Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUSTAFA YAVUZ
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Metin Gümüş
Eş Danışman: İlker Turgut Yılmaz
Özet:ÖZET BİYOGAZ YAKITLI DİZEL MOTORDA PİLOT YAKIT MİKTARININ EMİSYONLAR ÜZERİNE ETKİSİ Son yıllarda umut verici bir enerji kaynağı olarak ön plana çıkan biyogaz, bilindiği gibi, biyokütleden anaerobik sindirim yoluyla, organik yakıtlardan elde edilmektedir. Her ne kadar üretim sürecine, hammaddelerin türlerine ve bileşimlerine bağlı olarak değişen ana bileşimi söz konusu olsa da, genellikle metan (CH4) (%40-75), karbondioksit (CO2) (%25-55), az olarak da hidrojen (H2), hidrojen sülfür (H2S) ve diğer gazlardan oluşur. Araç yakıtları için petrole alternatif yakıt olabileceği görüldüğünden, birçok bilimsel çalışmanın konusu olmuştur. Bu tez çalışmasında, biyogazın çift yakıtlı bir motorda kullanılmasıyla meydana gelen zararlı emisyonların (CO, HC, NOX ve is) yansıra özgül yakıt tüketimi, özgül enerji tüketimi, hacimsel verim, ısıl verim ve egzoz gaz sıcaklıkları gibi parametreler incelenmiştir. %60’ı CH4, %40’ı ise CO2 gazlarından oluşturulan biyogaz, ana yakıt kaynağı olarak kullanılmış, pilot yakıt olarak dizel yakıtı, biyogaz/hava karışımının tutuşturulabilmesi için motora gönderilmiştir. Deneylerde, Common-rail püskürtme sistemli, dört zamanlı, dört silindirli ve turbo şarjlı bir dizel motor kullanılmıştır. Çalışma boyunca motor, maksimum motor yüküne ulaştığı devir olan 1750 d/d’de sabit tutularak, 20 Nm aralıklarla 40-80 Nm arasında değiştirilmiştir. Deney sonuçlarına göre çift yakıtlı çalışmada en uygun şartın pilot yakıt miktarının %50 olduğu görülmüştür. İÇİNDEKİLER SAYFA TEŞEKKÜR i İÇİNDEKİLER ii ÖZET vi ABSTRACT vii SEMBOLLER viii KISALTMALAR ix ŞEKİL LİSTESİ xi TABLO LİSTESİ xii 1. GİRİŞ 1 1.1. Çalışmanın Amacı 2 1.2. Biyogaz ve Özellikleri 3 1.2.1. Biyogazın elde edilmesi 4 1.2.1.1. Ülkelere göre biyogaz kullanımı 4 1.2.1.2. Biyogazın kullanım alanları 5 1.2.2. Biyogaz yakıtlı içten yanmalı motorlar 5 1.2.2.1. Buji ateşlemeli motorlarda biyogaz kullanımı 6 1.2.2.2. Biyogazın sıkıştırma ile ateşlemeli motorlarda kullanılması 6 1.2.2.3. Çift yakıtlı motorlarda püskürtme avansı ve miktarının etkileri 7 1.3. Dizel Yakıt ve Özellikleri 7 1.3.1. Dizel yakıtın sınıflandırılması 8 1.3.2. Dizel yakıtının özellikleri 8 1.3.2.1. Viskozite 8 1.3.2.2. Bulutlanma ve akma noktası 9 1.3.2.3. Alevlenme ve parlama noktası 9 1.3.2.4. Uçuculuk noktası 9 1.3.2.5. Donma noktası 9 1.3.2.6. Özgül ağırlık 10 1.3.2.7. Setan sayısı 10 1.3.2.8. Isıl değer 10 1.3.2.9. Kükürt miktarı 10 1.3.2.10. Kül miktarı 10 1.4. Dizel Motorlarda Çift Yakıt Uygulamaları 11 1.5. Günümüze Kadar Yapılan Bazı Çalışmalar 12 2. MATERYAL VE YÖNTEM 17 2.1. Deney Düzeneği 17 2.1.1. Deney motoru 18 2.1.2. Dinamometre 19 2.1.3. Hava yakıt ölçüm sistemleri 19 2.1.4. Emisyon ölçüm sistemi 20 2.2. Deney Sonuçlarının İncelenmesinde Kullanılan Hesaplama Yöntemleri 21 2.2.1. Özgül yakıt tüketimi 21 2.2.2. Özgül enerji tüketimi 22 2.2.3. Hacimsel verim 22 2.2.4. Isıl verim 23 2.2.5. Egzoz emisyonlarının hesaplanması 23 2.2.6. Hata analizi 24 2.3. Deney Yöntemi 24 3. BULGULAR VE TARTIŞMA 26 3.1. Özgül Yakıt Tüketimi 26 3.2. Özgül Enerji Tüketimi 28 3.3. Hacimsel Verim 29 3.4. Isıl Verim 31 3.5. Egzoz Gazı Sıcaklıkları 33 3.6. Silindir İçi Sıcaklıklar 35 3.7. Egzoz Emisyonları 39 3.7.1. Hidrokarbon (HC) emisyonları 39 3.7.2. Karbondioksit (CO2) emisyonları 41 3.7.3 Azot oksit (NOx) emisyonları 43 3.7.4 İs emisyonları 45 4. SONUÇLAR VE ÖNERİLER 47 4.1. Sonuçlar 47 4.2. Öneriler 49 KAYNAKLAR 50 EKLER 57 -------------------- ABSTRACT EFFECT OF PILOT FUEL AMOUNT ON EMISSIONS OF BIOGAS FUELLED DIESEL ENGINE Biogas, which has come to the forefront as a hopeful energy source in recent years, is derived from organic fuels through anaerobic digestion from biomass, as is known. Although main composition varies depending on production process, types and compositions of raw materials, it is usually composed of methane (CH4) (40-75%), carbon dioxide (CO2) (25-55%), also a little bit hydrogen (H2), hydrogen sulphide (H2S) and other gases. Since it appears to be alternative fuel to oil for vehicle fuels, it has been the subject of many scientific studies. In this thesis not only the harmful emissions CO, HC, NOX and Soot but also parameters as specific fuel consumption, specific energy consumption, volumetric efficiency, thermal efficiency and exhaust gas temperatures by using biogas in a dual fuel engine are investigated. Biogas, which has been consist of 60% CH4 and 40% CO2 gases, have been used as a main fuel source and the diesel fuel as pilot fuel has been sent to the engine to ignite the biogas/air mixture. A diesel engine with a common-rail injection system, four- stroke, four-cylinder and turbocharged has been used in tests, the engine has been kept constant at 1750 rpm, the speed at which the highest torque was generated, and the torque has been changed between 40-80 Nm at 20 Nm intervals. According to test results, the optimum conditions are provided when the pilot fuel amount is 50% in the dual fuel operation.