast suyudur. Bu kapsamda, balast suyu ile taşınan zararlı istilacı türlerin bölgeler arası taşınımının önüne geçebilmek için IMO tarafından zorunlu kılınan sınırlandırmalar dikkate alınarak E.Koli, fekal koliform, salmonella ve enterekok bakterileri Marmara Denizi'nin beş farklı noktasından alınan balast numunelerinde analiz edilmiştir. Özellikle gemi trafiğinin yoğun olduğu düşünülen bölgeler dikkate alınarak gemilerden kaynaklanan kirliliğin önemi ortaya konulmuştur. Ayrıca bu çalışmada, fiziksel bir arıtma düzeneği (membran) kullanılarak tespit edilen türlerin giderimi araştırılmıştır. Sonuç olarak, beş farklı bölgeden alınan balast numunelerinde özellikle gemi trafiğinin yoğun olduğu bölgelerde mikrobiyolojik kirlenmenin IMO tarafından belirtilen standartların üzerinde olduğu tespit edilmiştir. Bu türler fiziksel bir arıtma düzeneğinden geçirildikten sonra salmonella enterekok ve fekal koliform bakterilerinin tamamen giderilebildiği fakat E.koli ve diğer koliform bakterilerinin gideriminin yeterli düzeyde gerçekleşmediği gözlemlenmiştir.
Farklı metil ester yakıtlarla çalışan bir dizel motorunda su buharı enjeksiyonunun performansa ve NOx emisyonlarına etkilerinin teorik ve deneysel olarak araştırılması
Dizel yakıt, yenilenemeyen yakıtlar kategorisindedir ve kaynaklarının belirli bir zaman sonra tükenmesi muhtemeldir. Neden olduğu yüksek miktardaki zararlı emisyonlar, elde edilmesi ve taşınması esnasında ortaya çıkan güçlükler ve yüksek maliyetler de göz önünde bulundurulursa, dizel yerine kullanılabilecek yenilenebilir yakıtlara gereksinim duyulmaktadır. Biyoyakıtlar, yenilenebilir olması, temin edilmesinin kolaylığı ve motor emisyonlarını azaltması gibi nedenlerden dolayı fosil yakıtlara alternatif olarak görülmektedir.Pek çok yönden dizel yakıttan daha çevreci olan biyoyakıtların en önemli dezavantajı içerdikleri yüksek miktarda oksijen nedeniyle NOx emisyonlarında artışa neden olmalarıdır. NOx emisyonları insan ve çevre sağlığı üzerinde neden oldukları büyük zarar nedeniyle Avrupa Birliği, IMO, US EPA gibi pek çok uluslararası kuruluş tarafından sürekli sıkılaştırılan düzenlemelerle kontrol altına alınmaya çalışılmaktadır.Bu tez çalışmasında biyoyakıtlardan salınan yüksek NOx emisyonunu kontrol altına almak için farklı yakıtlarla çalışan tek silindirli tabi emişli bir dizel motoruna emme manifolduna farklı oranlarda su buharı püskürtme uygulaması yapılarak performans ve emisyonlara olan etkisi deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Tam yük şartlarında gerçekleştirilen deneysel çalışmada üç farklı tipte metil ester ve dizel yakıt karışımları (kütlece %10,%20) ile çalışan motora farklı oranlardaki (%10, %20, %30) buhar enjeksiyonunun emisyon ve performansa etkileri incelenmiştir. Teorik çalışmada ise üç farklı metil esterin yanması tek ve iki bölgeli yanma modeline göre modellenmiş, elde edilen teorik sonuçlar deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır.
Farklı metil ester yakıtlarla çalışan bir dizel motorunda su buharı enjeksiyonunun performansa ve NOx emisyonlarına etkilerinin teorik ve deneysel olarak araştırılması
Dizel yakıt, yenilenemeyen yakıtlar kategorisindedir ve kaynaklarının belirli bir zaman sonra tükenmesi muhtemeldir. Neden olduğu yüksek miktardaki zararlı emisyonlar, elde edilmesi ve taşınması esnasında ortaya çıkan güçlükler ve yüksek maliyetler de göz önünde bulundurulursa, dizel yerine kullanılabilecek yenilenebilir yakıtlara gereksinim duyulmaktadır. Biyoyakıtlar, yenilenebilir olması, temin edilmesinin kolaylığı ve motor emisyonlarını azaltması gibi nedenlerden dolayı fosil yakıtlara alternatif olarak görülmektedir.Pek çok yönden dizel yakıttan daha çevreci olan biyoyakıtların en önemli dezavantajı içerdikleri yüksek miktarda oksijen nedeniyle NOx emisyonlarında artışa neden olmalarıdır. NOx emisyonları insan ve çevre sağlığı üzerinde neden oldukları büyük zarar nedeniyle Avrupa Birliği, IMO, US EPA gibi pek çok uluslararası kuruluş tarafından sürekli sıkılaştırılan düzenlemelerle kontrol altına alınmaya çalışılmaktadır.Bu tez çalışmasında biyoyakıtlardan salınan yüksek NOx emisyonunu kontrol altına almak için farklı yakıtlarla çalışan tek silindirli tabi emişli bir dizel motoruna emme manifolduna farklı oranlarda su buharı püskürtme uygulaması yapılarak performans ve emisyonlara olan etkisi deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Tam yük şartlarında gerçekleştirilen deneysel çalışmada üç farklı tipte metil ester ve dizel yakıt karışımları (kütlece %10,%20) ile çalışan motora farklı oranlardaki (%10, %20, %30) buhar enjeksiyonunun emisyon ve performansa etkileri incelenmiştir. Teorik çalışmada ise üç farklı metil esterin yanması tek ve iki bölgeli yanma modeline göre modellenmiş, elde edilen teorik sonuçlar deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır.
Farklı metil ester yakıtlarla çalışan bir dizel motorunda su buharı enjeksiyonunun performansa ve NOx emisyonlarına etkilerinin teorik ve deneysel olarak araştırılması
Dizel yakıt, yenilenemeyen yakıtlar kategorisindedir ve kaynaklarının belirli bir zaman sonra tükenmesi muhtemeldir. Neden olduğu yüksek miktardaki zararlı emisyonlar, elde edilmesi ve taşınması esnasında ortaya çıkan güçlükler ve yüksek maliyetler de göz önünde bulundurulursa, dizel yerine kullanılabilecek yenilenebilir yakıtlara gereksinim duyulmaktadır. Biyoyakıtlar, yenilenebilir olması, temin edilmesinin kolaylığı ve motor emisyonlarını azaltması gibi nedenlerden dolayı fosil yakıtlara alternatif olarak görülmektedir.Pek çok yönden dizel yakıttan daha çevreci olan biyoyakıtların en önemli dezavantajı içerdikleri yüksek miktarda oksijen nedeniyle NOx emisyonlarında artışa neden olmalarıdır. NOx emisyonları insan ve çevre sağlığı üzerinde neden oldukları büyük zarar nedeniyle Avrupa Birliği, IMO, US EPA gibi pek çok uluslararası kuruluş tarafından sürekli sıkılaştırılan düzenlemelerle kontrol altına alınmaya çalışılmaktadır.Bu tez çalışmasında biyoyakıtlardan salınan yüksek NOx emisyonunu kontrol altına almak için farklı yakıtlarla çalışan tek silindirli tabi emişli bir dizel motoruna emme manifolduna farklı oranlarda su buharı püskürtme uygulaması yapılarak performans ve emisyonlara olan etkisi deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Tam yük şartlarında gerçekleştirilen deneysel çalışmada üç farklı tipte metil ester ve dizel yakıt karışımları (kütlece %10,%20) ile çalışan motora farklı oranlardaki (%10, %20, %30) buhar enjeksiyonunun emisyon ve performansa etkileri incelenmiştir. Teorik çalışmada ise üç farklı metil esterin yanması tek ve iki bölgeli yanma modeline göre modellenmiş, elde edilen teorik sonuçlar deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır.
Su buharı enjeksiyonlu bir dizel motorunda egzoz gazları geri dolaşımının (EGR) performans ve emisyonlara etkilerinin incelenmesi
Gemi dizel motorlarından kaynaklanan emisyonların insan sağlığı ve çevre üzerinde birçok olumsuz etkileri görülmektedir. Bu emisyonları sınırlandırmak için de MARPOL (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships) tarafından gemi dizel motorlarında çeşitli sınırlandırmalar getirilmiştir. Gemi kaynaklı NOx emisyonlarında, özellikle 2016 yılından itibaren, ciddi bir sınırlandırma getirilmektedir.NOx kontrol yöntemleri silindir içi ve dışı olmak üzere iki ana başlık altında değerlendirilmektedir. Bu yöntemlerin kullanılması esnasında dikkate alınması gereken en önemli nokta, emisyon değerleri düşürülürken performans parametrelerinin de dikkate alındığı optimum çalışma koşullarının belirlenmesidir.Bu tez çalışmasında, tam yük şartlarında çalışan tek silindirli tabi emişli bir dizel motorunun emme manifolduna farklı oranlarda su buharı püskürtme ve egzoz gazları geri dolaşımının (EGR), NOx emisyonları ve performansa etkileri deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Teorik çalışmada, tek bölgeli yanma modeli farklı buhar ve EGR oranlarına göre modellenmiştir. Deneysel çalışmalarda üç farklı buhar oranı (%10, %20 ve %30) ve üç farklı EGR oranı (%10, %20, %30) performans ve emisyonlar standart değere göre karşılaştırılmıştır. Optimum çalışma şartları Taguchi metodu kullanılarak belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen deneysel sonuçlar yapay sinir ağı yardımıyla eğitilmiş ve elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.
Su buharı enjeksiyonlu bir dizel motorunda egzoz gazları geri dolaşımının (EGR) performans ve emisyonlara etkilerinin incelenmesi
Gemi dizel motorlarından kaynaklanan emisyonların insan sağlığı ve çevre üzerinde birçok olumsuz etkileri görülmektedir. Bu emisyonları sınırlandırmak için de MARPOL (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships) tarafından gemi dizel motorlarında çeşitli sınırlandırmalar getirilmiştir. Gemi kaynaklı NOx emisyonlarında, özellikle 2016 yılından itibaren, ciddi bir sınırlandırma getirilmektedir.NOx kontrol yöntemleri silindir içi ve dışı olmak üzere iki ana başlık altında değerlendirilmektedir. Bu yöntemlerin kullanılması esnasında dikkate alınması gereken en önemli nokta, emisyon değerleri düşürülürken performans parametrelerinin de dikkate alındığı optimum çalışma koşullarının belirlenmesidir.Bu tez çalışmasında, tam yük şartlarında çalışan tek silindirli tabi emişli bir dizel motorunun emme manifolduna farklı oranlarda su buharı püskürtme ve egzoz gazları geri dolaşımının (EGR), NOx emisyonları ve performansa etkileri deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Teorik çalışmada, tek bölgeli yanma modeli farklı buhar ve EGR oranlarına göre modellenmiştir. Deneysel çalışmalarda üç farklı buhar oranı (%10, %20 ve %30) ve üç farklı EGR oranı (%10, %20, %30) performans ve emisyonlar standart değere göre karşılaştırılmıştır. Optimum çalışma şartları Taguchi metodu kullanılarak belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen deneysel sonuçlar yapay sinir ağı yardımıyla eğitilmiş ve elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.
Su buharı enjeksiyonlu bir dizel motorunda egzoz gazları geri dolaşımının (EGR) performans ve emisyonlara etkilerinin incelenmesi
Gemi dizel motorlarından kaynaklanan emisyonların insan sağlığı ve çevre üzerinde birçok olumsuz etkileri görülmektedir. Bu emisyonları sınırlandırmak için de MARPOL (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships) tarafından gemi dizel motorlarında çeşitli sınırlandırmalar getirilmiştir. Gemi kaynaklı NOx emisyonlarında, özellikle 2016 yılından itibaren, ciddi bir sınırlandırma getirilmektedir.NOx kontrol yöntemleri silindir içi ve dışı olmak üzere iki ana başlık altında değerlendirilmektedir. Bu yöntemlerin kullanılması esnasında dikkate alınması gereken en önemli nokta, emisyon değerleri düşürülürken performans parametrelerinin de dikkate alındığı optimum çalışma koşullarının belirlenmesidir.Bu tez çalışmasında, tam yük şartlarında çalışan tek silindirli tabi emişli bir dizel motorunun emme manifolduna farklı oranlarda su buharı püskürtme ve egzoz gazları geri dolaşımının (EGR), NOx emisyonları ve performansa etkileri deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Teorik çalışmada, tek bölgeli yanma modeli farklı buhar ve EGR oranlarına göre modellenmiştir. Deneysel çalışmalarda üç farklı buhar oranı (%10, %20 ve %30) ve üç farklı EGR oranı (%10, %20, %30) performans ve emisyonlar standart değere göre karşılaştırılmıştır. Optimum çalışma şartları Taguchi metodu kullanılarak belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen deneysel sonuçlar yapay sinir ağı yardımıyla eğitilmiş ve elde edilen sonuçlar deneysel sonuçlarla karşılaştırılmıştır.