Aşırı doldurmalı bir dizel motorunda farklı oranlarda biyodizel kullanımının 1. ve 2. kanuna göre analizi

Abstract

Dizel motorlar efektif verimlerinin yüksek olması ve düşük yakıt tüketimleri gibi önemli üstünlükleri nedeni ile birçok alanda yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Partikül madde ve NOx emisyonlarının iyileştirilmesi başta olmak üzere, yakıt maliyetlerinin düşürülmesi ve yüksek güç üretimi amacıyla yenilenebilir, güvenilir, bozunabilir alternatif yakıt arama gereksinimi doğmuştur. Dizel yakıta alternatif olan biyoyakıt enerjisi; güvenilir, yüksek setan sayısına sahip, bozunabilir, çevreci bir yakıttır, bunların yanı sıra yakıt sisteminde herhangi bir modifikasyona ve ilave bir aksama ihtiyaç duyulmadan kullanılıyor oluşu tercih sebeplerindendir. Biyodizeller, dizel motorlarda saf olarak kullanılabilmelerinin yanında dizel yakıt ile belirli oranlarda karıştırılarak da kullanılabilir. Bu çalışmada; standart dizel yakıtı ve pamuk yağından transesterifikasyon metoduyla üretilmiş pamuk yağı metil esteri kullanılmış, dizel yakıta %10, %20 ve %50 oranlarında harmanlanmıştır. Elde edilen yakıt harmanlarının kullanılması durumları için, tek silindirli aşırı doldurmalı bir dizel motora enerji ve ekserji analizi uygulanarak, motordaki enerji ve ekserji dağılımları tespit edilmiştir. Böylece; söz konusu yakıtlar ile çalıştırılan aşırı doldurmalı bir dizel motorun yakıt enerjisi, egzoz enerjisi, soğutucu akışkana geçen enerjisi, kayıp enerjisi, efektif gücü, efektif verimi, özgül yakıt tüketimi gibi termodinamiğin birinci kanun parametreleri ile yakıt ekserjisi, egzoz ekserjisi, soğutucu akışkan ekserjisi, net ekserjetik gücü, diğer kayıplar nedeniyle kayıp ekserjisi, ekserji yıkımı, ekserjetik verimi, birim ekserji maliyeti gibi termodinamiğin ikinci kanun parametreleri hesaplanmıştır. Elde edilen yakıt türlerinde, yapılan enerji ve ekserji analiz verileri birbiriyle karşılaştırılarak grafiklerle ayrıntılı bir şekilde verilmiştir. Sonuç olarak; çalışmada kullanılan yakıtların pekçok özelliğinin birbirine yakın olmasından dolayı özellikle B20 yakıtının doğal emiş durumunda B0 yakıtına alternatif olarak kullanılabileceği söylenebilirken, aşırı doldurma durumunda B0 yakıtının pekçok özelliği bakımından B20 yakıtına kıyasla avantajlı olduğu gözlemlenmiştir. Yapılan bu çalışmada, enerji ve ekserji analizinin birlikte uygulanması daha gerçekçi ve doğru sonuçlar elde edilmesini sağlamıştır.

Diesel engines are widely used in many areas due to their high efficiency and low fuel consumption. The need for a renewable, reliable, degradable alternative fuel search has been created in order to reduce fuel costs and to generate high power, especially for the improvement of particulate matter and NOx emissions. Biofuel energy as an alternative to diesel fuel; is a reliable, high cetane number, degradable, environmentally friendly fuel, as well as being used in the fuel system without any modification and without the need for additional disruption. Biodiesel can be used in diesel engines as pure as well as mixed with diesel fuel in certain proportions.In this study; Standard diesel fuel and cotton oil, which were produced by transesterification method, were mixed with 10%, 20% and 50%. Energy and exergy analysis of the motor were determined by applying energy and exergy analysis to a single cylinder overfill diesel engine. Thus; fuel energy, exhaust energy, energy passing through the refrigerant, loss energy, effective power, effective efficiency, specific fuel consumption of the first diesel engine, fuel exergy, exhaust exergy, refrigerant exergy, net exergetic power, the second law parameters of the thermodynamics such as loss exergy, exergy destruction, exergetic efficiency, unit exergy cost were calculated. For each fuel obtained, the results of energy and exergy analysis are compared with each other and given in detail with graphs. As a result; Although many properties of the fuels used in the study are close to each other, it can be said that in case of natural absorption B20 fuel can be used as an alternative to B0 fuel. In the case of overfilling, it has been observed that B0 fuel has many advantages over B20 fuel. In this study, the combined application of energy and exergy analysis resulted in more realistic and accurate results.