Tek silindirli dizel motorda atık kızartma yağı metil esteri ile polyester iplik üretiminde açığa çıkan atık yağın farklı oranlardaki karışımlarının motor performansına,  egzoz  emisyonuna  ve  enjektör aşınmasına  etkisinin belirlenmesi
Determination of the effect of different ratios of mixture of waste oil in the single cylinder diesel engine with the production of methyl ester and polyester yarn on engine performance, exhaust emission and injector wear
Yazar: MURAT ARSLAN
Danışman: PROF. DR. İLKNUR ALİBAŞ
Bursa Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyosistem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Biyodizel = Biodiesel

Özet:
Bu çalışmada, dizel, biyodizel, biyodizel+%10 ASFY ve biyodizel+%20 ASFY yakıt karışımlarının tek silindirli hava soğutmalı direkt enjeksiyonlu dizel jeneratörde motor performansı, emisyon değerleri ve her bir enjektör üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla 6 kW gücündeki dizel jeneratör farklı elektriksel güç aralıklarında dört farklı yakıt ve karışımları kullanılarak 100 saat çalıştırılmıştır. Yapılan performans testlerinde en yüksek moment değeri 6000 W elektriksel güç değerinde biyodizel+%10 ASFY yakıt karışımında 17,28 Nm olarak gerçekleşmiştir. Aynı elektriksel güç değerinde en düşük moment değeri dizel yakıtta %2,98 düşüşle 16,77 Nm olarak görülmüştür. Özgül yakıt tüketiminde 6000 W elektriksel güç değerinde en düşük değer 1,58 kg/saat ile dizel yakıtta gerçekleşmiş aynı yükte biyodizel yakıtta %27,98 artışla 2,03 kg/saat olarak saptanmıştır. Emisyonlarda karbonmonoksit (CO) değeri tam yükte Biyodizel+%20 karışımı dizel yakıta göre %12,5 düşüş göstermiştir. Hidrokarbon (HC) en düşük 1200 W yükte 8 ppm olarak gerçekleşirken en yüksek değeri 2400 W yükte biyodizel+%10 ASFY yakıt karışımında 26 ppm olarak ölçülmüştür. Duman yoğunluğu (is) değerlerinde tam yükte dizel yakıtta 5,81 1/m olarak gerçekleşirken bu oran aynı yükte biyodizel+%10 ASFY yakıt karışımında 0,162 1/m olarak gerçekleşmiştir. Azotoksit (NOx) değeri 4800 W yükte 73 ppm ile en düşük değerini biyodizel+%20 ASFY yakıt karışımında ölçülürken, 2400 W yük değerinde %245,2 artışla 179 ppm olarak biyodizel yakıtta gerçekleşmiştir. Her bir yakıt ve karışımları için 100 saatlik çalışmadan sonra, tüm enjektör iğnelerinin ve meme uçlarının görsel inceleme, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji dağılımlı X-ışını (EDX) analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre dizel enjektör meme ucunda ve birinci bölgede Fe %83,7 değeriyle en yüksek yüzdesel orana sahip element olarak görülmüştür. C oranı %58,5 ile ve O oranı %18,5 ile dizel enjektör meme ucu ve üçüncü bölgede gerçekleşmiştir. Diğer elementlerin ise oransal değerlerinin yüzdesel olarak düşük kaldığı tespit edilmiştir. Enjektör iğnelerinde inorganik bileşenler, enjektör meme uçlarında ise inorganik bileşenlerle birlikte, yaşlandırma ürünleri gözlemlenmiştir. Biyodizel ve dizel yakıt sonuçları arasında enjektör memesi işlevi açısından önemli bir fark bulunmazken, biyodizel+%10 ASFY ve biyodizel+%20 ASFY yakıt karışımlarında işlevsel bozukluklar tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, the engine performance, emission values, and effects on each injector of diesel, biodiesel, biodiesel+10% ASFY, and biodiesel+20% ASFY fuel blends were investigated in a single-cylinder air-cooled direct injection diesel generator. For this purpose, a 6 kW diesel generator was run for 100 hours using four different fuels and blends at various electrical power intervals. In performance tests, the highest torque value of 17,28 Nm was achieved with the biodiesel + 10% ASFY fuel blend at 6000 W electrical power. At the same electrical power, the lowest torque value was observed in diesel fuel with a 2.98% decrease, reaching 16,77 Nm. The specific fuel consumption at 6000 W electrical power reached its lowest value of 1.58 kg/h with diesel fuel, while with biodiesel fuel at the same load, it increased by 27.98% to 2.03 kg/h. In emissions, carbon monoxide (CO) showed a 12.5% decrease with the biodiesel + 20% blend compared to diesel fuel at full load. Hydrocarbon (HC) was lowest at 8 ppm at 1200 W load and highest at 26 ppm at 2400 W load in biodiesel+10% ASFY fuel blend. Smoke density (carbon deposit) was 5,81 1/m with diesel fuel at full load, while with the biodiesel + 10% ASFY fuel blend at the same load, it was 0.162. Nitrogen oxide (NOx) value gave its lowest value of 73 ppm with the biodiesel + 20% ASFY blend at 4800 W load, while at 2400 W load, it was 179 ppm with biodiesel fuel, showing a 245.2% increase. After 100 hours of operation with each fuel and blend, visual inspection, scanning electron microscope (SEM), and energy-dispersive X-ray (EDX) analyses were conducted on each injector needle and nozzle tip. According to the analysis results, the highest percentage of Fe (iron) at 83.7% was observed in the diesel injector nozzle tip and the first region. The C (carbon) ratio was 58.5% in the diesel injector nozzle tip and the third region, while the O (oxygen) ratio was 18.5% in the diesel injector nozzle tip and the third region. The proportional values of other elements were found to be relatively low. Inorganic components were observed in injector needles, while aging products and inorganic components were observed in injector nozzle tips. There was no significant difference between biodiesel and diesel fuel results in terms of injector nozzle function, but dysfunctions were detected in biodiesel+10% ASFY and biodiesel+20% ASFY fuel blends.