33
Arşivlenen Tez
0
DOI Atanmış
0%
DOI Oranı
Anabilim Dalı
Design and analysis of a heat exchanger for a small-scale gas turbine
A gas turbine is classified as a continuous combustion internal combustion engine. Small scale gas turbines are gas turbines with an output of up to 500 kW. These internal combustion engines unlike the traditional Otto and Diesel engines, work following the Brayton cycle. For these engines to achieve high efficiencies values of about 50%, with an electrical efficiency of about 35%, they need to be run with a recuperated energy cycle of varying configurations. Thus, the objective of this work is to design a heat exchanger for a small-scale gas turbine. In this work, we are aiming at increasing the efficiency of an already existing small-scale gas turbine. This will be done by incorporating it with a Plain-Fin Compact Heat Exchanger (PFCHE). This PFCHE is of rectangular fins and a crossflow fin arrangement. The material of construction is steel due to its high thermal resistance. The design of the heat exchanger was done based on the algorithm given by Shah et al. This design was then implemented using an appropriate CAD tool. From the design, simulation tests were run using a full adaptive and automatic meshing algorithm. These simulation results were then analysed. It was found that there was a 32% rise in the temperature of the air entering the combustion chamber of the turbine. Also, a 50% reduction in the fin height can cause as much as an 18% increase in the fin efficiency of the heat exchanger, while a 50% increase in the effectiveness value can cause as much as a 40% increase in the outlet temperature.
Potasyum permanganat (KMnO4) katkılı atık bitkisel yağlardan elde edilen biyoyakıt ile dizel yakıt karışımlarının bir araştırma motorunda kullanılması
Bu çalışmada, referans dizel yakıtı ve atık bitkisel yağlardan elde edilmiş biyodizel yakıtı belirli oranlarda karıştırıldıktan sonra hazırlanan yakıtların ikisine fiziksel ve kimyasal özelliklerini iyileştirmek amacıyla 100 ml yakıta 1,51 mg miktarında potasyum permanganat çözeltisi (KMnO4) katkı olarak eklenmiştir. Bu yakıtlar B0 (dizel yakıt), B12 (%12bitkisel biyodizel ve %88 dizel yakıtı), B24 (%24bitkisel biyodizel ve %76 dizel yakıtı), PMB12 (%12bitkisel biyodizel, %88 dizel yakıtı ve KMnO4 katkısı) ve PMB24 (%24 bitkisel biyodizel, %76 dizel yakıtı ve KMnO4 katkısı) biçiminde hazırlandıktan sonra fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Deney yakıtlarına katılan katkı maddesi (KMnO4) PMB12 yakıtının setan indeksini PMB24 yakıtında ise ısıl değerde artış sağlamıştır. Deney yakıtları Edyy Current dinometreli bir dizel motorda %0, %10,%15 ve %20 yüklerde test edilmiş ve motor yanma ile emisyon karakteristikleri incelenmiştir. Deney verileri incelendiğinde; test yakıtlarının silindir gaz basınçları tüm yükler için yakın değerde olup motor yükünün artmasıyla karışım yakıtların gaz basıncının arttığı ve KMnO4 katkılı karışımlı yakıtlara göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Ortalama gaz sıcaklığı, basınç artış oranı, net ısı salınımı ve kümülatif ısı salınımı gibi verilerde biyodizel karışımlı ve KMnO4 katkılı yakıtların dizel yakıta göre daha yüksek değerde olduğu görülmüştür. Özgül yakıt tüketim değerinin %0-0kg yük için karışımlı yakıtların dizel yakıta göre %22,64 oranında artmış, %20-10kg yükte ise %9,37 oranında artış olmuştur. Ortalama efektif basınç değeri de dizel yakıtta en yüksek 373,05 kPa, karışımlı yakıtta da 372,57 kPa olarak yakın değerlerde ölçülmüştür. Emisyon verileri incelendiğinde ise NOX emisyon değerlerinin karışımlı yakıtlarda dizel yakıtına göre daha fazla olduğu görülmüştür.
Etil proksitol katkılı biyodizelin bir dizel motorunda kullanımının yanma ve emisyononuna etkisinin araştırılması
Biyodizel yakıt karışımlarının CFPP (Soğuk Filtre Tıkanma Noktası) değerleri düşük olduğu için soğuk bölgelerde, karışımda yüksek miktarlarda biyodizel kullanılması durumunda ciddi sorunlar çıktığı bildirildiğinden bu değerin iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle bu çalışmada, etil proksitol (1-ethoxy-2-propanol) katkısının biyodizel yakıt karışımlarının önemli fiziksel ve kimyasal özelliklerinin yanında yakıtın yanma ve emisyonları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Test yakıtları hacimsel içerikleri ile uyumlu olarak, E0B0D100 (%100 dizel yakıt), E5B10D85 (%10 biyodizel, %5 etil proksitol ve %85 dizel), E5B20D75 (20 biyodizel, %5 etil proksitol ve %75 dizel), E15B30D55 (%30 biyodizel, %15 etil proksitol ve %55 dizel) ve E15B40D45 (%40 biyodizel, %15 etil proksitol ve %45 dizel) şeklinde isimlendirilmiştir. Test motoru olarak, dört zamanlı, su ile soğutmalı, tek silindirli, direkt püskürtmeli ve Kirloskar TV1 isimli bir dizel araştırma motoru kullanılmıştır. Deneyler, sabit 1500 dev/dk'da ve Eddy Current dinamometrenin 0 kg, 2,5 kg, 5 kg ve 7,5 kg yüklerinde yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda; E15B30D55 ve E15B40D45 yakıt karışımları, E0B0D100 yakıt karışımına göre orta ve yüksek yüklerde silindir gaz basıncı, net ısı salınımı ve ortalama gaz sıcaklığı değerleri bakımından daha olumlu sonuç verdiği tespit edilmiştir. Aynı zamanda, E15B30D55 ve E15B40D45 yakıt karışımları, E0B0D100, E5B10D85, E5B20D75 yakıt karışımlarıyla karşılaştırıldığında; katkılı yakıtların CFPP değerinin iyileştirilmesinin yanında yanma ve emisyon parametreleri dizel yakıt eğrilerine göre olumsuz etki yapmayacak şekilde paralellik olduğu tespit edilmiştir.
Mangan esaslı dizel-biyodizel yakıt karışımlarının bir dizel motorda kullanımının araştırılması
Bu çalışmada, dizel yakıtı ve atık bitkisel yağlardan elde edilen biyodizel yakıtı belli oranlarda karıştırılarak hazırlanan yakıtın kimyasal ve fiziksel özelliklerini iyileştirmak amacıyla B25 ve B65 yakıt türlerine sırasıyla 100 ppm ve 60 ppm mangan standart çözeltisi eklenmiştir. Bu yakıtlar B100 (%100 biyodizel), B25 (%25 biyodizel ve %75 dizel), B65 (%65 biyodizel ve %35 dizel), KB25 (%25 biyodizel, %75 dizel ve Mn(NO3)2 katkısı), KB65 (%65 biyodizel, %35 dizel ve Mn(NO3)2 katkısı) biçiminde hazırlanmıştır. Hazırlanan deney yakıtlarının fiziksel ve kimyasal analizinde yakıtlara mangan katkı maddesi eklenmesi ile yoğunluk, viskozite ve parlama noktasını düşürmüş setan indesi, donma noktası ve ısıl değeri bir miktar yükseltmiştir. Yanma ve emisyon testlerinde B100 yakıtı yerine D100 yakıtı baz alınarak, sabit 1500 dev/dak çalışan bir dizel araştırma motorunda farklı ortalama efektif basınç (0 OEB, 2 OEB, 4 OEB ve 6 OEB) parametrelerinde test edilerek grafiksel olarak karşılaştırılmıştır. Deneysel veriler incelendiğinde; 6 OEB parametresinde en yüksek değer silindir gaz basıncı, basınç artış oranı, ortalama gaz basıncı ve net ısı salınımında KB25 yakıtında ve kümülatif ısı salınımın ise DY yakıtında gerçekleşmiştir. Emisyon değerleri incelendiğinde 4 OEB ve 6 OEB parametrelerinde HC ve O2 emisyonları tüm yakıt türlerinde DY yakıtından daha az değere sahip olduğu tespit edilmiştir. CO2 emisyon değerleri DY yakıtına en yakın yakıt türü 2 OEB ve 6 OEB parametrelerinde KB65 yakıtı, CO ve NOx emisyonlarında en düşük değer B25 yakıtındadır. Sonuç olarak biyodizel ve mangan standart çözeltisi karışımlarının belirli oranlarda dizel yakıtına katılarak alternatif yakıt olarak kullanılabileceği görülmüştür.
Orifis akış ölçerlerde üst akım mesafesini kısaltmak için yeni tip bir akış şartlandırıcısının debi ölçüm doğruluğuna olan etkisinin deneysel yöntemle araştırılması
Orifis akış ölçerler: Basit, düşük maliyetli, dayanıklı ve çoğu akış türünde (sıvı, gaz, sıvı+gaz vb.) kullanılabildiğinden çok tercih edilen bir akış ölçerdir. Fakat uzun boru montajı sınırlı alan akış sistemlerinde kullanılmamasına neden olmuştur. Bir çözüm olarak akış şartlandırıcılar kullanılarak bu uzun boru oldukça kısaltılabilmektedir. Pek çok akış şartlandırıcı geliştirilmesine rağmen akış şartlandırıcılar basınç kaybı ve kısa akım mesafesi açısından halen araştırıldıkları görülmektedir. Bu tezde, kısa akımda yüksek ölçüm doğruluğu sağlayabilmek amacıyla basınç kaybı az, çok delikli akış şartlandırıcı plakalar (1x7, 1x6x12) deneysel olarak araştırıldı. Delik pah açısının basınç kaybı üzerindeki etkisini araştırmak için 1x7 pahsız plaka ve dörtü pahlı (15°, 30°, 45°, 55° ) plaka imal edildi. Ayrıca gözeneklik oranı (GO) daha büyük olan bir adet 1x7 (GO=0.25) plakası da imal edildi. Bilinen 1x6x12 Laws plakası karşılaştırma amacıyla kullanıldı. Deneyde bir küresel vananın D aşağı akımında konumlandırılan şartlandırıcı plakanın iki aşağı akım mesafesinde (2D ve 3D) orifis akış ölçer üzerindeki etkileri araştırıldı. Deneyde 52 mm çapındaki test borusuna yerleştirilen orifis plakası (β=0.346, 0.480) üç farklı debide (1000, 1500, 2000L/h) ve iki vana konumunda test edildi. Deneysel veriler sonucunda debi ölçüm hatası ve şartlandırıcı plaka basınç kayıpları analiz edildi. Analiz sonuçlarına göre minimum basınç kaybı 20° civarındaki pah açılarında oluşmaktaydı ve pahsız plakaya göre basınç kaybı %30 kadar düşüktü. Sonuçlara göre 1x6x12 plakası %50 açık vana konumunda tüm akış testlerinde %0.5 altında bir debi ölçüm hatası göstermesine rağmen vana konumu %20 olduğunda bu hata 5-10 kat artabilmekteydi. L1 durumunda tüm akış testlerinde vana konumundan daha az etkilendiğinden 1x6x12 göre daha iyi bir akış şartlandırıcısı olduğu görüldü. 30° ve 45° pahlı şartlandırıcı plakalar L2 durumunda β=0.346 orifis plakası takılı iken tüm akış testlerinde %1 altında debi ölçüm hatası göstermelerine rağmen 15° pahlı plaka L2 durumunda tüm akış testlerinde %1 altında debi ölçüm hatası ile daha iyi bir akış şartlandırıcı özelliği göstermiştir. 15o pahlı plaka 1x6x12 plakasıyla karşılaştırıldığında vana konumundan çok daha az etkilendiğinden L2=3D gibi kısa üst akım mesafesinde çok iyi bir akış şartlandırıcısı olduğu bu çalışmanı sınırları dahilinde anlaşılmıştır.
Direksiyon dişli kutusu gövdelerinde kullanılan küresel grafitli dökme demirlere zirkonyum diborür (ZrB2) ilavesinin mekanik özelliklere etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Değişen dünya koşulları ile birlikte otomotiv malzemeleri de değişmekte ve gün geçtikçe yüksek mukavemetli, hafif ve ucuz malzemeler ön plana çıkmaktadır. Direksiyon kutuları, araç üzerindeki konumu nedeniyle dişli çark sistemleri için yatak görevi görür. Direksiyon dişli kutularındaki bilye ve bilyeli yataklar sabit yük altında çalıştıkları için aşınma ve boşluklar oluşur. Bu aşınma ve boşluklar direksiyon dişli kutularının gürültülü çalışmasına neden olur. Bu aşınmaları önlemek için direksiyon dişli kutusu gövdelerinin mukavemetinin arttırılması gerekmektedir. Bu çalışmada farklı oranlarda (%0, %0.227, %0.455 ve %1.364) Zirkonyum Diborür ilave edilerek küresel grafitli dökme demirden direksiyon dişli kutusu gövde malzemesi üretilmiştir. Bu malzemeden standartlara göre sertlik, basma ve aşınma test numuneleri hazırlanmış ve ardından testler yapılmıştır. Zirkonyum Diborür ilave edilen numuneler ile ilave edilmeyen test numuneleri hem bazı mekanik özellikler (Sertlik ve basma) hem de aşınma açısından karşılaştırılmıştır. Sertlik testi sonuçlarının analizinde %0.455 ilave edildikten sonra C örneğinde en yüksek ölçüm 243 HB olmuştur. İlave oranı arttıkça sertlik ölçüm test değerleri de yükselmiştir. Numune C'deki en yüksek sıkıştırma değeri, %0.455'lik bir ilave oranıyla 1438MPa olmuştur. İlave oranı arttıkça genel olarak basma gerilmesi değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Aşınma hacmi, aşınma hızı ve sürtünme katsayılarındaki değişiklikleri incelemek için aşınma testleri yapılmıştır. Numunelerin aşınmış yüzeylerindeki aşınma mekanizmalarını belirlemek için SEM cihazı kullanılmıştır. Yük değeri arttıkça aşınma hacmi değerlerinin arttığı gözlenmiştir.
Dietileter ve aspir yağı biyodizeli karışımının bir LPG RCCI motorunun orta yüklerindeki yanma performans ve emisyon davranışının deneysel olarak araştırılması
Son dönemlerdeki taşıt sayısındaki anlamlı artış nedeniyle, benzin ve motorine olan talep ve bunun tedariği dengesiz bir hal almıştır. Bu durumun devam etmesi halinde, benzin ve motorin daha maliyeti artacak ve yakıtlara ulaşım yetersiz olacaktır. Günümüzde artan enerji taleplerinin dengelenmesine olan ihtiyaç devam etmektedir. Fosil yakıtların kullanımının artması ve tükenmesiyle birlikte alternatif yakıtlar daha fazla önem kazanmaktadır. Bu yönüyle bitkisel yağın işlenmiş hali (biyodizel) dizel motorlar için potansiyel bir alternatif oluşturmaktadır. Deneylerde aspirden üretilen yağdan biyodizel yakıt olarak kullanılmıştır. Yapılan deneylerde kullanılan dizel yakıtı, biyodizel ve dietileterden oluşmuş olan yüksek reaktiviteli yakıt kullanılmıştır. Düşük reaktiviteli yakıt olarak ise LPG sabit %50 oranında emme manifolduna gönderilmiştir. Her deney yakıtı ayrıca 2 farklı motor çalışma koşulunda yapılmıştır. Bunlar birincisi, motor yüklü durumdayken: 7,2 kW orta yük ve ikincisi ise RCCI modu %50 LPG nin emme manifolduna püskürtülmesidir. Emisyon, yanma performansı ve motor performans deneyleri yapılmıştır. Bu çalışmanın en önemli olumlu sonuçlarından biri olarak, RCCI stratejisi BTE değerlerini artırabilir. Tüm test yakıtları için artan sıkıştırma oranı ile BTE değerlerinin arttığı görülmektedir. Test yakıtları için farklı RCCI modları karşılaştırıldığında, BTE değerlerinin oldukça yüksek olduğu ve yüksek DEE'li çalışma koşullarında dizel yakıtı geçtiği görülmektedir. Bu nedenle, tüm B90/DEE10 ve B85/DEE15 RCCI çalışma koşulları için en yüksek termal verim değerleri elde edilmiştir. Biyodizel/DEE RCCI modları için KEİ değerlerinin arttığı açıkça görülmektedir. Bu olumlu durumlar hiç şüphesiz RCCI çalışma modları sayesinde olmaktadır. Özellikle RCCI uygulamasında alev hızının artması, tama yakın yanma ve ısı transferinin azalması gibi sebepler verimi arttırmıştır. Ayrıca RCCI yanmasında silindir duvarı ve piston kafası yüzeylerinin yakınında bulunan yüksek sıcaklık bölgelerinin ortadan kaldırılması da önemli bir faktördür. Bu, ısı transfer kayıplarını azaltır ve genleşme işi artar. İkinci bir neden, RCCI uygulamasının yanmanın başlangıcını ve sonunu kontrol etmeyi kolaylaştırmasıdır. Sonuç olarak DİE ve LPG RCCI modunda motorun verim ve genel performansı ile yanma parametreleri artmıştır.
Farklı özellikteki duvar akışlı dizel partikül filtrelerinin basınç kaybına etkilerinin incelenmesi
Günümüzde dizel partikül filtreleri, içten yanmalı dizel motorlardan atmosfere salınan partikül maddelerin kontrolünde yaygın olarak kullanılmaktadır. Partikül madde is, kısmi veya yanmamış yakıt, yağ, metaller, nitrat ve sülfattan oluşmaktadır. Egzoz gazları partikül filtresi içerisinde çapraz akış yaparak atmosfere atılmaktadırlar. Egzoz gazları çapraz akış yaparken, partikül filtresinin malzemesi olan gözenekli yapı içerisinden geçmektedir. Partikül madde, gözenekli yapı içerisinden geçememekte ve partikül filtresi içerisinde birikmektedir. İçten yanmalı motorlarda, üretici tarafından belirtilen geri basınç limitleri vardır. Geri basınç değerinin limitlerin üstüne çıkması durumunda, artık gaz kesri artmakta ve bu da motor performansını düşürmektedir. Bu nedenden dolayı, araç üzerinde motor sonrasında bulunan susturucu, partikül filtresi, katalitik konvertör gibi sistemlerin oluşturmuş olduğu geri basıncın bilinmesi gerekmektedir. Partikül filtresinin, diğer emisyon iyileştirici sistemlere göre farklı yapısından ve içerisinde biriken partikül maddenin zamanla artmasından kaynaklı olarak geri basıncının bilinmesi gerekmektedir. Bu tez kapsamında partikül filtresinin basınç kaybının matematik modeli oluşturulmuştur. Üç adet partikül filtresinin basınç kaybı ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Partikül filtrelerinin katı modelleri oluşturularak akış analizleri yapılmıştır. Matematik model oluşturulurken kanalların simetrisinden yararlanılmıştır. Partikül filtresi bölgelere ayrılmış ve her bölgedeki basınç kaybı kendi içerisinde incelenmiştir. Geçirgenlik ve içsel kayıp katsayıları, gözenekli malzemeler için deneysel yollarla hesaplanabilen ve akış özelliklerine göre değişebilen sabitlerdir. Basınç kaybı ölçümleri için deney düzeneği kurulmuştur. Deney düzeneğinde, partikül filtresi içerisine ortam sıcaklığında hava gönderilmiş ve basınç kayıpları ölçülmüştür. Ölçümler sonucunda matematik modelden partikül filtresine ait geçirgenlik ve içsel kayıp katsayıları hesaplanmıştır. Sonlu elemanlar yazılımı ile modellenen partikül filtrelerinin akış analizleri yapılmıştır. Çalışma sonunda deneysel ve nümerik sonuçlar karşılaştırılmıştır.
Taşıtlarda kullanılan koltukların dinamik çarpışma simülasyonuyla tasarımı ve optimizasyonu
Teknolojinin sürekli gelişimi, ekonomik anlamda refah seviyesindeki artış şüphesiz insanları daha konforlu bir yaşam beklentisine sevk etmektedir. Buda son yüz yılda önemli gelişmeler göstermiş olan otomobile ilginin sürekli artmasına neden olmuştur. Tüketicilerin göstermiş olduğu bu ilgi, üreticilerin iştahını kabartmakta ve bu bağlamda amansız bir rekabet yaşanmaktadır. Bu rekabet ortamı üretici firmaların daha ucuz, daha güvenli, ergonominin ön planda tutulduğu ve zamanın beklentilerine hitap edebilen tasarımlara sevk etmektedir. Otomotiv geliştirme süreci içerisinde koltuk önemli bir yer kaplamaktadır. Zira koltuk hem konfor-ergonomi açısından, hem de pasif güvenlik açısından önem arz etmektedir. Uygun özelliklere sahip olmayan koltuk yolcunun seyahat konforu açısından sıkıntılar yaşamasına neden olabilmekte iken, yeterli güvenlik kriterlerine sahip olmayan koltuk, kaza anında ve sonrasında yolcuyu yeteri kadar koruyamamaktadır. Bu çalışmada ECE R17 regülasyonuna göre bir araç koltuğunun tasarlanması ve bu koltuğun çarpışma anında ani hızlanma şartları altında davranışı-dayanımı incelenmiştir. Koltuk tasarımı CATIA V5 çizim programı ile yapılmıştır. Sonlu elemanlar için, mesh oluşturma ve sınır koşullarını tanımlama Hyperworks programının içerisinde Hypermesh ve Hypercrash modulleri ile yapılmıştır. Dinamik koşullar altında çarpışma testinin sonucunu elde etmek için açık(explicit) çözücü olarak Radioss kullanılmıştır.
Etanol–dizel yakıt karışımlarının kısmi homojen dolgulu bir dizel motorun performansına etkisi
Günümüzde içten yanmalı motorlar (İYM) günlük ihtiyaçlarımızı gidermede zorunluluk halini almış durumdadır. Fakat içten yanmalı motorlarda kullanılan yakıtların ömrünün de bitmek üzere olduğu aşikârdır. Özellikle 70'lerdeki petrol krizinin ardından yakıt tüketimine yönelik çalışmalar hız kazanmış ve yakıt tüketimi büyük oranlarda iyileştirilmiştir. Günümüzde içten yanmalı motorlarda yakıt tüketiminin azaltılmasının yanında atmosferi temiz tutmaya çalışan yani emisyon değerlerini karşılayabilen çalışma alanları üzerine yoğunlaşılmıştır. Bu alanlardan birisi de HCCI denilen Homojen dolgulu sıkıştırma ateşlemeli (HCCI) motorlardır. Bu çalışmada, tek silindirli bir dizel motor kullanılmış, deney motoru kısmi homojen dolgulu modda çalışacak şekilde dönüştürülmüştür. Deneysel çalışmalarda öncelikle dizel yakıtı ile tam yük testleri yapılarak motorun karakteristik eğrileri belirlenmiştir. Çizilen bu eğrilerden yola çıkarak kısmi yük testi için bir yüksek birde düşük devir seçilmiştir. Seçil bu devirlerde önce dizel yakıtı ile kısmi yük testleri yapılmıştır. Daha sonra aynı iki devir için kısmi homojen dolgu uygulanmıştır. Kısmi homojen dolgu uygulamasında emme portuna %10, %20, %30 oranlarında etanol püskürtülerek motor performansı ve yakıt tüketimindeki değişimler incelenmiştir. Bu çalışmanın amacı homojen dolgulu sıkıştırma ateşlemeli motorların gelişmesine ışık tutmaya çalışmaktır.
Dört kademeli bir vites kutusunun makro ve mikro geometri optimizasyonu
Dişli kutusu tasarımında temel mukavemet gereksinimlerini sağlamak ana hedef olmakla beraber verimlik, sessizlik ve hafiflik uygulanabilirlik ve rekabet açısından dikkate alınması gereken diğer önemli özelliklerdir. Eşlenik çalışan dişli çarklarda, uygulama alanına göre uygun geometrik değişkenlerin seçimi çalışma parametreleri ve mukavemet açısından büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada sondaj makinelerinde kullanılan dört kademeli referans dişli kutusunda, KISSsoft ticari yazılımı kullanılarak makro ve mikro geometri optimizasyonu yapılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde güç kaynağı olarak kullanılan hidro motordan gelen hareket ve gücü güvenli şekilde çıkış miline aktarabilecek dişli çiftleri için uygun geometrik parametrelerin seçimi için ISO 6336 standardı dikkate alınarak makro-geometri optimizasyonu yapılmıştır. İkinci bölümde dinamik şartlarda eşlenik hareketin oluşması, temas durumunun iyileşerek daha verimli ve sessiz bir çalışma sağlanabilmesi amacıyla uygun profil modifikasyonu için mikro-geometri optimizasyonu yapılmıştır. Makro ve mikro geometrik optimizasyon sonucu oluşturulan dişli çiftlerin mukavemet değerleri ve çalışma parametreleri optimizasyon öncesi değerlerle kıyaslanmıştır. ISO ve DIN standartlarına göre diş dibi ve yüzey mukavemeti ayrı ayrı hesaplatılarak makro ve mikro geometrik optimizasyonun dişli tasarımındaki etkileri gösterilmiştir. Çalışma neticesinde dişli sistemde yeterli diş dibi ve yüzey mukavemetini sağlayan; verimliliği, gürültü seviyesi iyileştirilmiş, kütlesi azaltılmış dişli setleri oluşturulmuştur.
HCCI bir motorda CNG kullanımının motor performansı emisyonlar ve yanma üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Bu çalışmada, tek silindirli dört zamanlı direkt püskürtmeli bir dizel motorunun kısmi HCCI yanma moduna dönüşümü ve ön karışımlı CNG yakıtı kullanımı motor performansı, emisyonlar ve yanma karakteristikleri bakımından incelenmiştir. Kısmi HCCI yanma moduna dönüşüm için, harici bir emme manifoldu üzerine yerleştirilen CNG yakıt sistemi ve emme havası ısıtma düzeneği kullanılmıştır. Deneyler, 2200 dev/dak motor hızında ve 16 Nm, 12 Nm, 8 Nm ve 4 Nm olmak üzere dört farklı motor yükünde yapılmıştır. Ön ısıtmasız, 40 ºC ve 60 ºC olmak üzere 3 farklı emme havası giriş sıcaklığında yapılan deneylerde, tork değişim oranına bağlı olarak motorun performans, emisyon ve yanma karakteristikleri incelenmiştir. %0-90 tork değişim oranında, dört farklı motor yükünde ve farklı ön ısıtma sıcaklıklarında, özgül yakıt tüketimi, termik verim, egzoz gaz sıcaklığı, CO, HC, NO ve is emisyonları ile silindir içi basınç, ısı yayılım oranı, basınç artış oranı, COVimep ve kümülatif ısı dağılımları incelenmiş, motorun kararlı çalışma aralığı belirlenmiştir. Minimum özgül yakıt tüketimi 3/4 yükte D90+CNG10 yakıtı ile 240,84 g/kWh olarak elde edilmiştir. Maksimum termik verim 3/4 motor yükünde D90+CNG10 yakıtı ile %34,43 olarak elde edilmiştir. CO emisyonlarında tam yükte tork değişim oranına bağlı olarak azalmış ve %93,12'ye varan iyileşme sağlanmıştır. HC emisyonları tam yükte D60+CNG40 tork değişim oranına kadar %2,59 oranında azalmış, bu tork değişim oranından sonra artış eğilimi göstermiştir. Minimum NO emisyonları 1/4 yükte elde edilmiştir. Tam yükte dizel çalışma şartları ile karşılaştırıldığında, D10+CNG90 yakıtı ile duman emisyonunda %97,96 azalma sağlanmıştır. Maksimum silindir içi basınç değeri tam yükte D50+CNG50 tork değişim oranında 60,98 bar olarak elde edilmiştir. Ön ısıtma sıcaklığındaki artış ile yanma başlangıcının ön ısıtmasız deneylere göre bir miktar avansa kaydığı görülmektedir. Bütün motor yüklerinde ve ısıtma sıcaklıklarında basınç artış oranı değerlerinin vuruntu sınırının altında kaldığı görülmektedir. COVimep değerleri incelendiğinde ön ısıtmasız deneylerde D50+CNG50 tork değişim oranına kadar motorun kararlı çalışma aralığında kaldığı, ön ısıtma ile bu oranın D40+CNG60 oranına kadar genişlediği görülmektedir.
Yapay sinir ağı tabanlı otonom park sistemi geliştirilmesi
Taşıtlarda sürüş destek sistemleri sürücü ve yolcular için can güvenliğini sağlamakla birlikte konfor alanı yaratmaktadır. Bu çalışmada en çok karşılaşılan sürüş destek sistemlerinden biri olan otonom park sistemi geliştirilmiştir. Otonom park sisteminin teorik analizleri yapılmış daha sonra 1/10 ölçekli model araç üzerinde uygulaması yapılarak performansı değerlendirilmiştir. Otonom park yazılımı araç kontrol kartı ve bilgisayar kontrol yazılımlarından oluşmaktadır. Park rotasının belirlenmesi için kontrol algoritmasında yapay sinir ağı modeli kullanılmıştır. Yapay sinir ağı araç kinematik denklemleri ve farklı park başlangıç konumlarına göre eğitilmiştir. Eğitilen ağ bilgisayar kontrol yazılımına entegre edilmiştir. Geliştirilen sistemin testleri için araç boyutlarına uygun test parkuru oluşturulmuştur. Bu parkur içerisinde tekrarlı testler gerçekleştirilmiş ve sistemin performansı belirlenmiştir. Test sonuçları önerilen otonom park sisteminin başarısını ortaya koymaktadır.
Rhombic mekanizmalı beta tipi bir Stirling motorunda sıkıştırma oranının motor performansına etkilerinin sayısal olarak incelenmesi
Bu çalışmada rhombic hareket mekanizmasına sahip beta tipi bir Stirling motoruna ait tam bir simülasyon modeli Ansys Fluent yazılımı ile oluşturulmuştur. Test koşullarının ve motor özelliklerinin değiştirilebildiği bu simülasyon modelinin oluşturulmasında bir Tübitak projesi ile üretimi ve testleri gerçekleştirilen deney motoruna ait özellikler ve deney şartları baz alınmıştır. İlgili deney motoru üzerinde yapılan boyutsal değişiklikler ile sıkıştırma oranı değiştirilmiş, bu değişikliklerin motor performansı üzerindeki etkileri incelenerek bir optimizasyon çalışması yürütülmüştür. Dört ayrı analiz kurgusunun uygulandığı çalışmalarda; beta tipi Stirling motoru için sıkıştırma oranı, krank yarıçapı ve rejeneratör bölgesi uzunluğu gibi parametrelerin optimizasyonu sağlanmış, bu parametrelerden kaynaklı motor performansındaki değişimler tespit edilmiştir. Optimizasyon sonucunda maksimum motor performansı 31,5 mm krank yarıçapında, 609,9 mm rejeneratör bölgesi uzunluğunda ve 2,24 sıkıştırma oranı değerinde tespit edilmiş olup bu sıkıştırma oranında çevrimsel iş, güç ve tork değerleri sırası ile 62,47 J, 728,93 W, 9,94 Nm olarak hesaplanmıştır. Optimizasyon sonucunda elde edilen termal verim ise %37,7'dir. Validasyon sonuçları ile optimizasyon sonuçları karşılaştırıldığında motor performansında %99 oranında artış elde edildiği görülmüştür.
Modüler elektromekanik birimin yapısal optimizasyon ile çevre koşulu gereksinimlerinin sağlanması
Özel bir görevi yerine getiren Elektromekanik Birim Kutusu savunma sanayi alanında kullanılmaktadır. Özel görevleri yerine getiren Elektromekanik Birim Kutuları değişken gereksinimlere göre çeşitli boyutlarda üretilmektedir. Değişen gereksinimlere göre de Elektromekanik Birim Kutuları üretiminde kullanılan ve içine montajlanan modüller ve bu modüllerin konfigürasyon çeşitliliği oldukça çoğalmıştır. Bu sebeple çeşitli sayıdaki Elektromekanik Birim Kutuların modüllerinin bağlandığı mekanik arayüzlerini ortaklamak güçleşmiştir. Elektromekanik Birim Kutuları modüllerinin montaj arayüzleri ortaklanıp modüler bir yapıya dönüştürülme ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Bu çalışmada Elektromekanik Birim Kutuları modüllerinin montaj arayüzünü ortaklayan Modüler Elektromekanik Birim (MEMB) tasarımı ve optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan MEMB'in, MIL-STD-810G standartında tanımlanan titreşim yükü profillerine karşı dayanımının belirlenmesi için bilgisayar destekli sonlu elemanlar analizi kullanılmıştır. Analiz çalışmalarında ilk olarak kompozit tekerlekli araç titreşim profili yüklerine karşı mukavim olduğu doğrulanmıştır. MEMB ürünü muadillerine göre tercih edilebilir olması amacıyla MEMB mekaniği %26 oranda hafifletilmiş, hacimsel olarak da %18 küçültülmüştür. Sonrasında MIL-STD-810G standartında tanımlanan 2 adet kompozit tekerlekli römork titreşim profillerine karşı mukavim olduğu aşama aşama yapılan iyileştirmeler ile doğrulanmıştır. Yeni bir tasarım olan MEMB üretim ve çevre koşulları testleri öncesinde hesaplamalar ile doğrulanmıştır. Dolayısıyla üretim sonrası testlerde ve/veya kullanım sırasında olası doğabilecek hasarların, bu sebeple kaybedilen zamanın ve yeniden tasarım işçiliklerinin önüne geçilmiştir.
Koniksel girişin aşağı akım akışına etkilerinin sayısal incelenmesi
Fan, pompa, kompresör, manifold ve hava kanalları gibi akışlı sistemlerde enerji kayıplarının doğru bir şekilde hesaplanması önemli olduğu gibi enerji kayıplarının azaltılması da ayrıca önemlidir. Bu çalışmada boru girişlerinde enerji kayıplarının azaltılmasına yönelik sayısal bir çalışma yapılmıştır. Bir rezervuardan boruya akışkan geçişinde boru giriş ağzı aşağı akım akış özellikleri üzerinde önemli etkilere sahiptir. Uygulamalarda koniksel boru girişi, çıkıntılı boru girişi ve keskin kenarlı boru girişinin kullanıldığı görülmektedir. Bunlardan koniksel giriş akışkanın boruya geçişini düzgün bir hız profili ile sağladığından diğer iki giriş tipine göre en az türbülans üreten ve en az enerji kaybına neden olan eleman olarak literatürde bildirilmiştir. Koniksel akış girişi fan, kompresör ve içten yanmalı motor gibi cihazların performanslar üzerinde önemli iyileştirme sağlayabilmektedir. Koniksel giriş eliptik, kanat profili ve yuvarlatılmış yarıçap olarak üç farklı şekilde tasarlanabilmektedir. Bu tez çalışmasında eliptik koniksel giriş tipinin akış üzerinde en iyi performansı göstereceği geometrik parametreleri araştırılmıştır. Bunun için boru çapı değiştirilmeden konik geometrisinin boyutları değiştirilerek dokuz ayrı koniksel giriş modeli oluşturulmuştur. Bu dokuz farklı konik boyut 0.34 < L/De < 0.8 aralığındaki boyutsuz konik boyutlarına denk gelmektedir. Bu dokuz ayrı konik giriş ile 20000<Re<100000 aralığındaki Reynolds sayılarında daimi, izotermal borulu su akışları sayısal yöntemle çözülmüştür. Türbülanslı akışların çözümü RANS denklemlerle ve SST k-omega türbülans modeli kullanılarak çözülmüştür. Sayısal çözümden çıkan sonuçlar ile L / De oranının boru giriş hız profili, konik eleman yerel sürtünme yük kaybı, boru akışındaki darcy sürtünme faktörü ve eksenel akış hızı üzerindeki etkileri analiz edilmiştir. Sonuç olarak L / De oranın türbülanslı boru akışı üzerinde pek etkili olmadığı fakat laminar boru akışı üzerinde etkili olduğu görülmüştür. L / De oranın değişmesi boru girişinde hız profili üzerinde etkili olduğu görüldü. Boru girişinde ortalama akış hızından sapmanın L / De ve Re ile çok değişkenlik gösterebildiği görüldü. Karşılaştırma amacıyla keskin kenarlı giriş ile de aynı Reynolds sayılarında çözümler yapıldı. Keskin kenarlı girişin boru girişindeki hız profiline ve aşağı akım karakteristiklerine olan etkisinin konik girişe göre çok faklı olduğu ve basınç kayıpları yönünde kötü olduğu görülmüştür. Sonuç olarak konik giriş için en iyi L / De oranları yapılan sayısal çalışmayla tespit edilmiştir.
Dietileter ve aspir yağı biyodizeli karışımının bir lpg RCCI motorunun orta yüklerindeki yanma performans ve emisyon davranışının deneysel olarak araştırılması
Son dönemlerdeki taşıt sayısındaki anlamlı artış nedeniyle, benzin ve motorine olan talep ve bunun tedariği dengesiz bir hal almıştır. Bu durumun devam etmesi halinde, benzin ve motorin daha maliyeti artacak ve yakıtlara ulaşım yetersiz olacaktır. Günümüzde artan enerji taleplerinin dengelenmesine olan ihtiyaç devam etmektedir. Fosil yakıtların kullanımının artması ve tükenmesiyle birlikte alternatif yakıtlar daha fazla önem kazanmaktadır. Bu yönüyle bitkisel yağın işlenmiş hali (biyodizel) dizel motorlar için potansiyel bir alternatif oluşturmaktadır. Deneylerde aspirden üretilen yağdan biyodizel yakıt olarak kullanılmıştır. Yapılan deneylerde kullanılan dizel yakıtı, biyodizel ve dietileterden oluşmuş olan yüksek reaktiviteli yakıt kullanılmıştır. Düşük reaktiviteli yakıt olarak ise LPG sabit %50 oranında emme manifolduna gönderilmiştir. Her deney yakıtı ayrıca 2 farklı motor çalışma koşulunda yapılmıştır. Bunlar birincisi, motor yüklü durumdayken: 7,2 kW orta yük ve ikincisi ise RCCI modu %50 LPG nin emme manifolduna püskürtülmesidir. Emisyon, yanma performansı ve motor performans deneyleri yapılmıştır. Bu çalışmanın en önemli olumlu sonuçlarından biri olarak, RCCI stratejisi BTE değerlerini artırabilir. Tüm test yakıtları için artan sıkıştırma oranı ile BTE değerlerinin arttığı görülmektedir. Test yakıtları için farklı RCCI modları karşılaştırıldığında, BTE değerlerinin oldukça yüksek olduğu ve yüksek DEE'li çalışma koşullarında dizel yakıtı geçtiği görülmektedir. Bu nedenle, tüm B90/DEE10 ve B85/DEE15 RCCI çalışma koşulları için en yüksek termal verim değerleri elde edilmiştir. Biyodizel/DEE RCCI modları için KEİ değerlerinin arttığı açıkça görülmektedir. Bu olumlu durumlar hiç şüphesiz RCCI çalışma modları sayesinde olmaktadır. Özellikle RCCI uygulamasında alev hızının artması, tama yakın yanma ve ısı transferinin azalması gibi sebepler verimi arttırmıştır. Ayrıca RCCI yanmasında silindir duvarı ve piston kafası yüzeylerinin yakınında bulunan yüksek sıcaklık bölgelerinin ortadan kaldırılması da önemli bir faktördür. Bu, ısı transfer kayıplarını azaltır ve genleşme işi artar. İkinci bir neden, RCCI uygulamasının yanmanın başlangıcını ve sonunu kontrol etmeyi kolaylaştırmasıdır. Sonuç olarak DİE ve LPG RCCI modunda motorun verim ve genel performansı ile yanma parametreleri artmıştır.
Birden fazla delikli dairesel kesitli türbülatörlerin ısıl performans parametrelerinin araştırılması
Dairesel kesitli türbülatörler, endüstriyel ısı değiştiriciler ve boru sistemlerinde sıklıkla kullanılan önemli bileşenlerdir. Bu tür türbülatörler, akışkanın hareketi sırasında türbülans oluşturarak ısı transferini artırmaya ve akış direncini değiştirmeye yönelik olarak tasarlanmıştır. Dairesel kesitli türbülatörler, genellikle boru içine yerleştirilen ve akışkanın akış yönünde veya karşı yönde hareket eden kanatçıklardan oluşur. Bu çalışmada, dairesel kesitli türbülatörlerin tanımı, işlevi, tasarımı, uygulamaları ve performansı hakkında detaylı bir bilgilendirme sunulacaktır. Dairesel kesitli türbülatörlerin temel amacı, boru içindeki akışkanın akış özelliklerini değiştirerek ısı transferini artırmak ve enerji verimliliğini artırmaktır. Bu tür türbülatörler, borunun iç yüzeyine monte edilir ve akışkanın hareketi sırasında türbülans oluşturarak ısı transferini artırır. Bu türbülatörler genellikle metal veya plastik malzemelerden imal edilir ve çeşitli geometrik yapılarla tasarlanabilir. Dairesel kesitli türbülatörlerin tasarımı, ısı transferi performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Türbülatör kanatçıklarının boyutu, şekli, aralığı ve eğimi gibi faktörler, akışkanın akışını ve türbülans oluşturma kapasitesini belirler. Optimum tasarlanmış bir türbülatör, boru içindeki akışkanın türbülans seviyesini artırırken, aynı zamanda akış direncini minimize ederek enerji verimliliğini artırır. Dairesel kesitli türbülatörlerin uygulama alanları oldukça geniştir. Bunlar endüstriyel ısı değiştiriciler, kazanlar, boru hatları, buhar jeneratörleri, soğutma sistemleri ve havalandırma sistemleri gibi birçok farklı uygulamada kullanılır. Özellikle yüksek ısı transferi gerektiren endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak tercih edilirler. Dairesel kesitli türbülatörlerin performansı, ısı transferi ve basınç kaybı gibi önemli parametrelerle değerlendirilir. İyi bir türbülatör tasarımı, yüksek ısı transferi sağlarken, akış direncini minimize eder ve enerji verimliliğini artırır. Bu nedenle, türbülatörlerin performansını değerlendirmek için deneysel ve sayısal analizler sıklıkla kullanılır. Dairesel kesitli türbülatörlerin performansı üzerine yapılan araştırmaların birçoğu, farklı türbülatör tasarımlarının ısı transferi ve basınç kaybı üzerindeki etkilerini incelemiştir. Bu çalışmalar, türbülatör tasarımının ısı transferi performansı üzerindeki etkilerini anlamamıza yardımcı olur ve daha etkili türbülatör tasarımlarının geliştirilmesine olanak tanır. Sonuç olarak, dairesel kesitli türbülatörler, endüstriyel ısı değiştiriciler ve boru sistemlerinde kullanılan önemli bir bileşendir. İyi tasarlanmış ve optimal bir şekilde kullanılan türbülatörler, enerji verimliliğini artırabilir ve işletme maliyetlerini azaltabilir. Bu nedenle, türbülatörlerin tasarımı ve performansı üzerine yapılan araştırmaların önemi oldukça büyüktür ve gelecekte de bu alandaki çalışmaların devam etmesi beklenmektedir.
Direksiyon dişli kutusu gövdelerinde kullanılan küresel grafitli dökme demirlere zirkonyum diborur (ZrB2) ilavesinin mekanik özelliklere etkisinin deneysel olarak incelenmesi
Değişen dünya koşulları ile birlikte otomotiv malzemeleri de değişmekte ve gün geçtikçe yüksek mukavemetli, hafif ve ucuz malzemeler ön plana çıkmaktadır. Direksiyon kutuları, araç üzerindeki konumu nedeniyle dişli çark sistemleri için yatak görevi görür. Direksiyon dişli kutularındaki bilye ve bilyeli yataklar sabit yük altında çalıştıkları için aşınma ve boşluklar oluşur. Bu aşınma ve boşluklar direksiyon dişli kutularının gürültülü çalışmasına neden olur. Bu aşınmaları önlemek için direksiyon dişli kutusu gövdelerinin mukavemetinin arttırılması gerekmektedir. Bu çalışmada farklı oranlarda (%0, %0.227, %0.455 ve %1.364) Zirkonyum Diborür ilave edilerek küresel grafitli dökme demirden direksiyon dişli kutusu gövde malzemesi üretilmiştir. Bu malzemeden standartlara göre sertlik, basma ve aşınma test numuneleri hazırlanmış ve ardından testler yapılmıştır. Zirkonyum Diborür ilave edilen numuneler ile ilave edilmeyen test numuneleri hem bazı mekanik özellikler (Sertlik ve basma) hem de aşınma açısından karşılaştırılmıştır. Sertlik testi sonuçlarının analizinde %0.455 ilave edildikten sonra C örneğinde en yüksek ölçüm 243 HB olmuştur. İlave oranı arttıkça sertlik ölçüm test değerleri de yükselmiştir. Numune C'deki en yüksek sıkıştırma değeri, %0.455'lik bir ilave oranıyla 1438MPa olmuştur. İlave oranı arttıkça genel olarak basma gerilmesi değerlerinin arttığı gözlenmiştir. Aşınma hacmi, aşınma hızı ve sürtünme katsayılarındaki değişiklikleri incelemek için aşınma testleri yapılmıştır. Numunelerin aşınmış yüzeylerindeki aşınma mekanizmalarını belirlemek için SEM cihazı kullanılmıştır. Yük değeri arttıkça aşınma hacmi değerlerinin arttığı gözlenmiştir.
Demir klorür (FeCI3) katkılı biyodizel - dizel yakıt karışımlarının bir dizel motorda kullanımı
Bu çalışmada, referans dizel yakıtı ile atık hayvansal yağlardan elde edilmiş biyodizel yakıtı belirli oranlarda karıştırıldıktan sonra hazırlanan yakıtların ikisine fiziksel ve kimyasal özelliklerini iyileştirmek amacıyla 100 milli litre yakıta 1,59 milli gram miktarında FeCI3 katkısı eklenmiştir. Bu yakıtlar DY (dizel yakıt), HB8 (%8 hayvansal biyodizel ve %92 dizel yakıtı), HB15 (%15 hayvansal biyodizel ve %85 dizel yakıtı), HB35 (%35 hayvansal biyodizel ve %65 dizel yakıtı), KHB15 (%15 hayvansal biyodizel, %85 dizel yakıtı ve FeCl3 katkısı) ve KHB35 (%35 hayvansal biyodizel, %65 dizel yakıtı ve FeCl3 katkısı) biçiminde hazırlandıktan sonra her yakıt manyetik karıştırıcıyla 30 dakika karıştırılıp ve bekletildikten sonra fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Deney yakıtları tek silindirli, direkt püskürtmeli, su soğutmalı ve sıkıştırma oranı değiştirilebilen bir dizel araştırma motorunda 4 kg (%8), 8 kg (%16) ve 12 kg (%24) yüklerde test edilerek, yanma ve performans değerleri alınmış ve grafiksel olarak karşılaştırılmıştır. Deney sonuçlarına bakıldığında; test yakıtlarının tüm yüklerde silindir iç basınçları ve vuruntu yoğunluğunun birbirine çok yakın olduğu, katkılı yakıtların kütlesel yanma oranının katkısız yakıtların kütlesel yanma oranından daha düşük olduğu görülmüştür. 8 kg yükteki katkılı yakıtların özgül yakıt tüketiminin katkısız yakıtlardan %2,56 düşük olduğu, motor momentinin %2,71 yüksek olduğu, efektif verimin %1,9 ve ortalama efektif basıncın da %3,22 yüksek olduğu tespit edilmiştir.
Pamuk yağı ve atık pamuk yağı biyodizelinin dizel motorlu bir jeneratörde yakıt olarak kullanım olanaklarının araştırılması
Günümüzde nüfusun artması ve dünya ekonomisinin büyümesine paralel olarak enerji ihtiyacı her geçen gün artmaktadır. Bununla beraber fosil yakıt kaynaklarının kısıtlı olması, fosil yakıt kaynaklarının çevre kirliliği üzerindeki olumsuz etkileri toplumları alternatif enerji kaynakları arayışına yöneltmiştir. Biyodizelin düşük emisyon profili, doğada çözünebilirliği ve toksik olmaması gibi özelliklerinden dolayı alternatif yakıt olarak kullanılmasını oldukça cazip hale getirmektedir. Bu çalışmada fosil yakıtlara alternatif olarak; transestrifikasyon yöntemi ile pamuk yağı ve atık pamuk yağından bir alkolün, katalizör eşliğinde reaksiyona girerek yağ asidi alkol esterleri ve gliserin oluşturmasıyla elde edilen biyodizelin dizel yakıt ile belirli oranlarda karıştırılarak motor üzerinde yanma, performans ve egzoz emisyonlarının değişimi karşılaştırılmıştır. Alternatif yakıt deneylerinde motor referans dizel yakıt ile test edilip elde edilen performans değerleri motorun alternatif yakıt olarak kullanılacak biyodizel karışımı yakıtlar ile her bir yakıt karışımı için yapılan deney sonuçları dizel yakıt referans değerleri ile karşılaştırılıp grafikler oluşturulmuştur. Sonuç olarak elde edilen biyodizelin motorlarda tek kullanılması motor üzerinde çeşitli sorunlar yaratabileceğinden dizel yakıt ile belirli oranlarda karıştırılarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
Rüzgâr türbini için farklı tip uçak kanat profillerinin sayısal olarak incelenmesi
Petrol ve kömürün bulunması ile yüz yıldır yakılan fosil yakıtlar atmosfere zararlı egzoz gazları salmaktadır. Zamanla atmosferde biriken bu egzoz gazları güneş ışığını fazla absorbe ederek küresel ısınmaya neden olmaktadır. Küresel ısınmanın önüne geçilememesi durumunda ise yakın gelecekte mevsim değişikliklerinin ve çevre felaketlerinin yaşanması ise kaçınılmaz olacaktır. Küresel ısınma problemi ve fosil yakıt rezervlerinin sınırlı olması yenilenebilir enerji kaynaklarına geçişi zorunlu hale getirmiştir. Bugün rüzgâr ve güneş enerjisi yenilenebilir enerjiye geçişte en büyük potansiyele sahip enerjiler olarak görülmektedir. Rüzgâr enerjisinden yararlanma daha ucuz ve yüksek verimlerde yapılabildiğinden güneş enerjisine göre, bugün en çok yararlanılan bir enerji türü olmuştur. Bugün gücü 1MW aşan rüzgâr türbinleri ile enerji üretimi yapılabilmektedir. Bir rüzgâr türbinin verimi doğrudan kullanılan kanadın performansına bağlıdır. Bir kanadın performansı ise rüzgâr hızına ve hücum açısına göre değişkenlik gösterebilmektedir. Her durumda en iyi performansa sahip bir kanat profili bulmak ise imkânsızdır. Genel olarak bir kanadın performansı CL / CD oranı ile ölçülmektedir. Burada CL kaldırma kuvveti katsayısı ve CD ise sürükleme kuvveti katsayısıdır. Bu çalışmada rüzgâr türbinlerinde kullanılmak üzere farklı kanatçık ailesinden beş kanat profili www.m-selig.ae.illinois.edu sitesinden seçilmiştir. Seçilen bu kanatlar farklı hücum açılarında (O< α<20) ve farklı rüzgâr hızlarında (4, 8, 16 ve 32 m/s) performansları sayısal olarak test edilmişlerdir. Sayısal sonuçlar rüzgâr hızının artması tüm kanat performanslarını azalan bir eğimde artırdığını ve tüm kanat profillerinin 4≤α≤7 arası hücum açılarında en büyük performansları sergilediklerini göstermiştir. Kanat yüzeyi üzerinden basınç katsayı dağılımlarının incelenmesiyle iki farklı kanadın profil dataları birleştirilmiş ve yeni bir hibrid kanat profili oluşturulmuştur. Çıkan sayısal sonuçlara göre hibrid kanat profili 4≤α≤7 hücum açılarında her iki kanat profilinden daha yüksek performans göstermiş ve kalan diğer hücum açılarında ise her iki kanadın düşük performans dezavantajlarını gidererek tüm hücum açılarında daha kararlı bir performans sergilediği görülmüştür.
Etil proksitol katkılı biyodizelin bir dizel motorunda kullanımının yanma ve emisyonuna etkisinin araştırılması
Biyodizel yakıt karışımlarının CFPP (Soğuk Filtre Tıkanma Noktası) değerleri düşük olduğu için soğuk bölgelerde, karışımda yüksek miktarlarda biyodizel kullanılması durumunda ciddi sorunlar çıktığı bildirildiğinden bu değerin iyileştirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle bu çalışmada, etil proksitol (1-ethoxy-2-propanol) katkısının biyodizel yakıt karışımlarının önemli fiziksel ve kimyasal özelliklerinin yanında yakıtın yanma ve emisyonları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Test yakıtları hacimsel içerikleri ile uyumlu olarak, E0B0D100 (%100 dizel yakıt), E5B10D85 (%10 biyodizel, %5 etil proksitol ve %85 dizel), E5B20D75 (20 biyodizel, %5 etil proksitol ve %75 dizel), E15B30D55 (%30 biyodizel, %15 etil proksitol ve %55 dizel) ve E15B40D45 (%40 biyodizel, %15 etil proksitol ve %45 dizel) şeklinde isimlendirilmiştir. Test motoru olarak, dört zamanlı, su ile soğutmalı, tek silindirli, direkt püskürtmeli ve Kirloskar TV1 isimli bir dizel araştırma motoru kullanılmıştır. Deneyler, sabit 1500 dev/dk’da ve Eddy Current dinamometrenin 0 kg, 2,5 kg, 5 kg ve 7,5 kg yüklerinde yapılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda; E15B30D55 ve E15B40D45 yakıt karışımları, E0B0D100 yakıt karışımına göre orta ve yüksek yüklerde silindir gaz basıncı, net ısı salınımı ve ortalama gaz sıcaklığı değerleri bakımından daha olumlu sonuç verdiği tespit edilmiştir. Aynı zamanda, E15B30D55 ve E15B40D45 yakıt karışımları, E0B0D100, E5B10D85, E5B20D75 yakıt karışımlarıyla karşılaştırıldığında; katkılı yakıtların CFPP değerinin iyileştirilmesinin yanında yanma ve emisyon parametreleri dizel yakıt eğrilerine göre olumsuz etki yapmayacak şekilde paralellik olduğu tespit edilmiştir.
Orifis akış ölçerlerde üst akım mesafesini kısaltmak için yeni tip bir akış şartlandırıcısının debi ölçüm doğruluğuna olan etkisinin deneysel yöntemle araştırılması
Orifis akış ölçerler: Basit, düşük maliyetli, dayanıklı ve çoğu akış türünde (sıvı, gaz, sıvı+gaz vb.) kullanılabildiğinden çok tercih edilen bir akış ölçerdir. Fakat uzun boru montajı sınırlı alan akış sistemlerinde kullanılmamasına neden olmuştur. Bir çözüm olarak akış şartlandırıcılar kullanılarak bu uzun boru oldukça kısaltılabilmektedir. Pek çok akış şartlandırıcı geliştirilmesine rağmen akış şartlandırıcılar basınç kaybı ve kısa akım mesafesi açısından halen araştırıldıkları görülmektedir. Bu tezde, kısa akımda yüksek ölçüm doğruluğu sağlayabilmek amacıyla basınç kaybı az, çok delikli akış şartlandırıcı plakalar (1x7, 1x6x12) deneysel olarak araştırıldı. Delik pah açısının basınç kaybı üzerindeki etkisini araştırmak için 1x7 pahsız plaka ve dörtü pahlı (15o, 30o, 45o, 55o ) plaka imal edildi. Ayrıca gözeneklik oranı (GO) daha büyük olan bir adet 1x7 (GO=0.25) plakası da imal edildi. Bilinen 1x6x12 Laws plakası karşılaştırma amacıyla kullanıldı. Deneyde bir küresel vananın D aşağı akımında konumlandırılan şartlandırıcı plakanın iki aşağı akım mesafesinde (2D ve 3D) orifis akış ölçer üzerindeki etkileri araştırıldı. Deneyde 52 mm çapındaki test borusuna yerleştirilen orifis plakası (β=0.346, 0.480) üç farklı debide (1000, 1500, 2000L/h) ve iki vana konumunda test edildi. Deneysel veriler sonucunda debi ölçüm hatası ve şartlandırıcı plaka basınç kayıpları analiz edildi. Analiz sonuçlarına göre minimum basınç kaybı 20o civarındaki pah açılarında oluşmaktaydı ve pahsız plakaya göre basınç kaybı %30 kadar düşüktü. Sonuçlara göre 1x6x12 plakası %50 açık vana konumunda tüm akış testlerinde %0.5 altında bir debi ölçüm hatası göstermesine rağmen vana konumu %20 olduğunda bu hata 5-10 kat artabilmekteydi. L1 durumunda tüm akış testlerinde vana konumundan daha az etkilendiğinden 1x6x12 göre daha iyi bir akış şartlandırıcısı olduğu görüldü. 30o ve 45o pahlı şartlandırıcı plakalar L2 durumunda β=0.346 orifis plakası takılı iken tüm akış testlerinde %1 altında debi ölçüm hatası göstermelerine rağmen 15o pahlı plaka L2 durumunda tüm akış testlerinde %1 altında debi ölçüm hatası ile daha iyi bir akış şartlandırıcı özelliği göstermiştir. 15o pahlı plaka 1x6x12 plakasıyla karşılaştırıldığında vana konumundan çok daha az etkilendiğinden L2=3D gibi kısa üstakım mesafesinde çok iyi bir akış şartlandırıcısı olduğu bu çalışmanı sınırları dahilinde anlaşılmıştır.
Potasyum permanganat (KMnO4) katkılı atık bitkisel yağlardan elde edilen biyoyakıt ile dizel yakıt karışımlarının bir araştırma motorunda kullanılması
Bu çalışmada, referans dizel yakıtı ve atık bitkisel yağlardan elde edilmiş biyodizel yakıtı belirli oranlarda karıştırıldıktan sonra hazırlanan yakıtların ikisine fiziksel ve kimyasal özelliklerini iyileştirmek amacıyla 100 ml yakıta 1,51 mg miktarında potasyum permanganat çözeltisi (KMnO4) katkı olarak eklenmiştir. Bu yakıtlar B0 (dizel yakıt), B12 (%12bitkisel biyodizel ve %88 dizel yakıtı), B24 (%24bitkisel biyodizel ve %76 dizel yakıtı), PMB12 (%12bitkisel biyodizel, %88 dizel yakıtı ve KMnO4 katkısı) ve PMB24 (%24 bitkisel biyodizel, %76 dizel yakıtı ve KMnO4 katkısı) biçiminde hazırlandıktan sonra fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Deney yakıtlarına katılan katkı maddesi (KMnO4) PMB12 yakıtının setan indeksini PMB24 yakıtında ise ısıl değerde artış sağlamıştır. Deney yakıtları Edyy Current dinometreli bir dizel motorda %0, %10,%15 ve %20 yüklerde test edilmiş ve motor yanma ile emisyon karakteristikleri incelenmiştir. Deney verileri incelendiğinde; test yakıtlarının silindir gaz basınçları tüm yükler için yakın değerde olup motor yükünün artmasıyla karışım yakıtların gaz basıncının arttığı ve KMnO4 katkılı karışımlı yakıtlara göre daha yüksek olduğu görülmüştür. Ortalama gaz sıcaklığı, basınç artış oranı, net ısı salınımı ve kümülatif ısı salınımı gibi verilerde biyodizel karışımlı ve KMnO4 katkılı yakıtların dizel yakıta göre daha yüksek değerde olduğu görülmüştür. Özgül yakıt tüketim değerinin %0-0kg yük için karışımlı yakıtların dizel yakıta göre %22,64 oranında artmış, %20-10kg yükte ise %9,37 oranında artış olmuştur. Ortalama efektif basınç değeri de dizel yakıtta en yüksek 373,05 kPa, karışımlı yakıtta da 372,57 kPa olarak yakın değerlerde ölçülmüştür. Emisyon verileri incelendiğinde ise NOX emisyon değerlerinin karışımlı yakıtlarda dizel yakıtına göre daha fazla olduğu görülmüştür.
Biyodizel kullanılan bir dizel motorlu jeneratörde soğuk ve sıcakta ilk çalıştırma sırasında oluşan egzoz emisyonlarının incelenmesi
Dizel motorlar yüksek verimleri ve dayanıklı olmaları nedeniyle taşımacılık, inşaat, tarımsal ve endüstriyel faaliyetler gibi birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Bununla beraber jeneratör setlerinde de mekanik enerji kaynağı olarak tercih edilmektedir. Çoğunlukla yaşam alanlarına yakın ve atmosfere açık yerlerde konumlandırılan jeneratör setleri elektrik kesintilerinde çoğunlukla soğuk işletme şartlarında olmak üzere devreye girmektedirler. Jeneratör setlerinin kullanımın artması soğukta veya sıcakta ilk harekete geçiş durumunda oluşan egzoz emisyonlarının araştırılmasını önemli kılmaktadır. Bununla beraber biyodizel yakıtının bu çalışma şartlarında oluşan egzoz emisyonları üzerindeki etkisinin araştırılması da önem arz etmektedir. Bu çalışmada, soya yağı esaslı biyodizel ile petrol kökenli dizel yakıtının bir dizel motorlu jeneratör setinde soğuk ve sıcakta ilk harekete geçiş şartlarında egzoz emisyonlarına etkileri araştırılmıştır. Çalışmalar sabit motor devir sayısında, yüklü (%50) ve yüksüz durumlarında gerçekleştirilmiştir. Deneyler her iki test yakıtı için benzer şartlarda gerçekleştirilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda, soğukta ilk harekete geçişte biyodizel kullanımında yakıt tüketiminin arttığı; egzoz ve motor soğutma sıvısı sıcaklığında ise hafif bir düşme olduğu gözlemlenmiştir. Egzoz emisyonları değerlendirildiğinde, biyodizel yakıtının kullanıldığı yüklü durumda ve soğukta ilk harekete geçiş dışındaki tüm koşullarda yanmamış HC emisyonunun petrol dizel yakıtına göre önemli ölçüde azaldığı, NOx emisyonunun ise tüm koşullarda azaldığı belirlenmiştir. Buna karşın duman emisyonlarında artış olduğu görülmüştür.
İsdemir Kuvvet Santrali enerji ve ekserji analizi
Fosil yakıtların sınırlı, maliyetli olması ve küresel ısınma gibi problemler fosil enerji tüketimlerinde optimizasyon ve tasarruf gerektirmektedir. Termik santrallerde yakıt ısısının ancak üçte birinin elektriğe dönüşmesi, ısıl verimi artırmaya yönelik yapılan çalışmaların ne kadar önemli olduğunu göstermektedir. Çevrimdeki tersinmezlikler, gerçek ısıl verimlerin Carnot ısıl veriminden çok daha düşük olmasına neden olmaktadır. Isı makinelerinde ısıl verim artırmanın bir yolu da hal değişimlerinde görülen bu tersinmezliklerin tespit edilmesi ve minimize edilmeye çalışılmasıdır. Bu nedenle bu çalışmada İSDEMİR Enerji tesisleri kuvvet santralinde çevrimdeki tersinmezliklerin tespit edilmesi amacıyla ekserji analizleri yapılmıştır. Kuvvet santrali ara buhar almalı bir Rankine çevrimidir. İşletme halindeki verilerden çevrimin ısıl verimi %29 ve II. yasa verimi ise %66.7 bulunmuştur. Ejektör ve kondenser en düşük ikinci yasa verimine sahipken, kazan ve P1 pompası ise en yüksek II. yasa verimine sahip olmuştur. Türbin ve kazan dışında en yüksek ekserji kaybı degazörde tespit edilmiştir.
Bir dizel motorlu jeneratörün ilk hareket ve ısınma sürecinde oluşan emisyonları üzerinde biyoetanol kullanımının etkisi
Bu çalışmada dizel motorlu bir jeneratör setinde soğukta ilk çalıştırma ve ısınma sürecinde oluşan egzoz emisyonları üzerinde petrol kökenli dizel yakıtı ve biyoetanolden oluşan alternatif yakıt karışımlarının etkisi araştırılmıştır. Alternatif yakıt karışımları ile elde edilen sonuçlar petrol kökenli dizel yakıtı kullanımına göre karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlara göre; petrol kökenli dizel yakıtı ve biyoetanolden oluşan yakıt karışımları kullanımı sonrasında CO (karbonmonoksit) değerinin, petrol kökenli dizel yakıtına göre yüksüz durumda bir miktar artış gösterdiği ancak yakıt karışımlarındaki biyoetanol oranının ve motor yükünün artırılması ile CO miktarında bir azalma olduğu görülmüştür. Ayrıca %15 biyoetanol içeren karışım yakıtın en düşük CO emisyonuna sahip olduğu görülmüştür. İlk çalıştırmada (yüksüz durum) 50 ppm ile en yüksek yanmamış HC değeri petrol kökenli dizel yakıtıyla elde edilirken en düşüğü ise hacimsel olarak %10 biyoetanol içeren (BE10) yakıt karışımı ile 43 ppm olarak ölçülmüştür. Isınma sürecinde motor yükünün artırılması ile yine benzer sonuçlar elde edilmiştir. Yüksüz durumda ilk harekete geçişte petrol kökenli dizel yakıtı ile en yüksek BE15 ile en düşük NOx emisyonu ölçülmüştür. Isınma sürecinde yük ile beraber BE10 yakıtı ile yüksek NOx ölçülürken; petrol dizeli ve BE15 karışım yakıtı ile birbirine yakın değerler ölçülmüştür. Motor yüksüz durumda iken duman koyuluğunun en düşük olduğu yakıt türü BE15 iken, en yüksek duman koyuluğu BE10 yakıtında olduğu gözlemlenmiştir. Motora yük verildiğinde duman koyuluğu bir miktar artmış ve en yüksek duman koyuluğu BE10 yakıtı ile en düşük duman koyuluğu da BE15 ile tespit edilmiştir.
Mangan esaslı dizel - biyodizel yakıt karışımlarının bir dizel motorda kullanımının araştırılması
Bu çalışmada, dizel yakıtı ve atık bitkisel yağlardan elde edilen biyodizel yakıtı belli oranlarda karıştırılarak hazırlanan yakıtın kimyasal ve fiziksel özelliklerini iyileştirmak amacıyla B25 ve B65 yakıt türlerine sırasıyla 100 ppm ve 60 ppm mangan standart çözeltisi eklenmiştir. Bu yakıtlar B100 (%100 biyodizel), B25 (%25 biyodizel ve %75 dizel), B65 (%65 biyodizel ve %35 dizel), KB25 (%25 biyodizel, %75 dizel ve Mn(NO3)2 katkısı), KB65 (%65 biyodizel, %35 dizel ve Mn(NO3)2 katkısı) biçiminde hazırlanmıştır. Hazırlanan deney yakıtlarının fiziksel ve kimyasal analizinde yakıtlara mangan katkı maddesi eklenmesi ile yoğunluk, viskozite ve parlama noktasını düşürmüş setan indesi, donma noktası ve ısıl değeri bir miktar yükseltmiştir. Yanma ve emisyon testlerinde B100 yakıtı yerine D100 yakıtı baz alınarak, sabit 1500 dev/dak çalışan bir dizel araştırma motorunda farklı ortalama efektif basınç (0 OEB, 2 OEB, 4 OEB ve 6 OEB) parametrelerinde test edilerek grafiksel olarak karşılaştırılmıştır. Deneysel veriler incelendiğinde; 6 OEB parametresinde en yüksek değer silindir gaz basıncı, basınç artış oranı, ortalama gaz basıncı ve net ısı salınımında KB25 yakıtında ve kümülatif ısı salınımın ise DY yakıtında gerçekleşmiştir. Emisyon değerleri incelendiğinde 4 OEB ve 6 OEB parametrelerinde HC ve O2 emisyonları tüm yakıt türlerinde DY yakıtından daha az değere sahip olduğu tespit edilmiştir. CO2 emisyon değerleri DY yakıtına en yakın yakıt türü 2 OEB ve 6 OEB parametrelerinde KB65 yakıtı, CO ve NOx emisyonlarında en düşük değer B25 yakıtındadır. Sonuç olarak biyodizel ve mangan standart çözeltisi karışımlarının belirli oranlarda dizel yakıtına katılarak alternatif yakıt olarak kullanılabileceği görülmüştür.
Yakıt hücresinde hidrojen tüketiminin zamana bağlı değişiminin incelenmesi
Günümüzde gün geçtikçe artan enerji ihtiyacı, fosil yakıtların giderek azalması ve fosil yakıtların enerji üretiminde kullanılmaları neden olduğu olumsuz çevresel etkiler nedeniyle artık yenilenebilir enerji kaynaklarının kullanılması kaçınılmaz bir duruma gelmiştir. Yakıt pili bir elektrolit ve iki elektrottan oluşur. Kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren bir cihaz olup elektrotlarda meydana gelen kimyasal reaksiyonlar ile elektriği üretir. Yanma olmaksızın elektrik üretildiği için daha az kirlilik meydana gelmektedir. Bu çalışmada 3x3cm ebatlarında ve 8 adet hücreden oluşan yakıt pili kullanılmıştır. Yakıt hücresi çeşidi olarak Polimer Elektrolit Mebran Yakıt Hücresindeki (PEMYP) kütlesel olarak kullanılan hidrojenin zamana bağlı olarak ürettiği güç ve enerji ölçüm cihazlarıyla tespit edilmiştir. Deneyler esnasında nem %60, hat sıcaklığı 70°C, hücre sıcaklığı 41°C’de sabitlenerek deneyler yapılmıştır. Çalışmada yakıt hücresinin H2 ve O2 değerleri ayrı ayrı 0,1 - 1ml/dk aralığında değiştirilerek elde edilecek güç hesaplanmıştır. Tek hücreden H2 debisi 0,2ml/dk, O2 ise 0,4ml/dk değerinde 1,065W değerinde güç elde edilmiştir. Veriler ışığında denklemlerden elde edilen bulgular kullanılarak grafikler çizilip, yorum ve tartışmaya sunulmuştur
Giriş geometrisinin izotermal ve izotermal olmayan boru akışındaki etkilerinin sayısal incelenmesi
Bir rezervuardan (depo veya tank) boruya akışkan geçişinde borunun giriş bağlantı tipi aşağı akım üzerinde etkili olduğundan boru depoya çıkıntılı veya çıkıntısız bağlanabilmektedir. Bu çalışmada borunun rezervuara çıkıntısız (keskin kenarlı, L/D=0), 30mm çıkıntılı (L/D=1) ve 60mm (L/D=2) çıkıntılı şekilde bağlanmasında boru aşağı akım etkileri sayısal çözümle analiz edilmiştir. Çalışmada D=30mm çaplı boru ile 1000, 2000, 4000, 7000, 10000, 15000, 20000 ve 100000 Reynolds sayılarında su akışları simule edilmiştir. Tank çıkışından sonra boru akışı izotermal ve izotermal olmayan durumlar için analiz edildi. İzotermal olmayan durumda sabit duvar ısı akısı 30kW/m2 olacak şekilde 2.7m 'lik boru akışına uygulandı. Çıkarılan sayısal sonuçlara göre çıkıntılı ile çıkıntısız boru girişlerinde hız profillerinin biraz farklı olduğu görüldü. Her üç girişli akışın yerel kayıp katsayıları Re=20000 'e kadar üs kuvveti şeklinde düşerken daha sonraki Reynolds sayılarında ise sabit kaldığı görülmüştür. Burada 60mm çıkıntılı girişin kayıp katsayısı en yüksek ve çıkıntısız olanı ise en düşük çıkmıştır. Her üç giriş tipinin tanktan sonra sürtünme faktörüne etkilerinin benzer olduğu görüldü. İzotermal olmayan boru akışında ise çıkıntılı ve çıkıntısız akışlarda sürtünme faktörleri arasında bir farkın olduğu görüldü. Boru akışında yerel taşınım ısı transfer katsayısının gelişen akışta üs kuvveti şeklinde değişirken tam gelişmiş akışta değerinin sabit olduğu görüldü. Isıl olarak gelişmiş akış bölgesinde çıkıntılı girişli akışların ısı transfer katsayılarının çıkıntısız girişli akıştan biraz daha yüksek olduğu görüldü. Boru akışı boyunca sıcaklık değişim eğrisinin deneysel çalışmadaki değişim eğrisiyle benzerlik gösterdiği görüldü.
İzopropanol-bütanol-etanol (ıbe)’ün dizel ve biyodizel yakıtları ile karışımlarının bir dizel motorunda yanma ve emisyon karakteristiklerine etkisi
Bu tez çalışmasında, izopropanol-butanol-etanol (IBE)’den oluşan karışım alkol yakıtının tek silindirli, dört zamanlı ve direk püskürtmeli bir dizel motorunda yakıt olarak kullanılmasının yanma ve egzoz emisyon karakteristiklerine etkisi araştırılmıştır. Bu amaç ile IBE’nin hacimsel olarak %10, %20 ve %30 oranlarında petrol kökenli ticari dizel yakıtı ile karıştırılması ile elde edilen IBE10, IBE20 ve IBE30 karışım yakıtları 2400 devir/dakika sabit motor hızında ve maksimum torkun %20, %40 ve %60’ına karşılık gelen farklı yük durumlarında, 300 bar püskürtme basıncı ve 190KMA püskürtme avansında test edilerek yanma ve egzoz emisyonlarındaki değişim dizel yakıtı kullanımına göre karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Deneysel sonuçlar ticari dizel yakıtına IBE eklenmesi ile düşük yük şartlarında yanmayı geciktirdiği ancak yükün artırılması ile bu gecikmenin azaldığını göstermiştir. Bununla beraber IBE’nin kullanılması silindir gaz basıncı değerlerinde düşük yük durumu hariç bir artışa neden olmuştur. Isı salınımı ise tüm yük kademelerinde artış göstermiş olsa da bu artış yakıttaki IBE miktarı ile orantılı olmamıştır. CO emisyonu yük ve IBE oranı ile önemli bir değişim göstermemiş ancak yanmamış HC emisyonları düşük yük koşullarında IBE’nin artması ile artarken %60 yükte azalmıştır. IBE’nin kullanılması ile duman yoğunluğu önemli bir derecede azalırken NOx emisyonlarındaki değişim karışım oranı ile orantılı olmamıştır. %20 yükte IBE10 kullanımı NOx emisyonlarında artışa sebep olurken; IBE20 ve IBE30 kullanımında ise NOx azalmıştır. Benzer bir durum %60 yük koşullarında da gözlenmiştir. %40 yükte ise IBE’nin artması ile NOx artmıştır. Bu durumda çalışmayı daha ileri getirilmesi adına IBE30 karışım yakıtı önce %60 yük koşullarında ancak farklı avans değerlerinde tekrar denenmiştir. Püskürtme avansının 190KMA’dan sırası ile 150KMA ve 170KMA’ya getirilmesi basınç ve ısı salınımı değerlerinde aynı zamanda NOx’te azalmaya neden olmuş ancak 210KMA ve 230KMA’da yapılan testlerde bu değerlerin daha da arttığı görülmüştür. IBE30 yakıtı önceki koşullarda hacimsel olarak %80 ve %60 oranlarında biyodizel ile karıştırılarak testler tekrarlanmıştır. Biyodizel katılması basınç ve ısı salınımını artırmış bununla beraber yanmamış HC ve NOx emisyonlarını düşürmüştür.
Biyoyakıtın jeneratörlü bir dizel motorunda performans, emisyon ve yanma karakteristikleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Bu çalışmada soya yağından yeniden esterleştirme (transesterifikasyon) yöntemi ile üretilen biyoyakıttan ve referans dizel yakıttan (DY) deney testleri için karışımlar hazırlanmıştır. Bu karışımlar; hacimsel olarak %5 biyoyakıt +%95 dizel yakıtı (SYB5), %10 biyoyakıt +%90 dizel yakıtı (SYB10), %20 biyoyakıt + %80 dizel yakıtı (SYB20) ve %50 biyoyakıt +%50 dizel yakıtıdır (SYB50). Motor testlerinden önce bütün test yakıtlarının fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenmiştir. Daha sonra sırasıyla DY, SYB5, SYB10, SYB20 ve SYB50 yakıtları 4 zamanlı 4 silindirli, direkt püskürtmeli, sabit devir (1500 dev/dk) ve 3,6 kW, 7,2 kW ve 10,8 kW yüklerinde su ile soğutmalı bir dizel motorlu jeneratör setinde test edilmiştir. Bu testler sonucunda elde edilen verilerden alternatif yakıtları, referans DY yakıtı ile karşılaştırıldığında; silindir içi gaz basıncı, ısı salınım hızı, net ısı salınımı, ortalama gaz sıcaklığı, kütlesel yanma oranı ve vuruntu yoğunluğu eğrilerinde motor yüküne bağlı olarak tüm test yakıtları için artışlar gözlenmiş olup genel itibarı ile eğrilerin birbirine paralel olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca bütün yük değerlerinde özgül yakıt tüketimi ve NOx emisyonu artmış olup efektif verim ve CO emisyonu da azalmıştır. Yanmamış HC ise, motor yükünün artmasına bağlı olarak kısmi bir şekilde artığı tespit edilmiş olup tüm yüklerde alternatif yakıtlarda daha fazla HC emisyonu çevreye salınmıştır.