Turboşarjlı bir gemi dizel motoruna farklı pervane kanat açılarına bağlı olarak enerji ve ekserji analizinin uygulanması
Application of energy and exergy analysis due to different angles of propeller blades to a turbocharged diesel engine vessel
Yazar: SERDAR KARACA
Danışman: YRD. DOÇ. DR. BETÜL SARAÇ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Gemi Mühendisliği = Marine Engineering

Özet:
Termodinamiğin birinci kanunu bir sistemin enerjinin miktarının değişmeyeceğini ancak başka enerjilere dönüşebileceğinin vurgularken, ikinci kanun enerjiden ne kadar yararlı iş üretilebileceği hakkında bilgi vermektedir. Sunulan çalışmada bir gemiye ait dizel motorun enerji ve ekserji analizi yapılmıştır. Motor devir sayısı 550 dev/dak'da sabit tutulup, gemi pervane kanatlarının hatve açısı değiştirilerek altı farklı motor yükü elde edilmiştir. Bu motor yüklerinde motora ait su, yağ, hava, egzoz gazı gibi akışkanların basınç, sıcaklık ve debileri ölçülerek, bu değerlerle motora ait soğutma suyu,  yağlama yağı, egzoz gazı gibi sistemlerde hangi oranlarda enerji harcandığı tespit edilmiştir. Motorda oluşan tersinmezlikler nedeniyle yok olan ekserji miktarı hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, egzoz gazlarına geçen yakıt ve hava enerjisi miktarı yaklaşık   %(19-28)'dir. Egzoz gazları hariç yakıt ve hava enerjisinin yaklaşık %(38-58)'i soğutma suyu, yağlama yağı ve diğer kayıplarla atılan toplam ısı enerjisi için kullanılmaktadır. En yüksek motor verimi ise %70 motor yükünde sağlanmıştır. Motor yüklerine bağlı olarak değişmekle birlikte en fazla ekserji akımının %(20-27) değerleri ile egzoz gazlarına ait olduğu görülmüştür. Egzoz gazları hariç soğutma suyu, yağlama yağı ve diğer kayıplar için kullanılan toplam ekserji miktarları ise %(9-15) arasındadır. Ekserji veriminin en yüksek değeri %40 ile %70 motor yükünde hesaplanan sistemde, en fazla ekserji yok oluşu yaklaşık %39'luk değerle %30 motor yükünde tespit edilmiştir.

Abstract:
The first law of thermodynamics emphasizes that the amount of energy of a system cannot be destroyed but can turned into different energy while the second law gives an information of how much of energy can be converted to useful work. In the present study, availability of energy and exergy variations are analyzed for a diesel engine belongs to a vessel. Six different engine loads are obtained by changing vessel's propellers' blade' pitch angle keeping stable engine speed at 550 rpm. By measuring pressure, temperature and flow rate of fluids such as water, oil, air, exhaust gases that belongs to the engine in this engine loads; it is determined that energy was consumed in which proportions on the systems such as cooling water, lubrications oil, exhaust gases that belongs to the engine with this amounts. Because of irreversibilities which forms in the engine, the amount of exergy destruction was calculated. According to the obtained results, fuel and air energy amount which passed to exhaust gases is about (19-28)%. Excluding exhaust gases about (38-58)% of fuel and air energy is used for cooling water, lubrication oil and other losses energy expelled for total heating losses. Maximum engine efficiency is supplied on 70% of engine load. It is seen that the highest exergy flow rate belongs to exhaust gases with    (20-27)%, while changing based on engine loads. Excluding exhaust gases, total exergy amounts used for cooling water, lubrication oil and other losses are about (9-15)%. In the system, the highest exergy efficiency value which is calculated in engine loads with the amount of 40% and 70%, the highest exergy destruction is seen nearly 39% in the engine load 30%.