Farklı tasarımlara sahip yakma sistemlerinde bor türevi katkılı yakıtların yanma karakteristiklerinin incelenmesi
Investigation of the combustion characteristics of boron derivative additive fuels in different design combustion systems
Yazar: DUYGU SOFUOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ALPER YONTAR
Tarsus Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alternatif yakıtlar = Alternative fuels ; Bor = Boron ; Yakma sistemleri = Burning systems ; Yanma = Combustion

Özet:
Bu yüksek lisans tez çalışmasında farklı yakma sistemlerinde saf ve karışımlı yakıt kullanımının yanma performansı ve emisyonlar üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Saf yakıt olarak benzin ve trietil borat (TEB), karışımlı yakıt olarak benzin-TEB kullanılmıştır. Deneylerde oksitleyici olarak hava ve ozonun kullanımının etkileri de incelenmiştir. Çalışmanın deneysel kısmını; yakıtların damlacık boyutunda yanma deneyleri, kanal boyunca yakıtların yanma deneyleri, Meker-Fisher beki ve imalatı gerçekleştirilen farklı özelliklere sahip beklerdeki yanma deneyleri oluşturmaktadır. Çalışmanın damlacık deneyleri kısmında; saf ve karışımlı yakıtlar için damlacık boyutunda atomizasyon davranışlarının incelemesi, zamana bağlı damlacık sıcaklık değişimi, tutuşma gecikmesi, yanma süresi, damlacık çap değişimi ve yakıtların yanma davranışlarının tespiti gerçekleştirilmiştir. Damlacık deneylerinde TEB'in yüzde kütlece karışım oranları için %0TEB, %20TEB, %40TEB, %60TEB, %80TEB ve %100TEB ile kullanım testleri yapılmış, yakıtlarının damlacık boyutunda davranışı incelenmiştir. Testlerin kanal akışı yanma deneyleri kısmında, saf ve karışımlı yakıtlar için kanal akışı boyunca alev ilerleyişi, alev kemilüminansı ve yanma hızları gözlemlenmiştir. Kanal akışı yanma deneylerinde %0TEB ve %100TEB yakıtları için akış boyu yanma davranışı karşılaştırılarak incelenmiştir. Bek deneylerinde %0TEB, %5TEB, %15TEB, %25TEB yakıt karışımları için yanma davranışı, sıcaklık değişimi ve emisyon oluşumları araştırılmıştır. Bek deneyleri için CORET-1, CORET-2, CORET-3, CORET-4 beklerinin imalatı gerçekleştirilmiş ve Meker-Fisher beki ile yanma performansları detaylı olarak karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmada oksitleyici olarak hava ve ozon kullanımı, oksitleyici giriş sayısı, farklı debilerde yakıt gönderimi ve beklerin çap değişimlerinin yanma performansına ve emisyon üzerindeki etkisi tez kapsamında deneysel olarak araştırılmıştır.
Genel sonuç olarak yakma sistemlerinde, benzine göre saf TEB ve TEB-benzin karışımı kullanımının yanma performans parametrelerini arttırdığı ve emisyonları azalttığı gözlenmiştir. Tüm yakma test düzeneklerinde elde edilen sonuçlar ve gözlemler, incelenen yakıtlar için detaylı bir şekilde karşılaştırılarak verilmiş ve yorumlanmıştır. 
Anahtar Kelimeler: Trietil Borat, Alternatif Yakıtlar, Bor, Yanma, Yakma Sistemleri

Abstract:
In the thesis study, the effects of using pure and mixed fuels in different combustion systems on combustion performance and emissions were investigated experimentally. Gasoline and triethyl borate (TEB) were used as pure fuel, and gasoline-TEB was used as blended fuel. The effects of the use of air and ozone as oxidizers were also investigated in the experiments. The experimental part of the study; combustion tests of fuels in droplet size, combustion tests of fuels in the channel, Meker-Fisher burner and combustion tests in burners with different properties manufactured. In the droplet experiments part of the study; The analysis of atomization behaviors in droplet size for pure and mixed fuels; time-dependent droplet temperature change, ignition delay, extinction time, droplet diameter change, and determination of the combustion behavior of fuels were carried out. In droplet burning experiments; were carried out with 0%TEB, 20%TEB, 40%TEB, 60%TEB, 80%TEB and 100%TEB for TEB's percent mixing ratios by mass, and the behavior of the fuels in droplet size was investigated. In the channel flow combustion experiments part of the tests; flame propagation, flame chemiluminescence and burning rates were observed along the channel flow for pure and mixed fuels. In the channel flow combustion experiments, the combustion behavior of the channel flow length for 0%TEB and 5%TEB fuels has been compared. Combustion behavior, flame temperatures and emission formations were investigated for 0%TEB, 5%TEB, 15%TEB, 25%TEB fuel mixtures in burner experiments. For the burner experiments; CORET-1, CORET-2, CORET-3, CORET-4 burners were manufactured and their combustion performances were compared in detail with the Meker-Fisher burner. In the experimental study, the effects of air and ozone usage as oxidizer, the number of oxidizer inlets, fuel delivery at different flow rates, and the effects of burner diameter changes on combustion performance and emissions were investigated experimentally within the scope of the thesis.
As a general result, it has been observed that the use of pure TEB and TEB-gasoline mixture in combustion systems, compared to gasoline, soars the combustion performance parameters and reduces emissions. The results and observations obtained in all combustion test setups have been compared and interpreted in detail for the fuels studied. 
Keywords: Triethyl Borate, Alternative Fuels, Boron, Combustion, Combustion Systems