Atık ekmekten üretilen biyoetanol kullanan otto motorun performans, emisyon ve yanma karakteristiği yönünden termoekonomik incelenmesi
Thermo economic investigation of an otto engine using bi̇yoethanol produced from waste bread in terms of performance, emissions and combustion characteristics
Yazar: BAHAR SAYIN KUL
Danışman: PROF. DR. MURAT CİNİVİZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında, atık ekmek biyoetanolü-benzin karışımları (E5e, E10e, E15e, E85e, E100e) ve şeker pancarı biyoetanolü-benzin karışımları (E5, E10, E15, E85, E100) tek silindirli, dört zamanlı bir buji ateşlemeli motorda test edilmiştir. Motor testleri sıkıştırma oranı 7 ve ateşleme avansı -25 °KMA ve maksimum tork devri olan 2500 rpm'de farklı motor yüklerinde (2, 2.5, 3, 3.5, 4Nm) gerçekleştirilmiştir. Yakıt karışımları benzinle karşılaştırmalı biçimde yanma davranışı, motor performansı, egzoz emisyonları, termodinamik ve termoekonomik analizler açısından değerlendirilmiştir. Yanma analizi, biyoetanol ilaveli yakıtların genellikle benzine nazaran daha düşük silindir basınçları ve daha yüksek ısı salım hızlarına neden olduğunu göstermiştir. Termal verim maksimum değerlerini motorun 4 Nm yük altında E0, E100 ve E100e (sırasıyla %13.2, %17.1 ve %16.1) yakıtları ile çalıştırılması durumunda almıştır. Her iki biyoetanolün benzine ilavesinin egzoz emisyonları bakımından yüksek O2, CO2, NOx ve düşük CO, HC salımına neden olduğu görülmüştür. Şeker pancarı ve atık ekmek biyoetanolü ilaveli yakıtlar kendi aralarında değerlendirildiğinde, termodinamik açıdan hem kayıp akımlarının daha az olması hem de yakıt enerjisinin ve yakıt ekserjisinin fren gücüne dönüşme oranının fazla olması bakımından en optimum iki yakıtın E100 ve E100e olduğu tespit edilmiştir. E100 için benzine kıyasla %8.13 daha az olan yakıt maliyeti, E100e için %21.57 oranı ile belirgin şekilde artmıştr.

Abstract:
In this thesis, waste bread bioethanol-gasoline blends (E5e, E10e, E15e, E85e, E100e) and sugar beet bioethanol-gasoline blends (E5, E10, E15, E85, E100) were tested in a single-cylinder, four-stroke spark ignition engine. Engine tests were carried out at different engine loads (2, 2.5, 3, 3.5, 4Nm) while the compression ratio was 7 and the ignition advance was -25 ° KMA and engine speed was 2500 rpm, corresponding to the maximum torque. Fuel blends were evaluated in terms of combustion behavior, engine performance, exhaust emissions, thermodynamic and thermoeconomic analysis in comparison with gasoline. Combustion analysis has shown that fuels with added bioethanol generally cause lower cylinder pressures and higher heat release rates than gasoline. Thermal efficiency has taken its maximum values when the engine is operated under 4 Nm load with E0, E100 and E100e (13.2%, 17.1% and 16.1% respectively). The addition of both bioethanol to gasoline has been shown to cause high O2, CO2, NOx and low CO, HC emissions in terms of exhaust emissions. Thermodynamically, it is determined that the most optimum fuels are E100 and E100e in terms of having less loss rates and high rate of conversion of fuel energy and exergy to brake power when sugar beet bioethanol and waste bread bioethanol supplemented fuels are evaluated among themselves. The fuel cost, which was 8.13% lower for E100 compared to gasoline, increased significantly with 21.57% for E100e.