Cynara cardunculus'dan biyoyakıt üretimi ve üretilen yakıtın farklı karışımlarının motor performansına etkisinin incelenmesi
Production of biofuels from Cynara cardunculus and investigation of the effect of different mixtures of fuel on engine performance
Yazar: HÜSEYİN KÖSE
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA ACAROĞLU
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Makine Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada ülkemizde ve dünyada insanların gıda olarak kullanmadığı, su ihtiyacının az olması, veriminin yüksek olması ve ülkemizde tarım dışı arazilerde bile yetiştirilebilmesi nedeniyle sürdürülebilirlik noktasında oldukça büyük öneme sahip, bir C4 enerji bitkisi olan Cynara cardunculus bitkisinin tohumlarındaki yağdan biyodizel üretimi, üretilen biyodizelin farklı yakıt karışımlarında motor performansları araştırılmıştır. Bu amaçla biyodizel üretimi için bilinen klasik transesterifikasyon yönteminden farklı olarak, titrasyon aşamalarında kullanılacak alkol ve katalizör miktarı tayin edilmiş ve yine bilinen yöntemlerin dışında bir yıkama, kurutma fazı ile biyodizel üretimi gerçekleştirilmiştir. Yine ülkemiz için büyük bir potansiyel arz eden ve kırsal kesimin kalkınmasında önemli olan biyoetanolün farklı oranlarda dizel yakıtı ve biyodizel ile karıştırılarak dizel araçta kullanımı sonuçları ortaya konmuştur.
Motor denemelerinde modifiye edilmiş, 4 silindirli, turboşarjlı, ve common railli direk enjeksiyonlu bir sıkıştırma ile ateşlemeli (CI) motorda farklı oranlarda dizel, biyodizel ve hidrojen yakıt karışımlarının motor performans, emisyon ve yanma karakteristiklerine etkileri araştırılmıştır. Yakıt
olarak, dizel (D100), biyodizel (B100), biyodizel-dizel-hidrojen (B7H2.5), biyodizel-hidrojen (B100H2.5) dizel-hidrojen (D100H2.5), dizel-biyodizel-biyoetanol (B5E5-B7E5) ve biyodizel-dizel (B5-
B7) yakıt ve karışımları kullanılmıştır. Testler tam yükte farklı motor devirlerinde yapılmıştır.
Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda; maksimum motor gücü (45.23 kW) ve torku (169.82 Nm) B7H2.5 yakıt karışımımda elde elde edilirken en yüksek termik verim B100H2.5 yakıt karışımında elde edilmiştir. En düşük ÖYT 2000 dev/dak.'da 217g/kWh olarak D100 yakıtında elde edilmiştir. B5 ve
B7 karışımlarında benzer değerler elde edilmiştir. Maksimum silindir basınç değeri 3000 dev/dak'da
103.2 bar ile B5E5 yakıt karışımında elde edilirken elde edilmiştir. Maksimum ısı salınımı oranı 2000 dev/dak. ve 3000 dev/ dak. sırasıyla 524 kJ/m3 deg ve 602.4 kJ/m3 deg ile B7E5 yakıtında elde edilmiştir.

Abstract:
In this study, the production of oil biodiesel from seeds of Cynara cardunculus plant, which is a
C4 energy plant, which does not use people as food, low water requirement, high yield and can be grown even in non-agricultural land in our country, engine performances were investigated. For this purpose, unlike the conventional transesterification method known for biodiesel production, the amount of alcohol and catalyst to be used in the titration steps was determined and biodiesel production was carried out with a washing and drying phase other than the known methods. Again, the bioethanol, which has great potential for our country and which is important for the development of rural areas, is mixed with diesel fuel and biodiesel at different ratios and its results are revealed in diesel vehicles.
In the present study, the effects of biodiesel-diesel, biodiesel-hydrogen, and diesel-hydrogen fuel
blends on engine performance, emissions, and combustion characteristics were investigated in a modified 4-cylinder, turbocharged, common rail direct injection, and compression ignition (CI) engine. Diesel (D100), biodiesel (B100), and biodiesel-diesel-hydrogen (B7H2.5), biodiesel-hydrogen (B100H2.5), diesel-hydrogen (D100H2.5) diesel-biodiesel-bioethanol (B5E5-B7E5) and diesel-biodiesel (B5-B7) fuel and blends were used. The tests were carried out under full load conditions and at different engine speeds.
Experimental results showed that while maximum engine power (45.23 kW) and maximum engine torque (169.82 Nm) were obtained with B7H2.5, the highest thermal efficiency were achieved with B100H2.5 fuel mixture. The lowest specific fuel consumption was obtained as 217g/kWh at 2000 rpm with D100. Similar values were obtained with B5 and B7 mixtures. Maximum cylinder pressure was measured as 103.2 bar with B5E5 at 3000 rpm. Maximum heat release rates were obtained with D100 at 2000 rpm and 3000 rpm as 524 kJ/m3 deg. and 602.4 kJ/m3 deg., respectively.