Küçük ölçekli bir biyodizel sisteminin oluşturulması, elde edilen pamuk yağı metil esterin motor performans testleri, enerjetik ve ekserjetik değerlendirilmesi
Construction of a small sized biodiesel system, engine performance tests, energetic and exergetic evaluation of the obtained cottonseed oil methyl ester
Yazar: BÜLENT DEMİR
Danışman: PROF. DR. GÜNNUR KOÇAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Enerji = Energy

Özet:
Biyodizel, bitkisel, hayvansal ve atık yağlardan elde edilen, performans ve emisyon yönünden petrole dayalı dizel yakıtının yerini alabilecek alternatif bir yakıttır. Bu nedenle dünyanın pek çok ülkesinde kullanımı teşvik edilmektedir.Bu çalışmada, Türkiye'nin Ege ve Akdeniz bölgelerinde bol miktarda üretimi gerçekleştirilen pamuğun çekirdeğinden (çiğit) üretilen pamuk yağından, transesterifikasyon yöntemi ile pamuk yağı metil esteri (PYME) elde edilerek motor yakıtı olarak kullanılmış ve motor performans testleri yapılmıştır. Yakıtın eldesi için laboratuar koşullarında 150 L kapasiteli, kırsal kesimde kullanılabilirliğe yönelik bir küçük ölçekli biyodizel üretim sistemi tasarlanmış ve Ege Üniversitesi Güneş Enerjisi Enstitüsü Biokütle Enerji Teknolojileri Araştırma Laboratuarında kurulmuştur.Elde edilen PYME ve B20, B50 oranındaki karışımları ile dizel yakıtı, 6 silindirli, 8,2 litre hacimli direk püskürtmeli bir turbodizel motorda, tam yükte performans testlerine tabi tutulmuştur. Testler, 1000 min-1 ve 2200 min-1 devir aralığındaki 6 farklı devirde gerçekleştirilmiştir. Dizel yakıt testinde motorun maksimum güç ve torku, sırasıyla 2200 min-1de 196,09 kW ve 1500 min-1de 954,1 Nm, % 100 PYME testinde ise 2200 min-1de 185,28 kW ve 1500 min-1de 904,6 Nm olarak ölçülmüştür. PYME ile CO emisyonunun maksimum güç devrinde % 73,2 maksimum tork devrinde % 49 azaldığı, HC emisyonun maksimum güç devrinde % 67, maksimum tork devrinde % 73 azaldığı, bununla beraber NO emisyonun, maksimum güç devrinde % 7,5 maksimum tork devrinde % 12,3 oranında arttığı tespit edilmiştir.Biyodizel sisteminin tüm bileşenlerinin performansları, enerji ve ekserji analiz metodları kullanılarak değerlendirilmiş, enerji ve ekserji verimlilikleri sırasıyla % 83,71 ve % 90,92 olarak hesaplanmıştır. Bununla beraber sistemin ömür boyu maliyet analizi yöntemi kullanılarak yapılan ön ekonomik yaklaşımla, tüm sistemin geri ödeme süresi 2,6 yıl olarak tahminlenmiştir.

Abstract:
Biodiesel, derived from vegetables, animals fat and waste frying oil, is an alternative fuel, which will be able to substitute for petroleum-based dieselfuel in terms of emission and performance. In this regard, it has been widely used in many countries of the world.In this thesis, cottonseed oil methly ester (COME) has been obtained using the so-called transesterification method from cottonseed oils, which have been mostly produced in Turkey?s Mediterranean and Aegean regions. A small sized biodiesel production system with a capacity of 150 L was designed and constructed in the Biomass Laboratory of Solar Energy Institute, Ege University, İzmir, Turkey for investigating its availability in the rural parts.The produced COME and the blends of B20, B50 and diesel fuel were tested in a direct injection, 8.2 litre volume, 6-cylinder, turbodiesel engine under full load conditions. These tests were performed in six different speeds ranging from 1000 min-1 to 2200 min-1. Using the diesel fuel and COME, the maximum engine power values were measured to be 196.09 kW and 185.28 kW at speed of 2200 min-1 , while the maximum engine torque values were obtained to be 954.1 Nm and 904.6 Nm at speed of 1500 min-1 respectively. Based on the experimental results, it was founded that CO ve HC emission values for COME was smaller than those for the diesel fuel. Besides this, NO emission values for COME was larger than those for the diesel fuel.The performance of the whole the biodisel system a long with its main components was evaluated using energy and exergy analysis methods. In this context, energy and exergy efficiencies values were calculated to be 83.71 % and 90.92 % respectively. Based on the preliminary economic analysis, the payback period for the entire system was estimated to be 2.6 years.