Bir dizel motorda biyodizel, dizel ve etenolün motor performansına etkilerinin incelenmesi
Study of effects of biodiesel,diesel and ethanol on engine performance in a diesel engine
Yazar: HALİL ALAKEL
Danışman: DOÇ. DR. ALİ KOÇ
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Dünyanın giderek sanayilesmesi ve motorlu araçlarla donatılması petrol kökenliyakıtlara talebin çok fazla artmasına yol açmıstır. Petrol tabanlı yakıtlar kısıtlırezervlerden elde edilmektedir. Bu kısıtlı kaynaklar dünyanın belirli bölgelerindeyogunlasmıstır. Bu yüzden, bu kaynaklara sahip olmayan ülkeler, temelde ham petrolithalatından kaynaklanan enerji/döviz kriziyle karsılasırlar. Bu nedenle, ülkede var olanalkol, bitkisel yag kaynaklarından üretilebilen alternatif yakıt olarak biyodizeli dearamak gereklidir.Bu tez, bitkisel soya yagı metil esterinden ele edilmis biyodizel, dizel ve sırasıile % 5, %10, %15 ve %20 oranında etenolün hacimsel olarak karısımlarıolusturulmustur. Karısım hazırlama asamasında % 99,5 ve % 99,8 olmak üzere iki farklısaflıkta etanol denenmistir. % 99,5 saflıkta etanol içeren karısımlarda faz ayrısımıolusması nedeniyle deneysel çalısmada % 99,8 saflıkta etanol ile çalısılmıstır.Hazırlanan karısımların yakıt analizleri yapılarak dizel motorunda performansınaetkilerinin deneysel incelemesi üzerine yogunlasmıstır. Elde edilen verilere göre, her üçyakıtın degisik motor devirlerinde performans degisimleri elde edilmis ve birbirleriylekarsılastırılmıstır. Ayrıca bu konuda dünyada yapılan arastırmalar incelenerekçalısmalar gözden geçirilmistir.Sabit etanol oranlarında karısımların dizel miktarının azaltılarak biyodizelinarttırılması ile birlikte viskozitesinin, yogunlugunun, setan indeksinin arttıgı, ısıldegerinin ve akma noktasının düstügü tespit edilmistir. Setan sayısı % 15 etanol oranınakadar artarken % 20 etanol miktarından itibaren düsmeye basladıgı tespit edilmistir.Yakıt karısımlarının motor devrine göre efektif tork, % 5, % 10 ve % 15 etanoliçeren karısımların tork degisimi motorinin tork degerine çok yakın çıktıgı tespitedilmistir. Hatta bazı zaman kısmen de olsa bir miktar artıs oldugu tespit edilmistir..Motor torkundaki artıs % 1 ile % 2,5 arasında olmustur. Etanol miktarı % 20 olankarısımların motor torkunda azalma bariz bir sekilde görülmeye baslanmıstır. Efektifgüç, bütün karısımlarda motorinin güç degerine göre çok az düsse de yakın çıktıgıtespit edilmistir. Karısımlar içerisindeki dizele göre düsük alt ısıl degere sahip olan soyabiyodizeli ve etanol oranı arttıkça özgül yakıt tüketimi ve toplam yakıt tüketimmiktarının arttıgı görülmüstür. Aynı motor devri ve sabit orandaki etanol miktarıdikkate alındıgında karısımlarda ortalama % 5 ile % 10,5 arasında fren termikverimliliginin arttıgı tespit edilmistir. Biyodizel ve dizel yakıtında oldugu gibikarısımlarda da artan motor devriyle birlikte egsoz gazı sıcaklıklarının yükseldigigörülmektedir. Karısımların egsoz gazı ile atılan ısı miktarında etanol ve soya biyodizelimiktarının artması ile birlikte motorun yüksek devirlerinde dizele göre % 1 ile % 11oranında azalma oldugu, maksimum torkun elde edildigi devirle düsük devir aralıgında% 5,5 ile % 9 aralıgında artıs gerçeklesmistir. Karısımlar içerisinde etanol miktarı % 15seviyesine çıktıgında motorda vuruntulu çalısmanın basladıgı ve % 20 seviyesindegiderek arttıgı tespit edilmistir. Bütün veriler göz önüne alındıgında hazırlanan yakıtlariçerisinde en iyi sonuçlar % 75 dizel, % 15 biyodizel ve % 10 etanol içeren 6 nolukarısım oldugu sonucuna varılmıstır.Yapılan bu çalısmaların motor vuruntunun önlenmesi için karısımlara setansayısı yükseltici kimyasallar katılarak iyilestirilebilecegi ve oksijence zengin olan soyabiyodizeli ve dizelin emisyon performansları tespiti için çalısma yapılabilecegiönerilmistir.2008, 96 SayfaAnahtar Kelimeler: Biyodizel, Dizel, Etanol, Motor Performansı

Abstract:
The gradually industrialization and motorization of the world resulted inimmensely rise of demand of petroleum oriented fuels. Petroleum-based fuels areobtained from limited reserves. These limited reserves are intensify on particular placesin the world. Thus, countries which have not these reserves, face energy/foreignexchange crisis primarily due to the import of crude petroleum. Hence, it is neccessaryto look for biodiesel as an alternative fuel which can be produced from resources ofalcohol, vegetable oils which are locally available in the country.In this study, biodiesel which is produced from vegetative soya bean oil methylester, diesel and 5%, 10%, 15%, and 20% of ethanol respectively are volumetricblended. Two discrete levels of purity, 99.5% and 99.8%, were experimented in thestage of preparation of the blend. In the experimental study, ethanol with purity 99.8%was used because of the phase decomposition of blends which has ethanol with 99.5%purity. Fuel properties of prepared blends was analysed and focused on experimentalstudy of effects of the fuel on diesel engine performance. According to the acquiredinformation, performance change of each of three fuels in different engine cycle areobtained and compared. Additionally, studies on this subject in the world were analyzedand the study was revised.In constant ethanol rates, increase of biodisel with the raise of diesel portion ofblends, it is determined that viscosity, density, cetane index increased and thermal valueand yield point decreased. It is observed that cetane number increased until 15% ethanolrate, after 20% ethanol rate it started to decrease.It is determined that torque change of blends which have 5%, 10%, and 15% ofethanol is highly close by of diesel. In fact, sometimes a small amount of increase wasobserved. The increase in motor torque was between 1% and 2,5%. Reduction in enginetorque of blends which have 20% of ethanol was obviously seen. Effective power,although is slighly lower than diesel?s power, it determined to be close. The higher therate of soya bean biodisel and ethanol which have lower sub thermal value compared todiesel is increased, the more specific fuel consumption and total fuel consumption isincreased. Considering the same engine cycle and constant rate of ethanol, it isdetermined that average between 5% and 10.5% brake thermal efficiency increased. It isseen that exhaust gas temperature raised due to the increase of engine cycle with blendslikely how it is with biodiesel and diesel fuel. In high rate of engine cycle rates, with theincrease of soya bean and ethanol rate of blends, the amount of heat which is thrownwith exhaust gas decreased between 1% and 11%, between low rate of engine cycle andthe cycle which produces maximum torque it increased between 5.5% and 9%. It isdetermined that, when ethanol rate in blends increased to 15% level, engine detonationoccurs and in 20% level it increases. Considering these data, No. 6 blend which includes75% diesel, 15% biodiesel and 10% ethanol has the best results among others.It is proposed that chemicals which increase the cetane number in order toprevent engine detonation can be added to blends, soyabean biodiesel and diesel whichis rich of oxygen can be used to determine emition performance.2008, 96 pagesKeywords: Biodiesel, diesel, ethanol, engine performance