Geri Dön

İkinci nesil jojoba biyodizeline farklı türlerde nanoparçacık ilavesinin motor performans ve emisyonuna etkisinin incelenmesi ve yanıt yüzey metodu ile optimizasyonu

Investigation of the effect of addition of different types of nanoparticles to second generation jojoba biodiesel on engine performance and emission and optimization by response surface method

PDF İndir

  1. Tez No: 941698
  2. Yazar: ARİF SAVAŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. SAMET USLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Karabük Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 95

Özet

Bu çalışmada gıda zincirini etkilemeyen ham maddelerden üretilen 2. Nesil biyodizel kategorisinden olan jojoba yağından biyodizel üretilmiştir. Üretilen biyodizel dizel yakıtı ile hacimsel olarak 3 farklı oranda (%10, %20 ve %30) karıştırılarak test yakıtları elde edilmiştir. Bu yakıtlar 3000 dev/dk sabit motor hızında 6 farklı yükte (0,5 kW, 1 kW, 1,5 kW, 2 kW, 2,5 kW ve 3 kW) test edilmiştir. Deneyler sonucunda en düşük emisyon ve en yüksek performans sonuçlarını veren D90B10 (%10 Jojoba Biyodizeli + %90 Dizel) yakıtına Magnezyum karbonat (MgCO3) ve Baryum Titanat (BaTiO3) nanoparçacıkları 3 farklı miktarda (50 ppm, 100 ppm ve 150 ppm) eklenmiş ve tekrar aynı prosedürle testler gerçekleştirilmiştir. İlaveten, deney verileri kullanılarak en iyi motor yanıtlarını elde etmek amacıyla yanıt yüzey metodolojisi (RSM) ile optimum nanoparçacık miktarı belirlenmiştir. En iyi performans ve emisyon v sonuçları D90B10yakıtında edilmiştir. D90B10 yakıtı kullanıldığında, %100 dizel (D100) yakıtına kıyasla ortalama karbon monoksit (CO) emisyonları %38,29, ortalama hidrokarbon (HC) emisyonları ise %51,56 oranında azalmıştır. Buna karşılık, ortalama karbondioksit (CO₂) ve azot oksit (NOₓ) emisyonlarında %4,48 oranında bir artış gözlemlenmiştir. Ayrıca, ortalama fren özgül yakıt tüketimi (FÖYT) değeri %14,48 artarken, ortalama fren termal verimi (FTV) %11,6 oranında azalmıştır. Karışım optimizasyonu çalışmasında ise %20 yakıt karışımı ve 1,48 kW yük altında en iyi değerlerin elde edildiği belirlenmiştir. Çalışmada elde edilen R² değerleri %90'ın üzerinde olup, hata oranları %10'un altındadır. MgCO₃ nanoparçacık ilaveli yakıt kullanıldığında, 100MgCO₃-B10D90 (%10 jojoba biyodizeli + %90 dizel + 100 ppm MgCO₃) yakıtı, D100 (%100 dizel) yakıtı ile kıyaslandığında önemli emisyon ve performans değişiklikleri gözlemlenmiştir. Buna göre, CO emisyonları %46,67, HC emisyonları ise %65,87 oranında azalmıştır. Ancak, CO₂ emisyonları %10,99 ve NOₓ emisyonları %15,16 oranında artış göstermiştir. Yakıtın motor performansı üzerindeki etkilerine bakıldığında, ortalama FÖYT %5,48 artarken, ortalama FTV %0,72 oranında azalmıştır. Optimizasyon çalışmaları sonucunda, 74,24 ppm MgCO₃ ve 1,48 kW yük altında en iyi performans değerlerinin elde edildiği belirlenmiştir. Çalışmada elde edilen R² değerleri %90'ın üzerinde olup, hata oranları %10'un altındadır. BaTiO₃ nanoparçacık ilaveli yakıt kullanıldığında, 100BaTiO₃-B10D90 (%10 jojoba biyodizeli + %90 dizel + 100 ppm BaTiO₃) yakıtı, D100 (%100 dizel) yakıtı ile karşılaştırıldığında belirgin değişimler gözlemlenmiştir. Bu yakıtın kullanımıyla CO emisyonlarında %44,05, HC emisyonlarında ise %72,69 oranında bir düşüş meydana gelmiştir. Buna karşılık, CO₂ emisyonları %38,07 ve NOₓ emisyonları %24,78 oranında artış göstermiştir. Motor performansı açısından değerlendirildiğinde, FÖYT %8,88 artarken, FTV %8,01 oranında düşmüştür. Optimum çalışma koşulları, 1,5354 kW yükte ve 51,5152 ppm BaTiO₃ ilavesi ile hesaplanmıştır. Çalışmada elde edilen R² değerleri %90'ın üzerinde olup, hata oranları %10'un altındadır. Bu çalışma sonucunda Jojoba biyodizelinin fosil dizele alternatif olabileceği görülmüştür. Biyodizele eklenen nanoparçacıklar ise yanma özelliklerini geliştirerek vi biyodizelin dezavantajlarını belirli bir oranda engellemiştir. RSM sonuçlarının deneysel sonuçlarla uyumlu olması RSM'nin başarılı bir şekilde kullanılabileceğini göstermiştir. Anahtar Sözcükler : İkinci nesil biyodizel, Nanoparçacık, Magnezyum karbonat, Baryum titamat, Optimizasyon, Bilim Kodu : 91413

Özet (Çeviri)

In this study, biodiesel was produced from jojoba, which is a 2nd generation biodiesel category produced from raw materials that do not affect the food chain. The produced biodiesel was mixed with diesel at three different ratios (10%, 20%, and 30%) to obtain test fuels. These fuels were tested at six different loads (0.5 kW, 1 kW, 1.5 kW, 2 kW, 2.5 kW, and 3 kW) at a constant engine speed of 3000 rpm. As a result of the experiments, Magnesium carbonate (MgCO3) and Barium Titanate (BaTiO3) nanoparticles were added to D90B10 (10% Jojoba Biodiesel + 90% Diesel) fuel, which gave the lowest emission and highest performance results, in 3 different amounts (50 ppm, 100 ppm, and 150 ppm) and the tests were carried out again with the same viii procedure. In addition, the optimum nanoparticle amount was determined by response surface methodology (RSM) to obtain the best engine responses using experimental data. The best results were obtained with D90B10 fuel. The fuel's average carbon monoxide (CO) emissions decreased by 38.29% and average hydrocarbon (HC) emissions by 51.56% compared to D100 (100% diesel) fuel. On the other hand, an increase of 4.48% was observed in average carbon dioxide (CO₂) and nitrogen oxide (NOₓ) emissions. In addition, the average brake-specific fuel consumption (BSFC) value increased by 14.48%, while the average brake thermal efficiency (BTE) decreased by 11.6%. The mixture optimization study determined that the best values were obtained under 20% fuel mixture and 1.48 kW load. The R² values obtained in the study were over 90%, and the error rates were under 10%. When MgCO₃ nanoparticle added fuel was used, significant emission and performance changes were observed when 100MgCO₃-B10D90 (10% jojoba biodiesel + 90% diesel + 100 ppm MgCO₃) fuel was compared to D100 (100% diesel) fuel. Accordingly, average CO emissions decreased by 46.67% and average HC emissions decreased by 65.87%. However, average CO₂ emissions increased by 10.99% and NOₓ emissions increased by 15.16%. When the effects of fuel on engine performance are examined, the average BSFC increased by 5.48%, while the average BTE decreased by 0.72%. As a result of the optimization studies, it was determined that the best performance values were obtained under 74.24 ppm MgCO₃ and 1.48 kW load. The R² values obtained in the study are over 90% and the error rates are under 10%. When the BaTiO₃ nanoparticle added fuel is used, significant changes were observed when 100BaTiO₃- B10D90 (10% jojoba biodiesel + 90% diesel + 100 ppm BaTiO₃) fuel is compared to D100 (100% diesel) fuel. With the use of this fuel, a 44.05% decrease in CO emissions and a 72.69% decrease in HC emissions occurred. In contrast, CO₂ emissions increased by 38.07% and NOₓ emissions increased by 24.78%. When evaluated in terms of engine performance, BSFC increased by 8.88%, while BTE decreased by 8.01%. Optimum operating conditions were calculated at 1.5354 kW load and with the addition of 51.5152 ppm BaTiO₃. The R² values obtained in the study were over 90% and the error rates were under 10%. As a result of this study, it was seen that Jojoba biodiesel could be an alternative to fossil diesel. The nanoparticles added to biodiesel improved the combustion properties and prevented the disadvantages of biodiesel to a ix certain extent. The fact that the RSM results were compatible with the experimental results showed that RSM could be used successfully. Key Word : Second generation biodiesel, Nanoparticle, Magnesium carbonate, Barium titanate, Optimization Science Code : 91413

Benzer Tezler

  1. Tez No

    540865

    İkinci nesil trombositten zengin fibrinin kemik içi defektlerin iyileşmesine etkisi: Deneysel çalışma

    Effect of second generation platalet rich fibrin on healing of intrabony defects: Experimental study

    ESRA ONDUR

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Diş Hekimliğiİstanbul Üniversitesi

    Oral İmplantoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SELİM ERSANLI

  2. Tez No

    673006

    Doğrudan yabancı yatırımların CO2 emisyonu ile ilişkisi: Kirlilik sığınağı ve kirlilik hale hipotezlerinin ülkelerin gelişmişlik seviyesine göre ekonometrik analizi

    The relationship of foreign direct investments with CO2 emission: The econometric analysis of the pollution haven and pollution halo hypotheses according to the development level of countries

    İBRAHİM ÇAĞDAŞ ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    EkonomiKütahya Dumlupınar Üniversitesi

    İktisat Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ERCAN YAŞAR

  3. Tez No

    352355

    İkinci nesil sayısal video yayını (DVB-S2) ileri hata kodlama birimi tasarımı ve gerçeklemesi

    Design and implementation of forward error correction unit for second generation digital video broadcasting (DVB-S2)

    ŞAKİR BALTA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MESUT KARTAL

  4. Tez No

    691805

    İkinci nesil kriyobalon kullanılarak pulmoner ven izolasyonu yapılan paroksismal atriyal fibrilasyon hastalarımızın uzun dönem takip sonuçları

    Başlık çevirisi yok

    AHMET SERDAR YILMAZ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    KardiyolojiEskişehir Osmangazi Üniversitesi

    Kardiyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TANER ULUS

  5. Tez No

    75115

    Akım taşıyıcılı çok fonksiyonlu ikinci derece aktif filtre yapıları

    Başlık çevirisi yok

    AHMET İHSAN YÜCE

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ALİ TOKER

Geri Dön