Hidrojenle zenginleştirilmiş biyodizel-dizel yakıt karışımı ile beslenen bir motorda yanma, performans, emisyon ve titreşim karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of combustion, performance, emission and vibration characteristics of an engine fueled with a hydrogen-enriched biodiesel-diesel fuel blend
- Tez No: 899172
- Danışmanlar: PROF. DR. SUAT SARIDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Düzce Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Karbon ayak izi, bireyler, kurumlar ve ülkeler tarafından atmosfere salınan toplam sera gazı miktarını gösterir. Fosil yakıtların yaygın kullanımı karbon ayak izini artıran büyük bir etkendir. Bu nedenle enerji üretimi ve tüketiminde sürdürülebilir alternatiflere yönelmek, fosil yakıtların tükenmesini önleme çabalarının yanı sıra iklim değişikliği ile mücadelede de etkili bir adımdır. Bu bakımdan biyodizeller fosil yakıtların tükenmesine karşı bir çözüm sunsa da bu avantajla birlikte üretim süreçleri ve kullanımının çevresel sürdürülebilirlik üzerindeki etkileri de göz önünde bulundurulmalıdır. Birçok bilimsel çalışma biyodizel yakıt ile motor performansının standartların altında kaldığını göstermiştir. Yukarıda bahsedilen olumsuz durumların üstesinden gelmek için silindirde enerji taşıyıcısı olarak hidrojenin kullanılabilirliği son zamanlarda alternatif yakıt araştırmacıları için popüler bir konu haline gelmiştir. Bu çalışmada, dizel-biyodizel-hidrojen yakıtları belirli oranlarda karıştırılarak test yakıtları elde edilmiştir. Elde edilen yakıtların 3 silindirli, su soğutmalı ve ön yanma odalı dizel bir motorda yanmaya, performansa, emisyonlara ve titreşime olan etkilerini incelemek amacı ile deneyler yapılmıştır. Deneyler sabit 2200 d/d sabit motor devrinde ve farklı farklı yükler (15, 30, 45 ve 60 Nm) altında gerçekleştirilmiştir. Öncelikle referans verileri elde etmek için geleneksel dizel yakıtı (D) kullanılmış, ardından atık yemek yağlarından üretilen biyodizel, hacimce %20 oranında geleneksel dizel yakıt ile karıştırılmasıyla elde edilen B20 yakıtı kullanılmıştır. Kalan 4 yakıt ise B20 yakıtına ek olarak emme manifoldundan farklı akış debilerde (10, 20, 30 ve 40 L/dak) hidrojen gazı verilerek elde edilen test yakıtlarıdır. Bu yakıtlar sırasıyla B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 ve B20+40 Lpm H2 olarak adlandırılmıştır. Sonuç olarak, B20 yakıtının özgül yakıt tüketimi değeri dizel yakıta kıyasla %8,78 oranında artmış ve ardından hidrojen ilavesi özgül yakıt tüketimi değerini B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 ve B20+40 Lpm H2 için sırasıyla %8,8, %13,02, %17,16 ve %22,12 oranında düşürmüştür. Hidrojen zenginleştirmenin ayrıca termik verim üzerinde olumlu bir etkisi olmuştur. Termik verim, dizele kıyasla B20 yakıtında %6,14 oranında düşmesine rağmen, B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 ve B20+40 Lpm H2 yakıtlarında sırasıyla %4,51, %5,05, %5,62 ve %7,12 oranında artmıştır. B20 yakıtına 10, 20, 30 ve 40 Lpm H2 eklenmesi NOx emisyonlarını sırasıyla %31,25, %33,08, %38,87 ve %41,46 oranında azaltırken, CO emisyonlarını da sırasıyla %17,47, %30,73, %51,8 ve %59,04 oranında azaltmıştır. Ortalama titreşim değerleri (at) tüm motor yüklerinde D yakıtına kıyasla B20 yakıtı ile %0.55 oranında azalmış ve B20 yakıtına kıyasla B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2, B20+40 Lpm H2 yakıtları sırasıyla ortalama %2,34, %4,07, %6,38 ve %22,84 oranında artmıştır.
Özet (Çeviri)
The carbon footprint shows the total amount of greenhouse gases emitted into the atmosphere by individuals, organizations and countries. The widespread use of fossil fuels is a major factor that increases the carbon footprint. Therefore, turning to sustainable alternatives in energy production and consumption is an effective step in combating climate change as well as efforts to prevent the depletion of fossil fuels. In this respect, biodiesel offers a solution against the depletion of fossil fuels, but with this advantage, the impacts of its production processes and use on environmental sustainability should also be considered. Many scientific studies have shown that engine performance with biodiesel fuel is substandard. To overcome the aforementioned negative aspects, the use of hydrogen as an energy carrier in the cylinder has recently become a popular topic for alternative fuel researchers. In this study, test fuels were obtained by blending diesel-biodiesel-hydrogen fuels in certain ratios. Experiments were conducted to investigate the effects of the obtained fuels on combustion, performance, emissions and vibration in a 3-cylinder, water-cooled, pre-combustion chamber diesel engine. The experiments were carried out at a constant engine speed of 2200 rpm and under different loads (15, 30, 45 and 60 Nm). First, conventional diesel fuel (D) was used to obtain reference data, followed by B20 fuel, which is obtained by mixing biodiesel produced from waste cooking oils with conventional diesel fuel at 20% by volume. The remaining 4 fuels are test fuels obtained by introducing hydrogen gas from the intake manifold at different flow rates (10, 20, 30 and 40 Lpm) in addition to B20 fuel. These fuels are named as B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 and B20+40 Lpm H2 respectively. As a result, the specific fuel consumption value of B20 fuel increased by 8.78% compared to diesel fuel and then hydrogen addition reduced the specific fuel consumption value by 8.8%, 13.02%, 17.16% and 22.12% for B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 and B20+40 Lpm H2, respectively. Hydrogen enrichment also had a positive impact on thermal efficiency. Although thermal efficiency decreased by 6.14% for B20 fuel compared to diesel, it increased by 4.51%, 5.05%, 5.62% and 7.12% for B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2 and B20+40 Lpm H2, respectively. Addition of 10, 20, 30 and 40 Lpm H2 to B20 fuel decreased NOx emissions by 31.25%, 33.08%, 38.87% and 41.46% respectively, while CO emissions decreased by 17.47%, 30.73%, 51.8% and 59.04% respectively. The average vibration values (at) decreased by 0.55% with B20 fuel compared to D fuel at all engine loads and increased by 2.34%, 4.07%, 6.38% and 22.84% with B20+10 Lpm H2, B20+20 Lpm H2, B20+30 Lpm H2, B20+40 Lpm H2 compared to B20 fuel.
Benzer Tezler
- Hydroxy (HHO) and hydrogen (H2) enriched compressed natural gas (CNG) usage in biodiesel fuelled compression ignition (CI) engines
Hidroksi (HHO) ve hidrojen (H2) ile zenginleştirilmiş sıkıştırılmış doğal gazın (CNG) biyodizel yakıtlı dizel motorlarda kullanımı
MUSTAFA KAAN BALTACIOĞLU
Doktora
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiÇukurova ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KADİR AYDIN
- Hidrojenle zenginleştirilmiş suyun kuşkonmaz tohumlarında kabuk dormansisin kaldırılması ve çimlenme fizyolojisi uzerine etkileri
The effects of hidrigen riched water on the breaking of coat dormancy and germination physiology in asparagus seeds
NURHAN UÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
ZiraatIğdır ÜniversitesiOrganik Tarım İşletmeciliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EREN ÖZDEN
- Hidrojenle zenginleştirilmiş propan yakıtının yanma kararsızlığının incelenmesi
Investigation of combustion instability of hydrogen enriched propane fuel
OĞUZHAN BOZTOPRAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiErciyes ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT TAŞTAN
- Hidrojenle zenginleştirilmiş salin solüsyonunun iskemi repefüzyonu sonrasında oluşturulan ince bağırsak anastomozu üzerine etkileri
The effects of hydrogen rich saline solution on intestinal anastomosis after ischemic reperfusion injury
SİBEL ERYILMAZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2018
Çocuk CerrahisiGazi ÜniversitesiÇocuk Cerrahisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER TÜRKYILMAZ
- Hidrojenle zenginleştirilmiş yakma sistemleri ve seramik sektörü uygulaması
The hydrogen enriched-combustion systems and application for ceramic industry
OZAN MURAT AYNA