Helikopter motorunun ekserjetik analizi ve sürdürülebilirlik değerlendirmesi
Exergetic analysis and sustainability assessment of an helicopter engine
Yazar: ELİF YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. NECATİ MAHİR ; PROF. DR. TAHİR HİKMET KARAKOÇ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Mevcut enerji kaynaklarının giderek azalması ve fosil yakıtların kullanımıyla meydana gelen olumsuz çevresel etkilerden dolayı performansı ve verimi yüksek motorların geliştirilmesi ile birlikte, geliştirilen bu motorların ekserji analizi yapılarak karşılaştırılması gerekliliği ortaya çıkmıştır.  Yakıtın daha etkin kullanılması ile işletme maliyetlerinin yanında, çevresel kirlilik ve sürdürülebilirlik açısından da olumlu sonuçlar elde edilecektir.  Bu bağlamda diğer sektörlerde olduğu gibi havacılık alanında da artan talep ile birlikte helikopter motorlarının da etkin kullanımı gündeme gelmiştir.  Enerji analizi ve ekserji analizinin yapılması motor performanslarının belirlenmesinde kullanılabilir enerji miktarının gösterilmesi açısından önemlidir.  Son zamanlarda, ekserji analizleri; analiz, tasarım ve performans iyileştirme alanlarında kullanıldığı gibi sistemlerin sürdürülebilirlik düzeylerini değerlendirmek için de kullanılmaktadır.  Bu çalışmada, enerji analizi, ekserji analizi ve sürdürülebilirlik değerlendirmesi buji ateşlemeli, doğal emişli ve hava soğutmalı piston-prop helikopter motoruna farklı motor güç değerleri (150-600 SHP (Şaft Beygir Gücü)) için uygulanmıştır.  Yapılan hesaplamalar sonucunda en yüksek enerji ve ekserji verimleri 250 SHP için sırasıyla %12.72 ve %17.62 olarak bulunmuştur.  En düşük enerji ve ekserji verimleri 600 SHP değerinde elde edilmiştir.  Ayrıca aynı güçte en yüksek ekserji yıkım ve kayıp ekserji değeri sırasıyla 6.9 MW ve 0.39 MW olarak hesaplanmıştır.  250 SHP güçte, en yüksek ekserjetik sürdürülebilirlik indeksi 0.15 olarak, en düşük çevresel etki faktörü değeri 6.86 olarak hesaplanmıştır.  En düşük atık ekserji oranı ve en düşük ekserji yıkım faktörü sırasıyla %87.28 ve %66.77 olarak aynı güçte hesaplanmıştır.

Abstract:
High performance and efficiency engines developed and neccessary of the comparsion of these engines by exergy analysis has been required, because of reducing energy sources and negative impacts resulted from the fossil fuels on the environment.  In addition to operating costs with more efficient use of fuel, will be achieved positive results in terms of environmental pollution and sustainability.  In this regard, the effective use of helicopter engines has been raised with increasing demand in the aviation industry as in other sectors.  Application of energy and the exergy analysis are important to show the amount of available energy for determine the performance of the engine.  Recently, exergy analysis is also used to assess the levels of sustainability of the systems as used in the areas of analysis, design and performance improvements.  In this study, energy analysis, exergy analysis and sustainability assessment are applied to spark ignition, naturally aspirated and air-cooled piston-prop helicopter engine for different engine power ranges (150 to 600 SHP (Shaft Horse Power)).  As a result of the calculations, maximum energy and exergy efficiencies were calculated as 12.72% and 17.62%, respectively, at 250 SHP.  Minimum energy and exergy efficiencies were found at 600 SHP. Additionally the maksimum exergy destruction and loss exergy were shown as 6.9 MW and 0.39 MW, respectively, at same power.  Maximum exergetic sustainability index was calculated as 0.15 and minimum environmental effect factor was calculated as 6.86 at 250 SHP.  The minimum waste exergy ratio and minimum exergy destruction factor were calculated as 87.28% and 66.77%, respectively, at the same power.