Magnezyum oksit (MgO) nanopartikül madde katkılı biyodizel-dizel yakıt karışımlarının bir dizel motorunda kullanımının yanma ve emisyon karakteristiklerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of the use of magnesium oxide (MgO) nanoparticle matter added biodiesel-diesel fuel blends in a diesel engine on the combustion and emission characteristics
Yazar: MEHMET ALİ DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. SELMAN AYDIN
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Malzeme ve İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
Biyodizel yakıt karışımlarının enerji değeri, akışkanlığı, düşük sıcaklıktaki performansı, donma sıcaklığı gibi özelliklerinin yanında dizel motorlardaki yanmanın kontrollü ve kontrolsüz evrelerinde, dizel yakıtına kıyasla yetersiz kalmaktadır. Bu nedenlerden dolayı çeşitli nanopartikül maddelerle geliştirilmesi gerekmektedir. Bu araştırmada, aspir biyodizel yakıt karışımının kimyasal ve fiziksel özelliklerini iyileştirmek için BY35 ve BY65 yakıtına sırasıyla 60ppm ve 120ppm yenilenebilir magnezyum oksit (MgO) katkı maddesi ilave edilmiştir. Deneylerde kullanılmak üzere test yakıtları; DY (dizel yakıtı), B35, B65, B35+60ppm MgO, B35+120ppm MgO, B65+60ppm MgO, B65+120ppm MgO şeklinde hazırlanmıştır. Daha sonra bir dizel araştırma motorunun farklı çalışma parametrelerinde yanma ve emisyon değerleri alınmış olup katkı maddesinin etkisinin belirlenmesi için DY yakıt değerleri ile grafiksel olarak karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırmalardan görüldüğü gibi BY35+60ppm MgO karışımlı yakıtın 1.5 OEB (ortalama efektif basınç) yük koşullarında diğer test yakıtlarına göre en yüksek silindir gaz basınç (SGP) değerine sahip olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca 0.3 bar OEB şartlarında karışımlı yakıtların SGP grafiğinde diğer test yakıtlarına göre benzer yanma davranışı gösterdiği belirlenmiştir. Bütün yük değerlerinde, MgO katkılı test yakıtların net ısı salınım değeri diğer 3 test yakına göre kontrollü yanma evrelerinde yanmayı iyileştirdiği gözlemlenmiştir. Katkı maddesi ile HC emisyonu ve duman koyuluğunda pozitif katkı sağlanırken, CO, CO2 ve NOx emisyonlarında ise kısmen artışlara sebep olmuştur. Bu çalışma ile MgO katkı maddesinin aspir biyodizel yakıt karışımlarının yanma üzerindeki olumlu etkisinin olduğu belirlemiştir.

Abstract:
In addition to the energy value, fluidity, low-temperature performance, and freezing point of biodiesel fuel mixtures, they are insufficient compared to diesel fuel in the controlled and uncontrolled combustion stages in diesel engines. For these reasons, it needs to be improved with various nanoparticle materials. In this study, renewable magnesium oxide (MgO) additives were added to BY35 and BY65 fuels at 60ppm and 120ppm, respectively, to improve the chemical and physical properties of the aspir biodiesel fuel mixture. For use in the experiments, the test fuels were prepared as DY (diesel fuel), B35, and B65, B35 + 60ppm MgO, B35+120ppm MgO, B65+60ppm MgO, and B65+120ppm MgO. Later, combustion and emission values were obtained under different operating parameters of a diesel research engine, and the effect of the additive was graphically compared with the DY fuel values to determine its impact. As seen from these comparisons, it has been determined that the BY35+60ppm MgO blended fuel has the highest cylinder gas pressure (SGP) value under 1.5 BMEP (Break mean effective pressure) load conditions compared to the other test fuels. Additionally, it has been determined that under 0.3 bar BMEP conditions, the SGP graph of the blended fuels shows similar combustion behavior compared to the other test fuels. At all load values, it has been observed that the net heat release value of MgO-additized test fuels improved combustion during the controlled combustion phases compared to the other three test fuels. While the additive positively contributed to HC emissions and smoke density, it partially increased CO, CO2, and NOx emissions. This study has determined that the MgO additive has a positive effect on the combustion of aspir biodiesel fuel blends.