Bir dizel motorunda amonyak kullanımının motor performansı ve eksoz emisyonları üzerindeki etkilerinin deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of the effects of using ammonia on engine performance and exhaust emissions in a diesel engine
Yazar: İMDAT ZİYA AKCANCA
Danışman: PROF. DR. ZEHRA ŞAHİN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Amonyak = Ammonia ; Amonyak-su = Ammonia-water ; Dizel motorlar = Diesel engines ; Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Fumigasyon = Fumigation ; Motor performansı = Motor performance ; Yanma = Combustion

Özet:
Sunulan çalışmada, tek silindirli küçük bir dizel motorunda dizel yakıtına ek olarak amonyak kullanımının motor performansı ve eksoz emisyonları üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenerek dizel yakıtına göre karşılaştırması yapılmıştır. Deneyler; (2200, 2600 ve 3000) d/d gibi farklı motor devirlerinde, (2, 4, 6, 8 ve 10) Nm gibi farklı yüklemelerde ve % (2, 4, 6, 8 ve 10) gibi 5 farklı amonyak oranlarında gerçekleştirilmiştir. Söz konusu çalışmada amonyak; motorlarda daha kolay uygulanabileceği düşünülen % 25'lik  amonyak sulu çözeltisi şeklinde kullanılmıştır. İlgili amonyak çözeltisi, emme havasının içerisine, ana meme kesit alanı değiştirilebilen bir karbüratör aracılığıyla püskürtülmüştür.
Çalışma sonunda; (2000 ve 3000) d/d devir sayılarında özgül yakıt tüketiminin (ÖYT) arttığı, bununla birlikte 2600 d/d da ise ÖYT'nin azaldığı belirlenmiştir. 2600 d/d'da ÖYT'deki maksimum azalmanın % 5,48 amonyak oranında % 7,28 düzeyinde olduğu belirlenmiştir. Efektif verim ise seçilen tüm devir sayılarında artmıştır fakat 2600 d/d'daki artış oranları daha yüksektir. Eksoz emisyonları; 2200 d/d'da farklı yükler ve farklı amonyak oranları için ve 2600 d/d'da ise yalnızca 6 Nm yük değerinde farklı amonyak oranlarında ölçülmüştür. Her iki devir sayısında da karbondioksitin azaldığı belirlenmiştir. Fakat azot oksitler, hidrokarbonlar ve karbon monoksit genel olarak artmıştır. Amonyak kullanımı ile yakıt maliyetinin 2600 d/d'da azaldığı, (2200 ve 3000) d/d ise bazı durumlarda azalma bazı durumlarda da artma olduğu belirlenmiştir. 2600 d/d'da % 5,48 amonyak oranında yakıt maliyetinde % 8,87'lik bir azalma sağlanmıştır.

Abstract:
In the present study, the effects of ammonia fumigation on the engine performance and exhaust emissions have been investigated in a single cylinder diesel engine. Experiments have been performed for (2, 4, 6, 8, 10) % (by vol) ammonia ratios at (2200, 2600 and 3000) rpms engine speeds and (2, 4, 6, 8 and 10) Nm loads. Here, 25 % ammonium hydroxide solution (25 % ammonia + 75 % water) have been used because this solution can be used very easily in diesel engine. Ammonium hydroxide solution has been injected into intake air by a carburetor, which main nozzle section is adjustable.
The test results showed that brake specific fuel consumption (BSFC) increases at 2000 and 3000 rpms, but it decreases at 2600 rpm. The maximum reduction of BSFC has been determined as 7,28 % for 5,48 % ammonia ratio at 2600 rpm. Effective efficiency increases at all of the selected engine speeds and loads. However, the increase ratios of effective efficiency at 2600 rpm are higher than that of the other engine speeds. Exhaust emissions have been measured at 2000 rpm for different ammonia ratios and different loads and at 2600 rpm for different ammonia ratios and 6 Nm loads. It has been determined that carbon dioxide reduces at selected two engine speeds. However, nitrogen oxides, hydrocarbons and carbon monoxide generally increase. Total fuel cost for used different ammonia ratios becomes lower than that of neat diesel fuel at 2600 rpm. The other selected engine speeds; although total fuel cost decreases in some working conditions, it increases in some operating conditions. The maximum reduction of total fuel cost has been obtained as 8,87 % for 5,48 % ammonia ratio at 2600 rpm.