Atık trafo yağı, atık bitkisel yağlardan üretilen biyodizel ile dizel karışımlarının karakterizasyonu , motor performans ve emisyonlarının sıkıştırma ile ateşlemeli bir motorda deneysel olarak incelenmesi
Waste transformer oil, characterization of biodiesel produced from waste vegetable oils and diesel blends, experimental investigation of engine performance and emissions in a compression ignition engine
Yazar: MUHAMMET BÜYÜKOĞLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İLHAN VOLKAN ÖNER
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Enerji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Amaç: Dünya nüfusu her geçen yıllarda sürekli olarak artış sağlaması sonucunda enerjiye olan talepte o sıklıkta artış göstermektedir. Kullandığımız enerji kaynaklarının büyük bir çoğunluğunun fosil kaynaklı yakıt türlerinden karşılanmaktadır. Fosil kaynaklı yakıtların her geçen yılda kullanımının artması sonucunda rezervlerin azalması ve sınırlı bir sayıda oluşundan dolayı artan enerji talebinin karşılanabilmesi için ülkeleri alternatif enerji kaynaklarına yöneltmiştir. Dünya genelinde bitkisel atık yağların ve elektrik endüstrisi atığı olan atık trafo yağının alternatif yakıt hammaddeleri olarak değerlendirilmesi önemlidir. Bu çalışmada, üretilen biyodizel, Euro dizel ve atık trafo yağı karışımlarının sıkıştırma ile ateşlemeli motorlarda alternatif bir yakıt türü olarak faydalanıla birliği deneysel olarak ele alınmıştır. 
Yöntem: Bu çalışmada, bitkisel atık yağlardan transesterifikasyon yöntemiyle elde edilen biyodizelin ve atık trafo yağının farklı oranlarda Euro dizel yakıt ile yakıt karışımları hazırlanmıştır. Hazırlanan yakıt karışımlarının ve üretilen biyodizelin FT-IR ve TG/DSC ürün özellikleri ve bunun yanında birçok termofiziksel özelliklerinin belirlenerek karekterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Sonrasında hazırlanan yakıt karışımlarının sıkıştırma ile ateşlemeli bir motorda motor performansı ve emisyon özelliklerine olan etkileri araştırılmıştır. Deneyler 2500, 2000, 1500 ve 1000 dev/dak devir sayılarında 5 farklı yakıt karışımı ile gerçekleştirilmiştir.
Bulgular: Tüm devir sayılarında ortalama tork değeri en yüksek D100 yakıtında, en düşük ise TD30 yakıtında görülmüştür. Yakıt karışımları içerisinde en iyi ortalama tork değerine D100'e göre %6,48 düşüşle TD30B10 sahiptir. Tüm devir sayılarında her yakıtın ürettiği ortalama BP değeri en yüksek D100 yakıtında, en düşük ise TD30 yakıtında görülmüştür. Yakıt karışımları içerisinde en iyi ortalama BP değerine TD30B10 sahiptir. Tüm motor devirlerinde yapılan deneylerde Euro dizel (D100) yakıtının özgül yakıt tüketimi değeri diğer yakıt karışımlarına göre en düşük değerleri almıştır. NOx emisyonlarının ortalama değerlerinin Euro dizel (D100) yakıtının tüm motor devirlerinde ölçülen NOx emisyonlarının ortalama değerleri ile karşılaştırıldığında TD30 yakıt karışımında %23,98 düşüş, TD30B10 yakıt karışımında %14,92 düşüş, TD30B20 yakıt karışımında %18,78 düşüş ve TD30B30 yakıt karışımında ise %14,03'lük bir oranla düşüş gerçekleştiği tespit edilmiştir.
Sonuç: TG-DSC analizi sonucunda en iyi yanma performansını sergileyen yakıt karışımının TD30B10 yakıt karışımı olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma, sıkıştırma ile ateşlemeli motorlarda dizel yakıt yerine bitkisel atık yağlardan elde edilen biyodizel, atık trafo yağı ve Euro dizelden oluşan üçlü yakıt karışımları bir alternatif yakıt türü olarak kullanılabilir.

Anahtar Kelimeler: Dizel yakt, Atık trafo yağı, Biyodizel, Alternatif yakıt, Emisyon, TG, DSC, FT-IR

Abstract:
Purpose: As the world's population increases continuously with each passing year, the demand for energy increases at that frequency. The majority of the energy resources we use are met from fossil fuel types. As a result of the increase in the use of fossil fuels every year, the decrease in the reserves and the limited number of them have led countries to alternative energy sources in order to meet the increasing energy demand. It is important to evaluate waste vegetable oils and waste transformer oil, which is the waste of the electricity industry, as alternative fuel raw materials around the world. In this study, the use of produced biodiesel, Euro diesel and waste transformer oil mixtures as an alternative fuel type in compression ignition engines has been experimentally discussed.
Method: In this study, fuel mixtures of biodiesel obtained from vegetable waste oils by transesterification method and waste transformer oil with different ratios of Euro diesel fuel were prepared. FT-IR and TG/DSC product properties of the prepared fuel mixtures and produced biodiesel, as well as many thermophysical properties were determined and their characterization was carried out. Afterwards, the effects of the prepared fuel mixtures on engine performance and emission characteristics in a compression ignition engine were investigated. The experiments were carried out with 5 different fuel mixtures at 2500, 2000, 1500 and 1000 rpm.
Findings: The highest average torque value was seen in D100 fuel and the lowest in TD30 fuel at all revs. The TD30B10 has the best average torque value among the fuel mixtures, with a decrease of 6.48% compared to the D100. The average BP value produced by each fuel at all revolutions was highest in D100 fuel and lowest in TD30 fuel. TD30B10 has the best average BP value among fuel mixtures. In the tests performed at all engine speeds, the specific fuel consumption value of Euro diesel (D100) fuel was the lowest compared to other fuel mixtures. When the average values of NOx emissions are compared with the average values of NOx emissions measured at all engine speeds of Euro diesel (D100) fuel, 23.98% decrease in TD30 fuel mixture, 14.92% decrease in TD30B10 fuel mixture, 18.78% decrease in TD30B20 fuel mixture and TD30B30 fuel mixture On the other hand, it was determined that there was a decrease of 14.03%.
Results: As a result of the TG-DSC analysis, it was determined that the fuel mixture exhibiting the best combustion performance was the TD30B10 fuel mixture. In this study, ternary fuel mixtures consisting of biodiesel obtained from vegetable waste oils, waste transformer oil and Euro diesel can be used as an alternative fuel type instead of diesel fuel in compression ignition engines.

Keywords: Diesel fuel, Waste transformer oil, Biodiesel, Alternative fuel, Emissions, TG, DSC, FT-IR