Hidrojen ve su buharı enjeksiyonunun dizel motor performans ve egzoz emisyonlarına etkilerinin deneysel olarak araştırılması
An experimental investigation of the effects of hydrogen and water steam injection on diesel                          engine performance and exhaust emissions
Yazar: ZAFER AKBALIK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ORHAN ARPA
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Günümüzde içten yanmalı motorlarda kullanılan fosil kökenli yakıtların hızla tükenmekte olması ve bu yakıtların yanması sonucu oluşan zararlı egzoz gazlarının çevreyi kirletmeleri içten yanmalı motorlarda alternatif yakıt arayışlarını hızlandırmıştır. Bu kapsamda dizel motorlarından kaynaklanan egzoz emisyonlarını azaltmak amacıyla  sabit debiyle motorin-hidrojen-su buharı karışımlarının motor performans, yanma ve emisyon karakteristikleri deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel çalışma tek silindirli, dört zamanlı, su soğutmalı Antor marka 4LD 820 LY3 model dizel motorunda gerçekleştirilmiştir. Yakıt karışımları farklı yük ve devir altında test edilmiştir. Dizel motorlarda hidrojen enjeksiyonu, alev hızının yüksek olmasından dolayı ideale yakın bir yanmanın oluşmasını sağladığından motor momenti ve motor gücünde artış görülmüştür. Hidrojen, su buharı ve hidrojen+su buharı enjeksiyonuyla maksimum motor momenti standart motorin verilerine göre sırasıyla 1500, 1000 ve 2500 d/dk'da %3.18, %0.35, %0.22 artış göstermiştir. Maksimum motor gücü ise aynı şartlarda tüm hidrojen ve su buharı enjeksiyonuyla 2000 d/dk'da sırasıyla %3.48, %3.63 artış göstermiştir. ÖYT'de  hidrojen enjeksiyonuyla düşüş, su buharı ve hidrojen+su buharı enjeksiyonyla bir miktar artış görülmüştür. En düşük ÖYT 1500 d/dk'da 307.17 g/kW.h olarak standart motorin verilerine göre %0.15 azalmıştır. En düşük CO, HC ve NOx sırasıyla hidrojen enjeksiyonuyla  2500 d/dk'da 900.5 ppm, su buharı enjeksiyonuyla 2500 d/dk' 146 ppm ve hidrojen enjeksiyonuyla 2500 d/dk'da 459.5 ppm olarak elde edilmiştir.

Abstract:
Accelerated search for alternative fuels in internal combustion engines are being carried out due to the fact that  fossil fuels used today are rapidly depleted and pollute the environment. In this context, the engine performance, combustion and emission characteristics of diesel-hydrogen-water vapor mixtures having different percentages were investigated experimentally mainly focusing on reducing exhaust emissions from diesel engines. Experimental study was carried out in the Antor 4LD 820 LY3 diesel engine with single cylinder, four stroke, water cooled. Fuel mixtures were tested under different loads and speeds. Hydrogen injection in diesel engines has caused an increase in the engine torque and engine power as a result of the flame velocity, which provides more complete combustion. Hydrogen, water vapor and hydrogen + water vapor injection increased engine torque according to the standard diesel data at 1500, 1000 and 2500 rpm 3.18%, 0.35%, 0.22% respectively. Maximum engine power increased by 3.48% and 3.63% at 2000 rpm with all hydrogen and water vapor injection under the same conditions. Specific fuel consumption decreased with hydrogen injection, with water vapor and with hydrogen + water vapor injection slightly increased. The lowest TAT decreased by 0.15% according to standard diesel data at 307.17 g / kW.h at 1500 rpm. The lowest BSFC at 307.17 g / kW.h at 1500 rpm decreased by 0.15% compared to standard diesel data. The lowest CO, HC and NOx were obtained as 900.5 ppm at 2500 rpm with hydrogen injection, 2500 rpm at 146 ppm with water vapor injection and 459.5 ppm at 2500 rpm with hydrogen injection respectively