Farklı metil ester yakıtlarla çalışan bir dizel motorunda su buharı enjeksiyonunun performansa ve NOx emisyonlarına etkilerinin teorik ve deneysel olarak araştırılması
A theoretical and experimental study on the effects of water steam injection on NOx emissions of direct injection diesel engine running with different biodiesel blends
Yazar: TANER ÇOŞGUN
Danışman: PROF. DR. ADNAN PARLAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyodizel = Biodiesel ; Dizel motorlar = Diesel engines ; Emisyon = Emission ; Yanma modelleri = Combustion models

Özet:
Dizel yakıt, yenilenemeyen yakıtlar kategorisindedir ve kaynaklarının belirli bir zaman sonra tükenmesi muhtemeldir. Neden olduğu yüksek miktardaki zararlı emisyonlar, elde edilmesi ve taşınması esnasında ortaya çıkan güçlükler ve yüksek maliyetler de göz önünde bulundurulursa, dizel yerine kullanılabilecek yenilenebilir yakıtlara gereksinim duyulmaktadır. Biyoyakıtlar, yenilenebilir olması, temin edilmesinin kolaylığı ve motor emisyonlarını azaltması gibi nedenlerden dolayı fosil yakıtlara alternatif olarak görülmektedir.Pek çok yönden dizel yakıttan daha çevreci olan biyoyakıtların en önemli dezavantajı içerdikleri yüksek miktarda oksijen nedeniyle NOx emisyonlarında artışa neden olmalarıdır. NOx emisyonları insan ve çevre sağlığı üzerinde neden oldukları büyük zarar nedeniyle Avrupa Birliği, IMO, US EPA gibi pek çok uluslararası kuruluş tarafından sürekli sıkılaştırılan düzenlemelerle kontrol altına alınmaya çalışılmaktadır.Bu tez çalışmasında biyoyakıtlardan salınan yüksek NOx emisyonunu kontrol altına almak için farklı yakıtlarla çalışan tek silindirli tabi emişli bir dizel motoruna emme manifolduna farklı oranlarda su buharı püskürtme uygulaması yapılarak performans ve emisyonlara olan etkisi deneysel ve teorik olarak incelenmiştir. Tam yük şartlarında gerçekleştirilen deneysel çalışmada üç farklı tipte metil ester ve dizel yakıt karışımları (kütlece %10,%20) ile çalışan motora farklı oranlardaki (%10, %20, %30) buhar enjeksiyonunun emisyon ve performansa etkileri incelenmiştir. Teorik çalışmada ise üç farklı metil esterin yanması tek ve iki bölgeli yanma modeline göre modellenmiş, elde edilen teorik sonuçlar deneysel sonuçlarla doğrulanmıştır.

Abstract:
Diesel fuel can be considered as a non-renewable fuel and will probably last for a limited period of time. By taking into account of high content of harmful emissions, challenges and high costs in gathering-transporting processes, there is an increasing need to develop new sources that could be alternatives to diesel fuels. In this regard, biofuels are seen as an alternative for diesel fuel owing to renewability, biodegradability and generating acceptable quality exhaust gases. The biggest penalty of biofuels, which are much more environmental friendly than conventional diesel in many aspects, is the increase in NOx emissions due to high level oxygen content. NOx emissions are tried to be controlled by international agencies such as European Union, IMO and US EPA with increasingly tightened regulations because of their harmful effects on human and environmental health.In this study, effects of water steam injection to the intake manifold of a single cylinder diesel engine to performance and emissions are investigated by experimentally and theoretically, in order to control the high NOx emissions originated from biofuels. In the experimental work, which is conducted in full load conditions, three different types of methyl esters are used in mixture with diesel fuel (10%, 20% by mass), and performance and emission changes are observed by injection of variable ratios of water steam (10%, 20%, 30%). Meanwhile the theoretical study covers modeling of combustion of three different types of methyl esters with single and two zone combustion models, results derived from this work are validated with experimental values.