Motorin ve aspir biyodizeli karışımlarına ilave edilen bazı katkı maddelerinin yakıt özellikleri, motor performansı ve emisyon değerlerine etkilerinin belirlenmesi
Determination of the effects on fuel properties, engine performance, and emission values of some additives added to diesel and safflower biodiesel mixtures
Yazar: SEDA ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. HAKAN OKYAY MENGEŞ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tarım Makineleri ve Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Bu çalışmada, biyodizel (B100) yakıtı ve hacimsel olarak farklı oranlarda motorin (M100), biyodizel (B) ve n-bütanol (BÜ) veya n-pentanol (P) ihtiva eden alternatif karışım yakıtlarının (motorin/biyodizel/ n-bütanol ve motorin/biyodizel/ n-pentanol), yakıt özelikleri, motor performansı ve egzoz emisyon değerleri referans yakıt motorin (M100) ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Araştırmada ayrıca karışım yakıtlarına 2000 ppm konsantrasyonunda 2-etilhekzil nitrat (EHN) setan iyileştirici katkısı ilave edilerek EHN'nin yakıt özellikleri, motor performansı ve emisyon değerlerine etkileri incelemiştir. Tüm yakıt ve karışımlarına ait motor performansı ve egzoz emisyon testleri, dört silindirli, dört zamanlı ve direkt enjeksiyonlu bir dizel motorda farklı hızlarda ve tam yük koşullarında gerçekleştirilmiştir. 
Araştırma sonuçlarına göre motorin, biyodizel ve karışım yakıtlarına ait yakıt özelliklerinin, biyodizel ve motorin yakıtı standartlarıyla uyum içerisinde olduğu tespit edilmiştir. Bu yakıtlara ait yoğunluk değerleri 0.830 ile 0.8885 kg m-3, kinematik viskoziteleri 2.83 ile 4.57 mm2s-1, ısıl değerleri 40.13 ile 43.4 MJ kg-1, su içerikleri 48.015 ile 499 ppm, setan sayıları 48.8 ile 55.8, bulutlanma, SFTN ve akma noktaları ise sırasıyla -13.9 ile -1.4 ºC, -22 ile  -10 ºC, -15 ile <-20 ºC arasında belirlenmiştir. Tüm yakıt ve karışımlarına ait motor performansı sonuçları değerlendirildiğinde, maksimum motor gücü ve motor torku ile minimum özgül yakıt tüketimi değerleri sırasıyla 84.86 BG (2100 d dak-1), 339.65 Nm (1300 d dak-1) ve 191.37 g BGh-1 (1600 d dak-1) değerleri ile M100 yakıtında gerçekleşmiştir. Karışım yakıtları içerisinde, motor performansı açısından M100 yakıtına en yakın sonuçlar M85B10P5+EHN yakıtından elde edilmiştir. Ayrıca, n-pentanol ihtiva eden karışım yakıtları, n-butanol içeren karışım yakıtlarına göre daha iyi performans sonuçları göstermiştir. Karışım yakıtlarına ait CO, CO2 ve NOx emisyonları motorin yakıtına göre daha düşük değerler gösterirken, HC ve O2 emisyonlarında ise belli oranlarda artışlar olduğu tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, it was evaluated in comparison with the reference fuel diesel (M100) the fuel properties, engine performance, and exhaust emission values of biodiesel  fuel (B100) and alternative blended fuels containing different volumetric amounts of diesel (M100), biodiesel (B100) and n-butanol (BU) or n-pentanol (P) (diesel / biodiesel / n-butanol and diesel / biodiesel / n-pentanol). In addition, in the study, the effects of EHN on fuel properties, engine performance and emission values have been examined by adding 2-ethylhexyl nitrate (EHN) cetane improver additive to mixture fuels at a concentration of 2000 ppm. Engine performance and exhaust emission tests of all fuels and mixtures were carried out in a four-cylinder, four-stroke, and direct injection diesel engine at different speeds and full load conditions. 
According to the results of the research, it has been determined that the fuel properties of diesel, biodiesel, and blended fuels comply with biodiesel and diesel fuel standards. Density values of these fuels were determined between 0.830 to 0.8885 kg m-3, kinematic viscosities 2.83 and 4.57 mm2s-1, thermal values 40.13 and 43.4 MJ kg-1, water content 48.015 and 499 ppm, cetane numbers 48.8 and 55.8, cloud point, cold filter plugging point, and pour point -13.9 and -1.4 ºC, -22 and -10 ºC, -15 and <-20 C, respectively. When the engine performance results for all fuels and blends were evaluated, the maximum engine power, engine torque and the minimum specific fuel consumption were realized in M100 fuel with values of respectively 84.86 HP (2100 min-1), 339.65 Nm (1300 min-1) and 191.37 g BGh-1 (1600 min-1). Among the blended fuels, the closest results to M100 fuel in terms of engine performance were obtained from M85B10P5 + EHN fuel. Besides, mixed fuels containing n-pentanol showed better performance results than blended fuels containing n-butanol. While CO, CO2, and NOx emissions of blended fuels show lower values compared to diesel fuel, it has been determined that there are certain rates of increases in HC and O2 emissions.