Reaktivite kontrollü sıkıştırma ateşlemeli motorda etanol ve karbon nanotüp kullanımının motor performansına ve emisyonlarına etkisi
Effect of use of ethanol and carbon nanotube on engine performance and emissions in reactivity controlled compression ignition engine
- Tez No: 940961
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖMER SEÇGİN, DR. ÖĞR. ÜYESİ SAMET ÇELEBİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Reaktivite kontrollü sıkıştırma ile ateşlemeli (RCCI) motorlar, yakıt katkısı olarak tek duvarlı karbon nanotüpler (SWCNT), motor performansı, egzoz emisyonları, Reactivity controlled compression ignition (RCCI) engines, single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) as fuel additives, engine performance, exhaust emissions
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Sakarya Uygulamalı Bilimler Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, tek duvarlı karbon nanotüplerin (SWCNT'ler) 25 ppm (D+SWCNT25) ve 50 ppm (D+SWCNT50) konsantrasyonlarında dizel yakıta katkı maddesi olarak eklenmesinin, reaktivite kontrollü sıkıştırma ile ateşlemeli (RCCI) stratejisinde çalışan tek silindirli, direkt enjeksiyonlu, hava soğutmalı bir ANTOR 3LD510 dizel motorunun performansı ve egzoz emisyonları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Yüksek reaktiviteli ve düşük reaktiviteli yakıtların eş zamanlı olarak kullanımıyla karakterize edilen RCCI stratejisi, ana enjeksiyon yardımıyla dizel ve karbon nanotüp katkılı dizel yakıtların (Dizel, D+SWCNT25, D+SWCNT50) püskürtülmesi ve emme manifoltu üzerine yerleştirilen elektronik kontrollü port enjeksiyon sistemi yardımıyla etanolün (toplam yakıt kütlesinin %0, %10, %20 ve %30'u oranında) püskürtülmesi ile gerçekleştirilmiştir. Deneyler, 1800 (dev/dak) motor devri ve beş farklı motor yükünde (%0, %25, %50, %75 ve %100) gerçekleştirilmiştir. Analiz edilen temel parametreler arasında silindir içi basınç, kümülatif ısı salınımı (KIS), ısı salınım oranı (ISO), maksimum basınç (Pmax), maksimum basınç artış oranı, özgül yakıt tüketimi (ÖYT), termal verimlilik ve yanma evreleme göstergeleri (CA10, CA50, CA90) yer almaktadır. Ayrıca, RCCI stratejisinde SWCNT katkılı yakıtların çevresel etkilerini değerlendirmek için hidrokarbonlar (HC), azotoksitler (NOx), karbonmonoksit (CO), karbondioksit (CO2) ve is emisyonları ölçülmüştür. Sonuçlar incelendiğinde, SWCNT'lerin dizel yakıta eklenmesi ile yanma verimliliğini iyileştirdiğini, bunun da termal verimliliği artırdığını, özgül yakıt tüketimini azalttığını ve yanma evrelemesini optimize ettiği görülmüştür. SWCNT'lerin ve port enjeksiyonunun birleşik etkisi emisyonları önemli ölçüde etkilemiş, gelişmiş yakıt atomizasyonu, gelişmiş oksidasyon süreçleri ve etanolün oksijenli yapısı nedeniyle is ve CO emisyonlarında azalmalar gözlemlenmiştir. Genel olarak, bu çalışma RCCI stratejilerinde yanma verimliliğini ve emisyon özelliklerini iyileştirmek için nanoteknoloji tabanlı yakıt katkı maddelerinin kullanılmasının uygulanabilirliği konusunda değerli bilgiler sunmaktadır. Bulgular, özellikle etanol ile birleştirildiğinde SWCNT ile geliştirilmiş yakıtların daha temiz ve daha verimli içten yanmalı motorlar için umut verici bir yol sunabileceğini göstermektedir. Gelecekteki araştırmalar, enjeksiyon stratejilerini optimize etmeye, daha yüksek SWCNT konsantrasyonlarını keşfetmeye ve nano yapılı yakıt katkı maddeleri kullanıldığında uzun vadeli motor dayanıklılığını değerlendirmeye odaklanmalıdır.
Özet (Çeviri)
In this study, the effects of adding single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) to diesel fuel at concentrations of 25 ppm (D+SWCNT25) and 50 ppm (D+SWCNT50) on the performance and exhaust emissions of a single-cylinder, direct-injection, air-cooled ANTOR 3LD510 diesel engine operating in the reactivity-controlled compression ignition (RCCI) strategy were investigated. The RCCI strategy, characterized by the simultaneous use of high and low reactivity fuels, was realized by injecting diesel and carbon nanotube-added diesel fuels (Diesel, D+SWCNT25, D+SWCNT50) with the help of the main injection and by injecting ethanol (0%, 10%, 20% and 30% of the total fuel mass) with the help of an electronically controlled port injection system placed on the intake manifold. The experiments were carried out at 1800 engine speed and five different engine loads (0%, 25%, 50%, 75% and 100%). The main parameters analyzed included in-cylinder pressure, cumulative heat release, heat release rate, maximum pressure (Pmax), maximum pressure increase rate, specific fuel consumption, thermal efficiency and combustion staging indicators (CA10, CA50, CA90). In addition, hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NOx), carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO2) and soot emissions were measured to evaluate the environmental impacts of SWCNT-added fuels in the RCCI strategy. When the results were examined, it was seen that the addition of SWCNTs to diesel fuel improved combustion efficiency, which increased thermal efficiency, reduced specific fuel consumption and optimized combustion staging. The combined effect of SWCNTs and port injection significantly affected the emissions, with reductions in soot and CO emissions due to improved fuel atomization, enhanced oxidation processes, and the oxygenated nature of ethanol. However, NOx emissions showed varying trends depending on ethanol concentration and load conditions, indicating that injection parameters should be carefully optimized. Overall, this study provides valuable insights into the feasibility of using nanotechnology-based fuel additives to improve combustion efficiency and emission characteristics in RCCI strategies. The findings suggest that SWCNT-enhanced fuels, especially when combined with ethanol, may offer a promising path for cleaner and more efficient internal combustion engines. Future research should focus on optimizing injection strategies, exploring higher SWCNT concentrations, and evaluating long-term engine durability when nanostructured fuel additives are used.
Benzer Tezler
- İnek sütlerine B-galaktosidaz (laktoz) enzimi katılarak yapılan beyaz peynirlerin özellikleri üzerine araştırmalar
Başlık çevirisi yok
MİHRİBAN KORUKLUOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiTarım Ürünleri Teknolojisi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERGİN OKTAR
- Biyolojik aktifliği olan bazı benzimidazol türevlerinin sentezi, fiziksel sabitlerinin saptanması ve değerlendirilmeleri
Başlık çevirisi yok
ŞEREF DEMİRAYAK
- Batı Anadolu linyitlerinin koklaşabilme özelliklerinin incelenmesi
The Investigation of cokingability properties of west-anatolia lignites
JALE YANIK