Geri Dön

Gemilerde baca gazlarındaki azot oksitlerin emisyonunun azaltılması

Reduction of nitrogen oxides (NOx) emissions in marine diesel engines

  1. Tez No: 83211
  2. Yazar: ABDULLAH AYDIN ERCAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. H. RIZA GÜVEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Denizcilik, Marine
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 1999
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Deniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 97

Özet

ÖZET GEMİLERDE BACA GAZLARINDAKİ AZOT OKSİTLERİN EMİSYONUNUN AZALTILMASI Dünya üzerinde çevresel kaygılar gerek yerel ve gerekse de bölgesel olarak gittikçe önemini arttırmakta ve global olarak gelişmiş dünya toplumunun tüm bölümlerine doğru genişlemektedir. Genel olarak belki de en önemli konu hava kirliliğidir. Bu sorunun aynı zamanda Güney Kaliforniya, Avrupa' mn bir bölümü ve dünyanın belli başlı şehirleri için birinci sorun olduğu bir gerçektir. Hava kirliliği; atmosferdeki bazı maddelerin insan, hayvan, bitki ve malzemeler üzerinde olumsuz etki oluşturabilecek şekilde normal seviyelerinin üzerindeki konsantrasyonlarda bulunmaları hali olarak tanımlanabilir. Dizel motorlarının baca gazlarında bulunan NOx (azot oksitler), püskürtülen yakıtın yanma işlemi boyunca silindir içerisinde yanmasıyla beraber 1450° - 2000 °C arasında ve özellikle 2000 °K'de (1727 °C) oluşan zehirli gazlardır. NOx başlıca NO (azot oksit) ve NO2 (azot dioksit) den meydana gelir, tipik olarak NO2 oluşan NO miktarının % 5 ile % l'i kadardır. NOx püskürtme ve bölgesel şartlar değiştirilerek kontrol edilebilir, yanma sonu sıcaklığı ve yanma işlemine giren oksijen konsantrasyonu baskın parametrelerdir. Dizel egzoz gazlarında NOx'in atmosfere verilmesinin başlıca nedeni, yüksek yanma sonu sıcaklığı ve hava fazlalık katsayısıdır. Yanma sıcaklığında azot uzun süre dayanamaz ve aktif hale geçer. Bu durumda oksijen ve azot kaçınılmaz olarak azot oksitleri oluşturmak için reaksiyona girerler. İşlemin genişleme ve egzoz kısmında NO'nun bir kısmı MVye dönüşür, diğer taraftan NO'nun NO2 ye çevrimi atmosferde de devam eder. NO2, NO dan daha zehirli olup kahverengi bir gazdır. Xp /(/Oksijenle birleştiğinde su buharıyla hızlı bir şekilde reaksiyona girer ve korozyon özelliği olan nitrik asit oluşturur bu ise asit yağmurlarını meydana getiren başlıca unsurdur. Atmosferde bulunan NO2 yağan yağmurla kolaylıkla toprağa düşer ve sonuçta toprağın asilliğini arttırır. Büyük miktarlarda NOx'in solunması kimyasal özelliğinden dolayı özellikle küçük çocukların nefes alma yollarında kalıcı hasarlara neden olur, ayrıca yapılan araştırmalarda NOx gazlarının vücut hücrelerinin yenilenmelerini engelleyici bir özellik taşıdığı ve yol kenarları gibi emisyonun yüksek olduğu yerlerde bitkilerin üzerine çökerek onları öldürdüğü tespit edilmiştir. NCVnin havadaki mevcudiyetine bağlı olarak solunum hastalıklarında da bir artış olduğu gözlenmiştir. NOx emisyonları sağlığa zarar veren ozonun habercisidirler. NO2 ozon üreten fotokimyasal reaksiyonlarda başlıca rolü oynar, sisin başlıca unsurudur. Ozon, atmosferde üretilen keskin kokulu renksiz bir gaz olup, azot oksitler ve uçucu organik bileşiklerin kimyasal olarak güneş ışığının altında reaksiyona girmeleriyle oluşur. Ozon, insanlarda ve hayvanlarda gözleri ve nefes alma yollarını tahriş eder ve hatta kansere yol açan ajanları oluşturmasından şüphelenilmektedir. Ayrıca yüksek ozon seviyeleri 'yaz sisi' adı verilen bir olaya da yol açar. Yüksek konsantrasyonlarda bulunduğunda (0.15 ve 0.25 ppm) nefes alma yolarının normal fonksiyonunu bozar, boğaz sıkılığına, öksürük ve hırıltıyla solumaya neden olur. Astım gibi nefes alma problemi olan insanların en fazla ozon konsantrasyonunun artmasına karşı duyarlı oldukları görülmüştür. XIDizel egzoz gazlarmdaki NOx, birincil ve ikincil olarak bilinen metotlarla azaltılabilir. Birincil metotlar doğrudan motorun yanma işlemini etkilerler. Bunlar su/yakıt püskürtmesi, püskürtmenin geciktirilmesi, egzoz gaz dolaşımı, enjektör meme değişikliği gibi metotlardır. Azaltmanın gerçek değeri makinenin tipine ve azaltma metoduna bağlı olarak % 10 dan % 50 ye kadar değişir. İkincil metotlar makine performansını ve optimize edilmiş yakıt ayar noktasını değiştirmeksizin emisyon seviyesini düşürmek anlamına gelir. NOx'i azaltmada en çok uygulanan ve popüler olan SCR (Seçici katalitik indirgeme) metodudur. Bu metot özellikle gemilerde, kullanılan üreden dolayı pahalıdır. Bu metotla ; NOx seviyesini, egzoz gazı katalitik dönüştürücüye girmeden önce üre ya da amonyak eklemek suretiyle % 95 den daha fazla oranda düşürmek mümkün olabilmektedir. Bu çalışmada, literatürden elde edilen bilgilerle varılan sonuçlara ilave olarak İTÜ Denizcilik Fakültesi motor test laboratuarında gerçekleştirilen deneylerde bazı sonuçlara varılmıştır. Bu sonuçlara göre ; Püskürtme gecikmesinin uygulanması ve devir sayısı ile dolgu hava basıncının arttırılması vasıtasıyla NOx emisyonları azaltılabilmektedir. Deneyde değişik püskürtme gecikmelerinde yükün sabit olduğu durumlarda devir sayısına bağlı olarak NOx değişimi ve devrin sabit olduğu durumlarda değişik püskürtme avanslarında yüke bağlı olarak NOx emisyonlarının değişimleri ayrı ayrı incelenmiştir. XII

Özet (Çeviri)

SUMMARY REDUCTION OF NITROGEN OXIDES (NOx) EMISSIONS IN MARINE DIESEL ENGINES Environmental issues has become more topical than ever and the concern for environment both on local and regional level as well as on a global scale and it is extending through all sections of society in the developed world. On a global scale the main subject of concern is probably air pollution. This is true also for certain regional and local areas such as southern California, some parts of Europe and of course all the major cities around the world. Air pollution may be defined as any atmospheric condition in which substances are present at concentrations which are high enough above their normal ambient levels to produce a measurable (negative) effect on human, animals, vegetables or material. Nitrogen oxides (NOx) are formed during the combustion process within the burning fuel sprays. NOx is controlled by local conditions in the spray with temperature and oxygen concentration as the dominant parameters. Diesel exhaust gases emit mainly NOx because of the air excess ratio and the high combustion temperatures. At the temperature in the burning fuel spray, nitrogen is no longer inactive, oxygen and nitrogen will inevitably react to form oxides of nitrogen. Later in the process, during expansion and in the exhaust system some part of the NO (nitrogen oxide) will convert to the of form NO2 (nitrogen dioxide) and N2O, typically 5% and 1%, respectively, of the original NO amount. The conversion of NO to NO2 will continue in the atmosphere. NO2 is a poisonous, brownish gas that when combined with oxygen, quickly reacts with water vapor to form corrosive nitric acid, a major component in an acid rain. NO2 - XIIIunlike NO- is easily soluble in water and then it will be washed out by rain and will eventually increase the acidity of the soil. The inhalation of large quantities of NOx results in permanent damage to breathing passages, especially in small children. The presence of nitrogen dioxide in the air has been connected with a range of respiratory diseases. Nitrogen dioxide plays an essential role in the photochemical reactions that produce ozone, the major component in smog. In addition to, because of their chemical permanent property, NOx emissions are a precursor to health- damaging ozone. Ozone is a pungent - smelling, colourless gas produced in the atmosphere when nitrogen oxides and volatile organic compounds (VOC) chemically react under the effect of sunlight. Ozone irritates eyes and breathing passages in humans and animals and is even suspected to be a cancer-causing agent. High ozone levels create appalling 'summer smog'. Ozone impairs the normal function of the lung at higher concentrations (between 0.15 and 0.25 ppm), causes lung tightness, coughing and wheezing. People respiratory problems, such as asthma, seem most sensitive to increases in ozone concentration. NOx in the exhaust gas can be reduced with primary and/or secondary reduction methods. Primary methods affect the engine combustion process directly such as water- fuel emulsification, retarding of injection, exhaust gas recirculation, fuel nozzle adaptation. The actual degree of reduction depends on engine type and reduction method, but varies from 10 to more than 50%. XIVThe secondary methods are means of reducing the emission level without changing the engine performance from its fuel optimised setting, using equipment that does not effect the performance of the engine itself. The most interesting secondary method so far is the SCR(Selective Catalytic Reduction) method of removing NOx. This method makes it possible to reduce the NOx level by more than 95% by adding ammonia or urea to the exhaust gas before it enters a catalytic converter. Separately, addition to get know how from literature some results were obtained by the test motor in the Marine Faculty of the İstanbul Technical University. These results : NOx emissions could be decreased by increasing injection retarding and charge pressure with the rpm. At this laboratory test NOx emissions were researched at the instant loads and the different injection retarding, at the instant rpm and the different injection retarding and the loads. XV

Benzer Tezler

  1. Tez No

    441703

    Oksi yanma şartlarında oluşan karbondioksidin soğutma/sıkıştırma yöntemiyle tutulması üzerine deneysel çalışmalar

    Experimental studies on cooling/compressing of carbon dioxide captured from oxy combustion

    BERK ÇELİKTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN CAN OKUTAN

  2. Tez No

    549497

    Application of the solar photovoltaic system in merchant ships and analysis of designed system

    Ticari bir yük gemisinde güneş pili uygulaması ve tasarlanan sistemin analizi

    ÇAĞLAR KARATUĞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Denizcilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deniz Ulaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ YALÇIN DURMUŞOĞLU

  3. Tez No

    363510

    Gemilerde baca formunun gaz akışına etkileri

    The effects of exhaust duct form on gas flow on ships

    UFUK KIRAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN AZMİ ÖZSOYSAL

  4. Tez No

    332937

    Savaş gemilerinde egzoz gazlarının yayılımının deneysel ve sayısal olarak incelenmesi

    An experimental and numerical investigation of exhaust smoke dispersion on naval ships

    ERİNÇ DOBRUCALI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELMA ERGİN

  5. Tez No

    856988

    IR güdümlü mermilere karşı yansıtıcı ve soğurucu panel geliştirilmesi

    Developing reflective and absorptive panels against IR guided missiles

    SAMET ÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Mühendislik BilimleriMilli Savunma Üniversitesi

    Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DOĞUŞ ÖZKAN

Geri Dön