Yakıtlara bor türevi ilavesinin yanma karakteristiklerineetkilerinin farklı yakma sistemlerinde incelenmesi
Investigation of the effects of boron derivative integrationto fuel on combustion characteristics in different combustion systems
Yazar: TAHİR AYAZ
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ALPER YONTAR
Tarsus Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Benzin = Gasoline ; Bor = Boron ; Trimetil borat = Trimethyl borate ; Yanma = Combustion

Özet:
Bu yüksek lisans tez çalışması kapsamında ülkemiz adına stratejik öneme sahip bor katkılı yakıtların yanma karakteristikleri ve yanma sonu açığa çıkan emisyon oluşum davranışları farklı tipte yakıcılarda deneysel olarak araştırılmıştır. Meker-Fisher bekinde ön karışımlı yanma ve difüzyon yanma olarak iki farklı durumda deneyler yapılmıştır. Saf yakıtlar olarak LPG (Sıvılaştırılmış Petrol Gazı), benzin ve trietil borat (TEB) yakıtları kullanılmıştır. Benzin yakıtına TEB ilavesi yapılarak LPG ile Meker-Fisher beki test düzeneğinde yanma karakteristikleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Deneysel çalışmada bor türevi olan TEB üç farklı yakıcı sistemde ve farklı karışım oranlarında incelenmiştir. Damlacık yanma deneysel test sonuçlarında %0 yakıt damlacığı sarıdan kırmızıya doğru spektral değişim, %100 TEB yakıt damlacığı yeşil ve sarı ışımalı alev oluşumu sergilemiştir. %100 TEB yakıtının %0 TEB yakıtına göre damlacık çapının zamana bağlı değişimi daha kısa sürede, alev üstü sıcaklığı daha yüksek, yanma süresi daha kısa sürede ve tutuşma gecikmesi daha kısa sürede gerçekleştiği gözlenmiştir. Kanal yanma deneysel test sonuçlarında %100 TEB yakıtı yüksek alev üstü sıcaklıkta, daha kısa sürede ve daha hızlı bir şekilde yanma eğilimi göstermiştir. Meker-Fisher bekinde deneysel test sonuçlarında ön karışımlı alevlerde %15 ve %20 TEB yakıtında maksimum alev üstü sıcaklıklar gözlemlenmiştir. Ön karışımlı alevlerde bütün debi şartlarında %10 TEB yakıtı %0 TEB yakıtına göre ani alev üstü sıcaklık artışı sergilemiştir. Difüzyon alevlerde ve ön karışımlı alevlerde 1.5 lt/dk debiden 7.5 lt/dk debiye doğru ilerledikçe alev kopmaları, alev salınımı ve mikro patlamalarda artışlar görülmüştür. Emisyon oluşum davranışında TEB katkısı arttıkça CO ve H2 emisyonlarında düşüş ii gözlemlenmiştir. Ön karışımlı alevlerde yapılan deneylerde LPG'nin debi miktarı arttıkça alev koni açısı azalmış ve TEB katkısının artması ile alev boyu artış göstermiştir. Difüzyon alevlerinde TEB katkısı ve debi miktarının artması sonucu alev yayılımı artmıştır. Trietil borat (TEB)'ın katkılı ya da ana yakıt olarak alternatif yakıtlarda kullanımını yakma sistemlerinde kullanımının uygun olduğunu deneylerden elde edilen sonuçlar göstermiştir.

Abstract:
At the scope of this master's thesis, the combustion characteristics of boron integrated fuels, which are strategically important for our country, and the emission formation behaviors after combustion were investigated experimentally in different types of combustors. Experiments were carried out in the Meker-Fisher burner in two different operation conditions as premixed combustion and diffusion combustion. LPG (Liquefied Petroleum Gas), gasoline and triethyl borate (TEB) fuels were used as pure fuels. By adding TEB to gasoline fuel, combustion characteristics were tried to be determined in LPG and Meker-Fisher burner test setup. In the experimental study, TEB, a boron derivative, was investigated in three different combustor systems and at different mixing ratios. In the droplet combustion experimental test results, 0% fuel droplet showed spectral change from yellow to red, 100% TEB fuel droplet showed green and yellow glowing flame formation. It has been observed that the time-dependent change of droplet diameter in 100% TEB fuel compared to 0% TEB fuel occurs in a shorter time, the flame temperature is higher, the burning time is shorter, and the ignition delay is shorter. In the channel combustion experimental test results, 100% TEB fuel showed a tendency to burn at high temperature above the flame, in a shorter time and faster. In the experimental test results of Meker-Fisher burner, maximum over-flame temperatures were observed in 15% and 20% TEB fuel in premixed flames. In premixed flames, 10% TEB fuel showed a sudden increase in temperature above the flame compared to 0% TEB fuel at all flow conditions. As diffusion flames and premixed flames progress from 1.5 lt/min flow rate to 7.5 lt/min flow rate, flame breakdowns, flame emission, and raises in micro-explosion were observed. As TEB contribution increased in emission iv formation behavior, a decrease was detected in CO and H2 emissions. In the experiments performed on premixed flames, as the flow rate of LPG soared, the flame cone angle decreased and the flame length increased with the raise of TEB additive. Flame propagation swelled as a result of TEB contribution and soar in flow rate in diffusion flames. The results obtained from the experiments showed that the use of triethyl borate (TEB) in alternative fuels as an additive or main fuel is suitable for use in combustion systems.