SCR sistemlerinde kullanılan üre mikserlerinin akış ve akustik davranışlarının incelenmesi
Investigation of flow and acoustic behavior of urea mixers used in SCR systems
Yazar: BUĞRA BAŞIHOŞ
Danışman: PROF. DR. SUAT SARIDEMİR
Düzce Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde artan dünya nüfusu ve beraber artış gösteren taşıt sayısının oluşturduğu egzoz gazlarının çevreye ve insan sağlığına olumsuz etkilerini en aza indirebilmek için her geçen gün daha sıkı denetimler yapılmakta ve sınırlandırmalar getirilmektedir. Bu sınırlandırmalar ile beraber dizel motorlu araçlarda NOx emisyonlarını azaltmak için ADblue katkı maddesi (amonyak) ve SCR sistemleri kullanılmaya başlanmıştır. ADblue katkı maddesinin SCR sistemlerinde daha iyi karışması ve iyi sonuç alınması için üre mikseri kullanılmaktadır. Egzoz sistemlerinde geri basıncın yüksek olması performansı olumsuz yönde etkilediği için SCR sistemlerinde kullanılan mikserlerin oluşturacağı geri basıncın düşük olması aynı zamanda SCR sisteminin efektif çalışabilmesi için NH3 homojenlik indeks (UI NH3) değerinin yüksek olması gerekmektedir. Üre mikserleri kanat sayısı, kanat açısı, kanat uzunluğu gibi parametreler ile farklı performanslar vermektedir. Bu çalışmada mikserlerin geri basınca ve UI NH3'e etkisi, 27 farklı mikserin parametrik etkileri sayısal analiz yöntemiyle incelenmiştir. Parametrik çalışma için kanat uzunlukları, kanat açıları ve kanat sayıları değiştirilerek sonuçlar incelenmiştir. Geri basınç hedefinin 1 kPa'dan düşük olması ve UI NH3 değerinin 0,85' ten yüksek olması hedeflenmiştir. Aralarından bu değerleri sağlayan 6 mikser prototip olarak imal edilmiş ve deneysel olarak geri basınç testleri ve UI NH3 ölçümleri yapılarak sonuçlar doğrulanmıştır. Akustik performans için iletim kaybı ölçümleri yapılmış ve akustik davranışları incelenmiştir. Kanat sayısı ve uzunluğunun geri basıncı arttırdığını ancak UI NH3 değerine etkisisin olmadığı yapılan çalışmada görülmüştür.

Abstract:
Today, with the increasing global population and the subsequent rise in the number of vehicles, strict controls and limitations are being imposed to minimize the negative effects of exhaust gases on the environment and human health. To reduce NOx emissions in diesel-powered vehicles, ADblue additive (ammonia) and SCR systems have been introduced. A urea mixer is used to achieve better mixing of the ADblue additive in SCR systems and to obtain effective results. In SCR systems, it is essential for the urea mixer to generate low backpressure, as high backpressure negatively affects performance, and for the NH3 homogeneity index (UI NH3) to be high for the SCR system to function effectively. Urea mixers exhibit different performances based on parameters such as the number of blades, blade angle, and blade length. In this study, the impact of mixers on backpressure and UI NH3 was analyzed using a numerical analysis method, considering 27 different mixers and their parametric effects. The results were examined by varying blade lengths, blade angles, and the number of blades. The target was to have backpressure lower than 1 kPa and a UI NH3 value higher than 0.85. Among them, six mixers that met these criteria were prototyped, and experimental backpressure tests and UI NH3 measurements were conducted to validate the results. Sound transmission loss measurements were carried out to assess their acoustic performance and behavior. The study revealed that the number and length of blades increased backpressure but had no effect on the UI NH3 value.