Dizel/nano parçacık karışımlarının dizel motor performans ve emisyonlarına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of diesel/nano particle blends on diesel engine performance and emissions
Yazar: KARDELEN EKİCİ
Danışman: DOÇ. DR. AYHAN KOCAMAN
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Egzoz emisyonları = Exhaust emissions ; Gümüş nanopartiküller = Silver nanoparticles ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Son yüzyılda, modernizasyon ve endüstriyel devrim nedeniyle otomotiv sektöründe hızlı bir büyüme yaşanmakta ve bu da daha yüksek enerji gereksinimlerine yol açmaktadır. Günümüzde ulaşım sektöründe, dünya ekonomisi gelişirken milyarlarca aracın yollarda seyahat etmesiyle enerji üretimi önemli bir rol oynamaktadır. Motorlar ve güç kazanları, insanların sağlığını ve çevreyi olumsuz etkileyen nitrojen oksitler (NOx), hidrokarbonlar (HC) ve karbonmonoksit (CO) gibi birçok toksik emisyon üretirler. Büyük miktarda enerji üretmek için aşırı dizel yakıt tüketimi, artan kirlilik emisyonlarına yol açar ve bu da küresel ısınmayı, istenmeyen iklim değişikliklerine katkı sunar. Sıkıştırma ateşlemeli motorlarda dizel emisyonlarını azaltmak için yaklaşımlardan biri de, dizel oksidasyon katalizörlerinin ve dizel yakıtlarda nanoparçacıkların kullanılmasıyla yanma özelliklerinin iyileştirilmesi ve emisyonların azaltılma yöntemleridir. Bu çalışmada, farklı (500W- 1000W- 1500W-2000W ve 2500W) motor yüklerinde dizel yakıta katılan 2 farklı 50 ppm seviyesinde AgTiO2 ve AgTiO2MgO nanopartikül karışımlı yakıtın, dizel yakıta göre motor performansı ve emisyon değerleri üzerine etkisi incelenmiştir. Çalışma sonuçlarına göre kümülatif motor yüklerinde kullanılan AgTiO2 partikülünün hem dizel yakıta göre hem de AgTiO2MgO nanopartikül karışımlı yakıta göre, CO2 ve NOx emisyonlarında istatistiksel olarak anlamlı düşüşler sağlamıştır (p<0.05). AgTiO2 yakıt karışımı AgTiO2MgO ve dizel yakıta göre CO2 dönüşümünde sırasıyla %2,33 ve %11,89 oranında artış sağlamıştır. NOx emisyonlarında ise %8,72 ve %35,28 oranında azalma sağlamıştır. AgTiO2 karışımlı dizel yakıtlarda meydana gelen CO ve HC emisyonlarında ise AgTiO2MgO karışımlı yakıttaki bu emisyonlara göre istatistiksel olarak anlamlı fark oluşmasa da %13,89 oranında CO emisyonunu azalttığı belirlenmiştir. Aynı durum HC emisyonunda ise %5,20 oranında azalışa sebep olmuştur. İstatistiksel olarak anlamlı fark oluşturduğu dizel yakıta göre CO2 emisyonunda %33,33, HC emisyonlarında ise %93,43 oranında azalma sağlanmıştır. Bu verilere göre istatistiksel olarak AgTiO2 nanoparçacıklarının dizel yakıt emisyonlarının azaltılmasında ve çevriminde daha etkili olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In the last century, there has been rapid growth in the automotive sector due to modernization and the industrial revolution, leading to higher energy requirements. Nowadays, energy production plays an important role in the transport sector, with billions of vehicles travelling on the roads as the world economy develops. Engines and power boilers produce many toxic emissions such as nitrogen oxides (NOx), hydrocarbons (HC) and carbon monoxide (CO), which adversely affect people's health and the environment. Excessive consumption of diesel fuel to generate large amounts of energy leads to increased pollution emissions, which in turn contribute to global warming and undesirable climate changes. One of the approaches to reduce diesel emissions in compression ignition engines is the use of diesel oxidation catalysts and nanoparticles in diesel fuels to improve combustion properties and reduce emissions. In this study, the effect of two different 50 ppm levels of AgTiO2 and AgTiO2MgO 
 nanoparticle blended fuels added to diesel fuel at different engine loads (500W- 1000W- 1500W-2000W and 2500W) on engine performance and emission values compared to diesel fuel was investigated. According to the results of the study, the AgTiO2 particle used at cumulative engine loads provided statistically significant reductions in CO2 and NOx emissions compared to both diesel fuel and AgTiO2MgO nanoparticle blended fuel (p<0.05). The AgTiO2 fuel blend provided 2.33% and 11.89% increase in CO2 conversion compared to AgTiO2MgO and diesel fuel, respectively. NOx emissions decreased by 8.72% and 35.28%. Although there is no statistically significant difference in CO and HC emissions in AgTiO2 blended diesel fuels compared to these emissions in AgTiO2MgO blended fuel, it has been determined that CO emissions are reduced by 13.89%. The same situation caused a 5.20% decrease in HC emission. The statistically significant difference in CO2 emissions by 33.33% and HC emissions by 93.43%. According to these data, it is statistically determined that AgTiO2 nanoparticles are more effective in reducing and cycling diesel fuel emissions.