Geri Dön

Gemi dizel motorlarında kullanılan seçici katalitik indirgeme sistemlerinin tasarım ve performans açısından incelenmesi

Investigation of selective catalytic reduction (SCR) systems used in marine diesel engines in terms of design and performance

  1. Tez No: 770275
  2. Yazar: KUBİLAY BAYRAMOĞLU
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜNER ÖZMEN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Denizcilik, Gemi Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Marine, Marine Engineering, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Dokuz Eylül Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Gemi Makineleri İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma Sistemleri Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 165

Özet

Gemilerden kaynaklı NOX emisyonlarının azaltılması amacıyla Uluslararası Denizcilik Örgütü International Maritime Organization (IMO) tarafından kısıtlamalar getirilmiştir. Bu kısıtlamaların sağlanmasında kullanılan en etkili yöntemlerden biri de Seçici Katalitik İndirgeme–Selective Catalytic Reduction (SCR) sistemleridir. Bu çalışmada iki zamanlı ve dört zamanlı olmak üzere iki farklı gemi dizel motoru için SCR sistem tasarımı ve performans parametreleri sayısal olarak incelenmiştir. Sayısal analiz çalışmaları sonlu hacimler yöntemi ile zamandan bağımsız olarak gerçekleştirilmiş ve sınır koşulları literatür verileri ile doğrulanmıştır. Modellenen sistem için SCR boyu, SCR sistem çapı, kullanılan katalizörün aktivasyon enerjisi ile karışım odası uzunluk ve konumunun en uygun değerlerinin belirlenmesi amacıyla %85 yük koşulunda parametrik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Elde edilen en uygun tasarım parametreleri olan 1200 mm SCR boyu, 760 mm SCR sistem çapı ve 4000 mm karışım odası uzunluğu için SCR sistem performansı değerlendirilmiştir. Farklı motor yükleri için IMO gerekliliklerini sağlayan Üre-Su Çözeltisi–Urea-Water Solution (UWS) miktarı ile bu miktarlar için NOX azaltma performansı ve amonyak kayma miktarı belirlenmiştir. Ayrıca herhangi bir NOX emisyon kısıtlamasına karşılık SCR Baypas Valfi-Reactor Baypass Valve (RBV) açıklığının sistem NOX, NH3 kayması ve basınç düşümü üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. SCR sistemi boyunca aynı akış hızı için farklı egzoz debisi ve farklı giriş NOX oranları için parametrik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonucunda her bir yük durumu için IMO Tier III sınırlamasını sağlayan UWS püskürtme miktarları sırasıyla 103 l/h, 91 l/h, 85 l/h, 62 l/h ve 38 l/h olarak belirlenmiştir. %20 RBV açıklık oranından büyük oranlarda hem NOX emisyonları hem de amonyak kayması üstel bir şekilde artmaktadır.

Özet (Çeviri)

Restrictions have been introduced by the international maritime organization (IMO) to reduce NOX emissions from ships. Selective Catalytic Reduction (SCR) systems are one of the most effective methods used to meet these restrictions. In this study, SCR system design and performance parameters for two different marine diesel engines, two-stroke and four-stroke, were investigated numerically. Numerical analysis studies were carried out with the finite volume method, steady-state, and the boundary conditions were verified with the literature data. Parametric studies were carried out at 85% load condition to determine the optimum values of SCR length, SCR system diameter, catalyst activation energy, and mixing chamber length and location. SCR system performance was evaluated for 1200 mm SCR length, 760 mm SCR system diameter and 4000 mm mixing chamber length, which are the most suitable design parameters obtained. The amount of Urea-Water Solution (UWS), which meets the emission restrictions determined by IMO for variable engine loads, and the NOX reduction performance and ammonia slip for these amounts were determined. In addition, the effect of SCR Bypass Valve (RBV) opening on system NOX, ammonia slip and pressure drop against any NOX emission restriction was evaluated. Parametric studies were carried out for variable exhaust flow rates and inlet NOX rates for the same flow rate throughout the SCR system. As a result of the study, the UWS injection amounts, which meet the IMO Tier III limitation for each load condition, were determined as 103 l/h, 91 l/h, 85 l/h, 62 l/h and 38 l/h, respectively. Both NOX emissions and ammonia slip increase exponentially at rates greater than 20% RBV opening ratio

Benzer Tezler

  1. Modeling of the marine diesel engines with comparative machine learning methodologies

    Gemi dizel motorların karşılaştırmalı makine öğrenmesi yöntemleri ile modellenmesi

    MEHMET İLTER ÖZMEN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL

  2. An alternative fuel assessment model for ships and experiments on the effect of methanol on diesel engines

    Gemiler için bir alternatif yakıt değerlendirme modeli ve metanolün dizel motorlarda etkileri üzerine deneysel çalışma

    BURAK ZİNCİR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CENGİZ DENİZ

  3. Gemi ana makinelerinde kullanılan farklı ara soğutucu (ıntercooler) tasarımları ve karşılaştırmalı analizleri

    Different intercooler designs and comparative analysis used in ship main engine

    KAAN USTA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiMarmara Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ATMACA

  4. Gemi dizel motorlarındaki hareketli elemanlarda oluşan hasarlar ve nedenleri

    Defects and reasons of dynamics parts of marine diesel engines

    SERTAÇ KESEBOL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Gemi MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NURTEN VARDAR

  5. Bir dizel motoruna buhar enjeksiyonunun NOx ve is emisyonlarına etkisinin araştırılması

    Investigation of the effects of steam injection into the diesel engine on NOx and PM emissions

    VEZİR AYHAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Mühendislik BilimleriSakarya Üniversitesi

    Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ADNAN PARLAK