Kanola yağından biyodizel üretim sürecinin optimizasyonu ve motor performansına etkileri
Optimization of production process of biodiesel obtained from canola oil and its effects to engine performance
Yazar: KADİR MADEN
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM MUTLU
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyodizel = Biodiesel ; Biyokütle = Biomass ; Biyokütle enerjisi = Biomass energy ; Dizel motorlar = Diesel engines ; Dizel yakıtlar = Diesel fuels ; Emisyon = Emission ; Kanola yağı = Canola oil ; Optimizasyon = Optimization ; Performans = Performance

Özet:
Bu çalışmada, kanola yağı metil ester üretim süreci tek aşamalı alkali katalizör (NaOH) kullanılarak optimize edilmiştir. Optimizasyon süreci katalizör konsantrasyonu, metil alkol/yağ oranı, reaksiyon sıcaklığı ve reaksiyon süresi gibi parametrelere bağlı olarak gerçekleştirilmiştir. Optimum metil ester dönüşüm verimi % 0,4 katalizör konsantrasyonu, % 20 metil alkol/yağ oranı, 30 dk reaksiyon süresi ve 60 °C reaksiyon sıcaklığında % 95,66 olarak elde edilmiştir. Optimum koşullarda elde edilen biyodizelin yakıt özellikleri belirlenmiştir. Biyodizel hacimsel olarak % 5 ve % 20 oranında motorin ile karıştırarak B5 ve B20 yakıtları elde edilmiştir. Bu yakıtların (B5 ve B20) motor performans ve emisyonlarına etkileri tek silindirli, direkt enjeksiyonlu bir dizel motorunda incelenmiştir. Deneysel sonuçlara göre B5 ve B20 yakıtları için dizel yakıtına göre ortalama motor momentlerinin sırasıyla % 1,3 ve % 3,4 daha düşük, motor güçlerinin sırasıyla % 1,4 ve % 3,5 daha düşük ve özgül yakıt tüketiminin sırasıyla % 9 ve % 17,5 daha fazla olduğu görülmüştür. Biyodizel kullanımı ile egzoz emisyonları iyileşmiştir. B5 ve B20 yakıtları için dizel yakıtına göre ortalama CO emisyonları sırasıyla % 5,7 ve % 16,7 daha düşük, is emisyonları sırasıyla % 21,6 ve % 36,3 daha düşük ve NOx emisyonları sırasıyla % 1,3 ve % 2,5 daha fazladır.

Anahtar Kelimeler: Biyodizel, Kanola, Egzoz Emisyonları, Transesterifikasyon

Abstract:
In this thesis, process of canola oil methyl ester was optimized using alkali catalyst (NaOH). Optimization was performed for concentration of catalyst, ratio of methyl alcohol/oil, temperature of reaction and reaction time. Optimal efficiency of methyl ester was obtained as % 95,66 for concentration of catalyst of % 0,4, ratio of methyl alcohol/oil of % 20, temperature of reaction of 60 °C and time of reaction of 30 minutes. Biodiesel was produced at optimal conditions and it was determined to physical and chemical properties of biodiesel. Blends of canola oil and diesel oil with concentrations with % 5 (B5) and % 20 (B20) were obtained as volumetric ratio. The effects of these oils to engine performance and exhaust emissions were investigated in a single cylinder-direct injection diesel engine. According to experimental datas, when B5 and B20 fuels were compared with diesel fuel, average engine torques were % 1,3 and % 3,4 lower, average engine powers were % 1,4 and % 3,5 lower, average specific fuel consumptions were % 9 and % 17,5 more, respectively. Also, average CO emissions were % 5,7 and % 16,7 lower, average smooke emissions were % 21,6 and % 36,3 lower, average NOx emissions were % 1,3 and % 2,5 more, respectively.

Keywords:Biodiesel, Canola, Exhaust Emissions, Transesterification