Dietil eter/biyoetanol kullanılan bir dizel motorunda yanma ve egzoz oluşumunun sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of combustion and exhaust formation in a diesel engine using di̇ethyl ether/bioethanol
Yazar: FIRAT GÜCER
Danışman: DOÇ. DR. İLKER TEMİZER ; DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER CİHAN
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Enerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Enerji = Energy
Dizin: Biyoetanol = Bioethanol ; Dietil eter = Diethyl ether ; Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD)

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında motorin, biyoetanol ve dietil eter yakıtlarının kullanıldığı tek silindirli-direkt püskürtmeli dizel bir motorda püskürtme, yanma ve egzoz süreçleri incelenmiştir. Deneysel ve sayısal çalışmalarda, ANTOR 3 LD 510 dizel motoru referans alınmıştır. Deneysel çalışmada, sayısal çalışmalara referans oluşturması bakımından %100 motorin yakıtı kullanılmıştır. Deneysel çalışmalar, Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Otomotiv Mühendisliği Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. Sayısal çalışmalarda ise, %100 motorin (D100), hacimsel olarak %90 motorin-%10 etanol karışımı (D90E10), %80 motorin-%20 etanol karışımı (D80E20), %85 motorin-%15 etanol-%5 dietil eter karışımı (D85E10DEE5) ve %80 motorin-%10 etanol-%10 dietil eter karışımı (D80E10DEE10) seçilmiştir. Böylece, motorda farklı karışım yakıtlarının Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yardımıyla sayısal modellemesi gerçekleştirilmiştir. AVL FIRE programında yapılan sayısal analizlerde, motorun yapısal özellikleri üzerinde herhangi bir değişiklik yapılmadan, sadece kullanılan yakıt türü değiştirilmiştir. Çalışmada püskürtme modeli olarak WAWE model, türbülans modeli k-zeta-f model ve yanma modeli olarak EFCM-3Z model kullanılmıştır. NO emisyonları için Extended Zeldovich model, is emisyonlarının analizi için ise Kinetic model kullanılmıştır. Deneysel ve sayısal sonuçlar karşılaştırıldığında, silindir içi indikatör eğrilerinin birbirlerine yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. Farklı yakıtların kullanıldığı sayısal analizlerde ise, dietil eter ve etanol karışımlı motor analizlerinde NO ve CO2 emisyonlarında düşüşler görülse de is emisyonlarında artış tespit edilmiştir. Yanma odasında oluşan püskürtme/sıcaklık dağılımları incelendiğinde, en fazla sıcaklık düşüşünün D80E10DEE10 yakıtlı çalışmada gerçekleştiği görülmüştür.

Abstract:
In this thesis, the injection, combustion and exhaust processes of a single-cylinder-direct injection diesel engine using diesel, bioethanol and diethyl ether fuels were investigated. In experimental and numerical studies, it was referenced the ANTOR 3 LD 510 diesel engine. In the experimental study, 100% diesel fuel was used as a reference to the numerical studies. Experimental studies were carried out in Sivas Cumhuriyet University, Faculty of Technology, Automotive Engineering Laboratory. In numerical studies, 100% diesel fuel (D100), 90% diesel fuel-10% ethanol mixture (D90E10) by volume, 80% diesel fuel-20% ethanol mixture (D80E20), 85% diesel fuel-15% ethanol-5% diethyl ether mixture (D85E10DEE5) and 80% diesel-10% ethanol-10% diethyl ether mixture (D80E10DEE10) were selected. Thus, numerical modeling of different mixture fuels in the engine was carried out with the help of Computational Fluid Dynamics (CFD). In the numerical analysis carried out in the AVL FIRE program, only the type of fuel used was changed without any changes to the structural characteristics of the engine. In the study, the WAWE model, the turbulence model, the k-zeta-f model and the EFCM-3Z model were used as the spray model. The Extended Zeldovich model was used for NO emissions, and the Kinetic model was used for the analysis of soot emissions. When the experimental and numerical results were compared, it was seen that the in-cylinder indicator curves gave results close to each other. In numerical analyzes using different fuels, diethyl ether and ethanol mixture engine analyzes showed decreases in NO and CO2 emissions, but an increase in soot emissions was detected. When the spray/temperature distributions formed in the combustion chamber were examined, it is seen that the temperature drop occurred in the D80E10DEE10-fueled study.