Yağ alkolleri ve biyodizel karışımlarının bir dizel motorda yanma ve performans parametrelerine etkilerinin deneysel ve yapay sinir ağları ile optimizasyonu
Experimental and artificial neural network optimization of the effects of oil alcohols and biodiesel blends on combustion and performance parameters in a diesel engine
- Tez No: 804874
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN AYDIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Enerji, Energy
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Batman Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 446
Özet
Bu çalışmada, aspir tohumlarından farklı yöntemlerle yağ ekstrakte edilmiş ve ekstrakte edilen aspir tohumu yağı (ATY) transesterifikasyon prosesi ile biyodizele (B100)'e sentezlenmiştir. B100, dizel yakıt (DF) ve farklı ağır alkoller (AA)'ler belli oranlarda harmanlanarak elde edilen yakıtların motor performansı, emisyonları ve yanma parametreleri incelenmiştir. Yanma parametrelerinin deneysel sonuçları yapay sinir ağları (YSA) ile tahmin edilmiştir. Ekstraksiyon yöntemleri arasında maksimum yağ elde etme verimliliği sokslet ekstraksiyon yöntemi ile %32.49 olarak gerçekleşmiştir. ATY'nin yağ asidi bileşimleri sırasıyla %30.9 ve %56.4 civarında C18:1 ve C18:2'dir. ATY'nin biyodizele sentezlenmesinde alkol/yağ molar oranı 4.799/1 olarak hesaplanmıştır. Biyodizelin sentezi spektroskopik yöntemler ile doğrulanmıştır. 1H NMR ile yağ asidi metil esterlere (YAME)'lere dönüşüm %95.23 olarak hesaplanmıştır. Gerçekleştirilen analizler neticesinde sentezlenen biyodizelin ASTM-D6751 ve EN-14214 standartlarını karşıladığı görülmüştür. Testlerde DF50DE50 yakıtı DF'den sonra en düşük fren özgül yakıt tüketimi (FÖYT) ve fren özgül enerji tüketimi (FÖET) ile sonuçlanmışken fren termal verimliliği (FTV) bakımından ise DF'den sonra en yüksek olan yakıttır. DF50HE50 yakıtı ile en yüksek egzoz gazı sıcaklığı (EGS) elde edilmişken, en düşük EGS ise DF50B25HE25 yakıtı ile elde edilmiştir. B100'ün üretmiş olduğu NOx emisyonu DF'ye göre yüksektir. Düşük NOx emisyonu ise dekanolün olduğu karışımlar tarafından üretilmiştir. B100'ün üretmiş olduğu CO emisyonu DF'nin üretmiş olduğundan daha yüksektir. DF50B50'nin üretmiş olduğu CO emisyonları tekli ve ikili yakıt karışımlarının üretmiş olduklarına kıyasla daha düşüktür. DF'nin üretmiş olduğu is emisyonu ise bütün test yakıtlarının üretmiş olduğundan daha yüksektir. DF50OC50 artan yükler ile yüksek silindir basınçları (SB)'ler oluştururken, en büyük SB DF50HE50 yakıtınındır. DF50HE50 yakıtının net ısı salımı hızı (NISH) en yüksektir. B100'ün basınç artış oranı (BAO), DF yakıtından yüksek iken DF50B50 yakıtının BAO'sı tekli yakıtlarınkine göre daha düşük olmuştur. Üçlü yakıt karışımlarının BAO'sı ikili yakıt karışımlarına göre düşüktür. Yanma verilerinin YSA ile tahmini ortalama kare hatası (MSE) değerleri doğrultusunda oldukça başarılı olduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this study, oil was extracted from safflower seeds (SSs) using different methods, and the extracted SSO was synthesized into B100 through the transesterification process. The performance, emissions, and combustion parameters of fuels obtained by blending B100, DF, and different heavy alcohols (HA) in specific proportions were investigated. The experimental results of combustion parameters were predicted using ANNs. Among the extraction methods, the soxhlet extraction method achieved a maximum oil extraction efficiency of 32.49%. The FA compositions of SSO are approximately 30.9% and 56.4% for C18:1 and C18:2, respectively. The alcohol/oil molar ratio for the synthesis of SSO biodiesel was calculated as 4.799/1. The synthesis of biodiesel was confirmed using spectroscopic methods. The conversion of fatty acids to FAMEs was determined to be 95.23% using 1H NMR spectroscopy. Based on the conducted analyses, the synthesized biodiesel was found to meet the ASTM-D6751 and EN-14214 standards. In the tests, the fuel blend DF50DE50 resulted in the lowest brake-specific fuel consumption (BSFC) and brake-specific energy consumption (BSEC) compared to DF, while it exhibited the highest brake thermal efficiency (BTE) among the fuels tested. The fuel blend DF50HE50 achieved the highest exhaust gas temperature (EGT), while the lowest EGT was obtained with the fuel blend DF50B25HE25. The NOx emissions produced by B100 are higher compared to DF. Low NOx emissions were produced by mixtures containing decanol. The CO emissions produced by B100 are higher compared to those generated by DF. The CO emissions produced by DF50B50 are lower compared to those generated by single and dual fuel blends. The particulate matter (PM) emissions produced by DF are higher compared to those generated by all tested fuels. DF50OC50 generates high cylinder pressures (CP) with increasing loads, while the highest CP is achieved with the DF50HE50 fuel blend. The net heat release rate (NHRR) of the DF50HE50 fuel blend is the highest. The pressure rise rate (PRR) of B100 is higher than that of DF, while the PRR of the DF50B50 fuel blend is lower compared to single fuels. It has been observed that the prediction of combustion data using ANNs is highly successful, as indicated by the low MSE values.
Benzer Tezler
- Biyodizel-dizel yakıt karışımlarına farklı alkol ilavelerinin dizel motorlarda performans, yanma ve emisyon karakteristiklerine etkilerinin incelenmesi
Investigating the effects of different alcohol additives in biodiesel-diesel fuel blends on performance, combustion and emission characteristics of the diesel engines
MURAT KADİR YEŞİLYURT
Doktora
Türkçe
2017
EnerjiBozok ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. TANZER ERYILMAZ
YRD. DOÇ. DR. MEVLÜT ARSLAN
- A study on the application of biodiesel–diesel–higher alcohol blends with pentanol and octanol in ci (diesel engine)
Dizel motorda, pentanol ve oktanol ile biyodizel-dizel yüksek alkol karışımlarının uygulanması üzerine bir çalışma
SATTAR ALKULTHOOM
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDELAZIZ EMADELDIN ABDELAZIZ MOHAMED
- Valorization of spent coffee grounds into biodiesel: Blending with alcohols, engine performance and FT-IR TGA, DSC and NMR characterizations
Alkol, motor performansı ve FT-IR, TGA, DSC ve NMRkarakterizasyonuyla harmanlama yöntemiyle atıkkahvetelvesinin biyodizel'e dönüştürülmesi
OMAR KHALID MUSTAFA AL-RUBAYE
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Makine MühendisliğiErciyes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDELAZIZ EMADELDIN ABDELAZIZ MOHAMED
- Gliserin tersiyer eterlerinin sentezi ve reaksiyon kinetiğinin incelenmesi
Synthesis of glycerol tertiary ethers and investigation of reaction kinetics
NALAN ÖZBAY
Doktora
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURAY OKTAR
PROF. DR. GÜLŞEN DOĞU
- Cloning, heterologous expression and purification of various wax ester synthases in Escherichia coli
Çeşitli mum esteri sentazların Escherichia coli'de klonlanması, heterolog ekspresyonu ve saflaştırılması
KAMİL OVACIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Biyokimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPER ARSLANOĞLU
YRD. DOÇ. DR. NUR BAŞAK SÜRMELİ
DOÇ. DR. SERAP EVRAN