Dizel Motorlarında Doğal Gaz Kullanımının Sayısal İncelenmesi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye
Tez Danışmanı: Zehra Şahin
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Özet:
Bu çalışmada; dizel motorlarında doğal gaz-dizel yakıtı (DG-DY) çift yakıt uygulamasının yanma, motor performansı, yakıt maliyeti ve egzoz emisyonları üzerindeki etkileri sayısal olarak incelenmiştir. Bu amaçla dizel motoru çevriminin hesaplanabilmesi için termodinamik esaslı çok bölgeli bir çevrim modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen modelin saf dizel yakıtı (SDY) ve DG-DY çift yakıt durumları için doğruluğunun kontrolü; deneysel sonuçlarla ve literatürde doğruluğu ispatlanmış sayısal ve deneysel sonuçlarla karşılaştırmalar yapılarak gerçekleştirilmiştir. Daha sonra bu model kullanılarak güncel bir otomobil dizel motorunda 2000 d/d devir sayısında, tam gazda ve tam yük altında emme havasına farklı oranlarda (EHFO’da) doğal gazın (DG’ın) eklenmesi ile ilgili üç farklı yöntem sayısal olarak incelenmiştir.
İlk uygulamada SDY ile üretilen 30.5 kW’lık efektif güç sağlanacak şekilde EHFO’da DG eklenmiştir ve püskürtülen dizel yakıtı (DY) miktarı azaltılmıştır. Uygulama sonunda, silindir basınçlarının, açığa çıkan ısı oranlarının (AÇIO’nun), NO emisyonunun önemli ölçüde azaldığı ve özgül yakıt tüketiminin (ÖYT) ve CO emisyonunun önemli ölçüde arttığı belirlenmiştir. İkinci uygulamada SDY’deki 0.707’lik ekivalans oranı sağlanacak şekilde EHFO’da uygun miktarda DG eklenmiştir ve püskürtülen DY azaltılmıştır. Uygulama sonunda, silindir basınç değerlerinin ve AÇIO’nun azaldığı ve ÖYT’de de pek fazla kötüleşme olmaksızın CO ve NO emisyonlarının önemli ölçüde azaldığı belirlenmiştir. Üçüncü uygulamada püskürtülen DY miktarı değiştirilmeden emme havasına düşük oranlarda DG eklenmiştir. Burada DG oranı arttıkça ÖYT’nin arttığı, CO emisyonunun önemli ölçüde arttığı, NO emisyonunun ise kısmen azaldığı görülmüştür.
Anahtar Kelimeler: Dizel motoru, Termodinamik esaslı çok bölgeli çevrim modeli, Çift yakıtlı yanma, Motor karakteristikleri, NO egzoz emisyonu