Alternatif yakıtın kullanıldığı buji ateşlemeli bir motorda enerji ve ekserji analizi

Abstract

Bu çalışmada, buji ile ateşlemeli bir motorda alternatif yakıt olarak etanol ve metanol kullanımının etkisi termodinamiksel olarak incelenmiştir. Bu amaç için literatürde Balki tarafından yapılan deneysel çalışmaya ait veriler kullanılmıştır. Çalışmada tek silindirli, hava soğutmalı ve buji ile ateşlemeli bir deney motoru kullanılmıştır. Motor deneyleri farklı sıkıştırma oranlarında (SO) ve ateşleme avanslarında (AA) gerçekleştirilmiştir. Sabit motor hızı (2400 d/d) ve tam gaz kelebeği açıklığında yapılan deneylerden elde edilen performans ve egzoz emisyon sonuçları teorik çalışmada kullanılmıştır. Deneysel veriler ile alternatif yakıtların, termodinamiğin birinci yasasına göre enerji analizi ve ikinci yasasına göre de ekserji analizi yapılmıştır. Sonuç olarak enerji analizine göre toplam ısı kayıplarının artan SO ile birlikte düştüğü gözlemlenmiştir. Ayrıca, benzin kullanımında AA'nın artmasıyla ısı kayıplar azalırken, alkol yakıtlarda AA'nın düşürülmesiyle kayıpların azaldığı tespit edilmiştir. Ekserji yıkımlarınında toplam ısı kayıplarına benzer olduğu görülmüştür. Sonuçlar genel olarak değerlendirildiğinde etanol ve metanol kullanımı sırasında ortaya çıkan ekserji yıkımının fazla olduğu ve iyileştirilmesi gerektiği ortaya çıkmıştır.

In this study, the effect of using ethanol and methanol as an alternative fuel in a spark ignition engine was investigated thermodynamically. For this purpose, data from the experimental study conducted by Balki in the literature were used. In his work, a single-cylinder, air-cooled and spark-ignition test engine was used. Engine tests were performed at different compression ratios (CR) and ignition timing (IT). Performance and exhaust emission results obtained from experiments with constant engine speed (2400 rpm), and full-throttle opening were used in the theoretical study. With the experimental data, energy analyses of alternative fuels according to the first law of thermodynamics and exergy analysis according to the second law were performed. As a result, according to the energy analysis, total heat losses decreased with increasing CR. In addition; in the gasoline study, total heat losses decreased with advance IT, while reducing alcohol losses decreased by reducing IT in alcohol fuels. Exergy destruction was similar to total heat loss. When the results were evaluated in general, it was found that exergy destruction during the use of ethanol and methanol was high and needed to be improved.