Biyogazın çift yakıtlı bir dizel motorunda ana yakıt olarak kullanımının deneysel incelenmesi
Experimental investigation of use as a major fuel in a dual fuel diesel engine of biogas
Yazar: EMRE AYTAV
Danışman: PROF. DR. GÜNNUR KOÇAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Güneş Enerjisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Enerji = Energy ; Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu doktora tezi çalışmasında, biyogazın dizel motorlarında çift yakıt sistemi ile kullanımının motor performans ve emisyonları ile motor titreşimlerine etkileri doğalgaz ile mukayeseli olarak incelenmiştir. Ayrıca, biyogazın içeriğindeki H2S'in yanma reaksiyonları neticesinde motor yağında meydana getireceği muhtemel bozulmalar da değerlendirmeye dâhil edilmiştir.
Bu maksatla 2,5 litrelik bir hacme sahip sabit devirli, doğal emişli ve direk püskürtmeli bir dizel motorunun, gaz yakıtların da çevrime dâhil edilebileceği çift yakıt sistemine dönüşümü yapılmıştır. Testler 5 kW, 10 kW, 15 kW, 20 kW ve 
25 kW'lık yük kademelerinde ve 1500 min-1 sabit devirde gerçekleştirilmiştir. Deneyler öncelikle konvansiyonel dizel yakıtı ile tek yakıtlı çalışma koşulunda gerçekleştirilmiştir. Sonrasında ise sırasıyla doğalgaz/dizel ve biyogaz/dizel çift yakıtlı çalışma şartlarında testler tekrarlanmıştır. Testler sonucunda, biyogazın ana yakıt olarak kullanıldığı tüm yük kademelerinde titreşim miktarının azaldığı, gürültü emisyon değerlerinin yaklaşık % 3,5 oranında düşürüldüğü görülmüştür. Yakıt değişimine bağlı olarak motor silindir bloğu, silindir kapağı, egzoz ve emme manifoldu parça sıcaklıklarında kayda değer bir değişim gözlenmemiştir. Biyogazın içeriğindeki CO2 gazı sayesinde egzoz gaz sıcaklığının düşük olduğu görülmüştür. Motor emisyon değerleri açısından yaklaşıldığında, NOx emisyonunda % 50'ye ulaşan bir düşüş meydana gelirken, CO emisyonunun tüm motor yüklerinde arttığı tespit edilmiştir. Enerji tüketim maliyetinde biyogazlı sistemin, diğer yakıt tiplerine göre daha ekonomik olduğu ortaya konulmuştur.

Abstract:
In this study, the effects of biogas on engine performance and emissions and engine vibrations of diesel engines with dual fuel system were investigated in comparison with natural gas. It has also been included in evaluating the deformation of the engine oil due to hydrogen sulfide combustion reactions.
For this purpose, a constant speed, naturally aspirated and direct injection diesel engine with volume of 2,5 liter has been converted into a dual fuel system that can be included in gas fuels. The tests were carried out at load stages of 5 kW, 10 kW, 15 kW, 20 kW and 25 kW and constant speed of 1500 min-1. The experiments were first performed in a single operation condition of the conventional diesel fuel. Subsequently, tests were repeated under natural gas/diesel and biogas/diesel dual fuel operation conditions respectively. As a result of the tests, it was seen that the vibration amount decreased, the noise emission values were reduced by amount 3,5 % in all stages where biogas was used as the main fuel. Depending on fuel or operation system change, there is not significant change was observed in cylinder block, cylinder heat, exhaust and intake manifold temperature. The exhaust gas temperature is measured to be lower because of the CO2 content in the biogas. When approaching from the point view of engine emission values, it was determined that the CO emission increased at all engine loads while a decrease of 50 % in NOx emission occurred. At the cost of energy consumption, the biogas system is found to be more economical than other fuel types.