Benzin motorlu bir otomobilde termoelektrik jeneratör sistemiyle egzozdan elektrik üretimi ve akış analizi
Electricity production and flow analysis from exhaust with thermoelectric generator system in a gasoline engine car
Yazar: HAKAN TURAL
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ DİLEK ÖZLEM ESEN
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy

Özet:
İçten yanmalı motorların en büyük problemi yanma sonrası açığa çıkan ısı enerjisinin tam olarak faydalı enerjiye dönüştürülememesidir. Egzoz hattı boyunca sıcaklığın artmasını sağlayan yanmış gazların oluşturduğu atık ısının geri dönüşümü termoelektrik malzemeler yardımıyla gerçekleştirilebilir. Bu çalışmanın amacı otomobiller üzerindeki atık ısı geri kazanımının irdelenmesidir. Toyota Corolla 1.6 litre motor hacmine sahip otomobilin egzoz sistemi üzerine yerleştirilen TEJ (termoelektrik jeneratör) yardımı ile ideal çalışma şartlarındaki araç üzerinde üretilen enerji incelenmiştir. Atık ısının bulunduğu hat olan egzoz sistemi üzerindeki sıcaklık kullanılmak istendiğinden dolayı termoelektrik modüller bu bölüme yerleştirilmiştir. Egzoz manifoldu çıkışında ilk susturucunun olduğu bölgeye toplamda 22 adet termoelektrik modül yerleştirilerek elde edilen enerjinin analizi yapılmıştır. Termoelektrik malzemeler yardımıyla elde edilen elektrik enerjisinin motorun farklı devirlerde çalıştırılmasıyla gösterdiği değişim detaylı olarak incelenerek grafiklerle ifade edilmiştir. Deney sonucunda 13.1V gerilim ve 2.6A akım şiddeti elde edilmiştir. Motor dönüş hızı 4000 dev/dk'da bu maksimum değerler elde edilmiştir. Çalışmadan elde edilen sıcaklık verileri ile akış analizi oluşturulmuştur. Egzoz gazlarının geçtiği yüzeylerdeki sıcaklık farklılıkları ve bu sıcaklıkların dağılım analizi yapılmıştır. Üretilen enerji termoelektrik yüzeyler arasındaki sıcaklık farkı arttığında maksimum değerleri görmüştür.

Abstract:
The biggest problem of internal combustion engines is that the heat energy released after combustion cannot be fully converted into useful energy. The waste heat created by burnt gases, which increases the temperature along the exhaust line, can be recycled with the help of thermoelectric materials. The aim of this study is to examine waste heat recovery in automobiles. The energy produced on the vehicle under ideal operating conditions was examined with the help of the TEJ (thermoelectric generator) placed on the exhaust system of the Toyota Corolla 1.6 liter engine volume car. Thermoelectric modules are placed in this section because the heat on the exhaust system, which is the line where waste heat is located, is desired to be used. A total of 22 thermoelectric modules were placed in the area where the first silencer is located at the exit of the exhaust manifold, and the energy obtained was analyzed. The change of the electrical energy obtained with the help of thermoelectric materials by operating the engine at different speeds has been examined in detail and expressed with graphics. As a result of the experiment, 13.1V voltage and 2.6A current intensity were obtained. These maximum values were obtained at engine rotation speed of 4000 rpm. Flow analysis was created with the temperature data obtained from the study. The temperature differences on the surfaces through which the exhaust gases pass and the distribution of these temperatures were analyzed. The energy produced reached maximum values when the temperature difference between the thermoelectric surfaces increased.