Dizel Motorlarında Emme Havasına Su Eklenmesinin Motor Performansı, Yanma ve Eksoz Emisyonları Üzerindeki Etkilerinin Deneysel ve Sayısal Olarak İncelenmesi

Tez Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Karadeniz Teknik Üniversitesi, Sürmene Deniz Bilimleri Fakültesi, Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği, Türkiye

Tez Danışmanı: Zehra Şahin

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: Türkçe

Desteklendiği Program: Diğer

Özet:

Bu çalışmada dizel motorlarında emme havasının içerisine su eklenmesinin (EHSE) motor performansı, yanma ve eksoz emisyonları üzerindeki etkileri deneysel ve sayısal olarak incelenmiştir. Deneysel çalışmada; bir otomotiv dizel motorunda farklı oranlarda suyun emme havasına eklenmesinin etkileri, farklı yükler ve motor devir sayıları altında incelenmiştir. Deneysel sonuçlardan, seçilen su oranlarında (SO’nda) özgül yakıt tüketiminin (ÖYT) 2000 d/d’de genel olarak azaldığı, ancak 4000 d/d’de arttığı belirlenmiştir. EHSE, azot oksit (NO_x) emisyonlarını da tüm devirlerde önemli ölçüde azaltmıştır. Ayrıca, EHSE genellikle silindir basınçlarını arttırmış, ancak silindir sıcaklıklarını, açığa çıkan ısı oranlarını (HRR) ve yanma sürelerini (YS) azaltmıştır. Bu çalışmada ayrıca, deneysel HRR değerleri kullanılarak, YS’leri için ampirik bir bağıntı geliştirilmiştir.

Sayısal çalışmada; dizel motorları çevriminin hesaplanmasında, Ferguson’un termodinamik modeli kullanılmış ve yeni varsayımlarla uyarlanarak geliştirilmiştir. Öncelikle, modelin SDY ve EHSE için güvenilirliği, literatürdeki deneysel ve sayısal sonuçlarla karşılaştırılarak, kontrol edilmiştir. Daha sonra, model, test motoru için denenmemiş 2250 d/d’da % (5 ve 7.5) SO uygulanmıştır. İlgili SO’nda efektif gücün (EG) azaldığı, ÖYT’nin arttığı ve NO_xemisyonlarının önemli ölçüde azaldığı belirlenmiştir. Ayrıca; geliştirilen model, 2021 Renault Talisman’da kullanılan dizel motoru için, 4000 d/d’de % (3, 6 ve 9) SO için uygulanmıştır. Söz konusu çalışma sonunda, % (3 ve 6) SO için, ÖYT’de önemli bir kötüleşme olmadan EG’nin arttığı ve NO_x emisyonlarının önemli ölçüde azaldığı belirlenmiştir.