Hidrojen ve metan karışımlarının içten yanmalı motorlarda kullanımının deneysel olarak incelenmesi
Experimental investigation of usage of natural gas and methane mixtures in internal combustion engines
Yazar: BARIŞ AÇIKGÖZ
Danışman: YRD. DOÇ. DR. CENK ÇELİK
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Termodinamik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Doğal gaz = Natural gas ; Emisyon = Emission ; Hidrojen = Hydrogen ; Motor performansı = Motor performance ; Motorlar = Motors ; İçten yanmalı motorlar = Internal combustion engines

Özet:
Doğalgaz, içten yanmalı motorlarda yakıt olarak kullanılabilecek önemli alternatif yakıtlardan birisidir. Kolay bulunabilirliği, rezervlerinin petrole göre daha fazla olması, düşük maliyet ve temiz yanma karakteristikleri ile dağıtım sistemlerinin var oluşu doğalgazı son derece elverişli bir alternatif yakıt haline getirmiştir. Bunun yanında önemli bir alternatif yakıt da hidrojendir. Hidrojen yakıt olarak kullanıldığında, fiziksel ve kimyasal özelliklerine bağlı olarak önemli avantajlar sağlamaktadır. Doğalgaz ile hidrojeni belli oranlarda karıştırdığımızda ise doğalgaza göre daha düşük emisyonlu ve daha verimli bir yakıt ortaya çıkmaktadır.Bu tez çalışmasında; farklı yüzde oranlarındaki Hidrojen-Metan karışımlarının içten yanmalı motorlarda alternatif bir yakıt olarak kullanılmasının motor performansına ve emisyonlarına etkileri, yakıtın avantajları ve kullanım zorlukları, motorlarda verimli olarak kullanılabilmesi için yapılması gereken modifikasyonlar anlatılmıştır. Tez çalışması dahilinde dört zamanlı, iki silindirli, su soğutmalı benzinli Lombardini LGW523 motoru, farklı oranlardaki Metan-Hidrojen karışımları (%100 CH4, %10 H2-%90 CH4, %20 H2-%80 CH4 ve %30 H2-%70 CH4) ile tam yük altında test edilmiştir. Motor performansı açısından bakıldığında, karışımlar arasında en yüksek tork ve güç eldesi doğalgazın içine %20 H2 ilavesi ile olmuştur. Karışımdaki hidrojen yüzdesinin artması ile CO ve CO2 azalırken, yanma odasında sıcaklık arttığından dolayı motor çıkışında NOx artmıştır.

Abstract:
Natural gas, can be used as an alternative fuel in internal combustion engines. Easy accessibility, rich reserves, low cost, clean burning characteristics, available distribution lines makes the Natural gas a good clean fuel. Furthermore, Hydrogen is an important alternative and renewable fuel. It has some significant chemical and physical properties. If you mix Hydrogen and Natural gas in some particular percentages the emissions will drop significantly and it will be an efficient fuel for engines.In this paper, performance and emission characteristics of a conventional twin-cylinder, water cooled, four stroke, spark-ignited (SI) Lombardini LGW523 engine that is running with methane-hydrogen blends (%100 CH4, %10 H2-%90 CH4, %20 H2-%80 CH4 and %30 H2-%70 CH4) are investigated experimentally. In terms of engine performance, maximum torque and power values between mixtures are experienced in %20H2 addition to Natural gas. By increasing hydrogen concentration in the mixture, CO and CO2 decreased. NOx increased because of the temperature in the combustion chamber.