Lpg ile çalışan taşıtlarda klima soğutma yükünün azaltılması için yeni bir buharlaştırıcı/regülatörün ısıl tasarımı ve analizi
Thermal design and experimental analysis of a new evaporator/regulator to reduce A/C load in LPG powered vehicles
Yazar: ADEM UĞURLU
Danışman: PROF. DR. SEMİHA ÖZTUNA ; PROF. DR. METİN GÜMÜŞ
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Isı eşanjörü =   ; LPG = Liquefied petroleum gas ; LPG sistemleri = LPG systems ; Motorlu taşıtlar = Motor vehicles

Özet:
Sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG) günümüz buji ateşlemeli taşıt motorlarında silindir içerisine genellikle gaz fazında havayla karıştırılarak gönderilmektedir.  Basınç altında sıvı halde bulunan LPG'nin basıncını düşürmek ve gaz haline geçirmek için motorun soğutma suyu ile ısıtılan bir buharlaştırıcı/regülatör (SB/R) kullanılmaktadır. Buharlaştırıcı/regülatörün (B/R) motor soğutma suyu ile ısıtılması LPG'nin soğutucu etkisinin boşa harcanmasına neden olmaktadır. Bu çalışmada, taşıtlardaki klima yükünün de azaltılabilmesi için LPG'nin hava ile ısıtıldığı bir B/R (HB/R) tasarlanmış ve deneysel olarak test edilmiştir. Bu deneyler sonucunda tasarlanan HB/R sisteminin LPG yakıtı kullanabilecek şekilde dönüşümü yapılmış taşıt motorlarında kullanılması durumunda hem LPG'nin motor için gereken duruma şartlandırılabileceği hem de taşıt klima yükünün azaltılabileceği görülmüştür. Deneylerde HB/R giriş çıkışında en yüksek ortalama sıcaklık ve bağıl nem farkı değerleri sırasıyla 5°C ve %34 olarak elde edilmiştir. Ayrıca HB/R sistemi için en yüksek ortalama COP değeri 0,8 olarak bulunmuştur. HB/R sistemi ile LPG'nin soğutma etkisinin ortalama %16'sı havaya aktarılabilmiş ve bu verim değeri için örnek taşıtlarda elde edilebilecek klima tasarrufu en fazla %0,7 olarak hesaplanmıştır. Dünyadaki LPG'li taşıt sayıları dikkate alındığında elde edilebilecek toplam yakıt tüketimi ve zararlı emisyonlardaki azalmanın göz ardı edilemeyecek seviyelerde olduğu açıktır.

Abstract:
Liquefied petroleum gas (LPG) is sent into the cylinder of today's spark ignition vehicle engines often in the gas phase mixed with air. An evaporator/regulator heated by the engine cooling water (SB/R) is used to reduce the pressure and ensure evaporation of LPG being as liquid under pressure. The evaporator/regulator (B/R) is heated by the engine coolant leads to the wasting of refrigerating effect of LPG. In this study, an LPG B/R heated with air (HB/R) is designed and tested experimentally in order to reduce the A/C load of vehicles also. With the result of these experiments, it has been observed that when using the designed HB/R system in vehicle engines converted to be able to use LPG fuel, both LPG can be conditioned to the required state for the engine, and A/C load can be reduced. The highest mean temperature and relative humidity difference values from input and output of HB/R have been obtained respectively as 5 °C and 34% in the experiments. Furthermore, the highest mean COP value for the HB/R system has been found to be 0.8. Average 16% of the refrigerating effect of LPG could be transfered to the air with the HB/R system and the maximum A/C saving can be achieved for this efficiency value in some sample vehicles is calculated as 0.7%. It is clear that the obtainable reductions from the total fuel consumption and harmful emissions are at the levels that can not be ignored considering the number of LPG vehicles in the world.