Yakıt olarak biyodizel-dizel yakıtı karışımlarının kullanıldığı tek silindirli bir dizel motoruna ekserji analizinin uygulanması
Application of exergy analysis to a single cylinder diesel engine fuelled with biodiesel-diesel fuel blends
Yazar: ABDÜLVAHAP ÇAKMAK
Danışman: PROF. DR. ATİLLA BİLGİN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Ekserji = Exergy ; Enerji = Energy

Özet:
Bu çalışmada, yakıt olarak biyodizel-dizel yakıtı karışımlarının kullanıldığı tek silindirli bir dizel motoruna deneysel çalışmandan elde edilmiş veriler kullanılarak ekserji analizi uygulanmıştır. Bu amaçla öncelikle mısır yağından transesterifikasyon yöntemiyle mısır yağı metil esteri üretilmiştir. Ardından dizel yakıtına hacimsel olarak %10, 20 ve 50 oranlarında biyodizel katılarak karışım yakıtları hazırlanmış ve söz konusu karışım yakıtları sırasıyla B10, B20 ve B50 şeklinde adlandırılmıştır. Dizel yakıtı, saf biyodizel ve hazırlanan karışım yakıtlarının bazı yakıt özellikleri belirlenmiştir. Her bir yakıt için tam yükte ve değişik devir sayılarında motor deneyleri yapılmıştır. Motor deneylerinden elde edilen veriler kullanılarak tüm yakıtlar için motorun çalıştığı her bir devir sayısında yakıt enerjisi, yakıt ekserjisi, efektif motor gücü, eksoz ısısı, eksoz ekserjisi, toplam ısı kayıpları, toplam ısı kayıpları ekserjisi, motorda gerçekleşen ekserji yıkımı, birinci ve ikinci yasa verimi hesaplanarak birbiri ile karşılaştırılmıştır. 
Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre enerji ve ekserji analizi açısından biyodizel-dizel yakıtı karışımlarının dizel yakıtına göre daha iyi sonuçlar verdiği belirlenmiştir. En yüksek efektif verim ve ekserji verimi B10 karışım yakıtı kullanılması durumunda 2000 d/dk'da elde edilmiştir. Tüm yakıtlar için minimum ekserji yıkımı da aynı devir sayısında gerçekleşmiştir.

Anahtar Kelimeler: Biyodizel, Biyodizel-dizel yakıtı karışımları, Enerji analizi, Ekserji  analizi, Ekserji yıkımı, Birinci yasa verimi, İkinci yasa verimi

Abstract:
In this study, exergy analysis applied to a single cylinder diesel engine which is fuelled with biodiesel-diesel fuel blends by using experimental data. For this purpose, firstly, corn oil methyl ester was produced via the method of transesterification from corn oil. Then, biodiesel were mixed with diesel fuel by ratios of 10, 20 and 50% by volume and the fuel blends were designated as B10, B20 and B50, respectively. Some fuel properties of the diesel fuel, biodiesel and biodiesel-diesel fuel blends was determined. Each fuel was tested at full load and different engine speeds. Using the experimental data for all the fuels, at each engine speed, fuel energy, fuel exergy, brake power, exhaust heat, exhaust exergy, total heat loss, total heat loss exergy, exergy destroyed in the engine, first law efficiency and second law efficiency were computed and compared with each other.
According to the results of the study, it was determined that the use of biodiesel-diesel fuel blends gave better results than that of the diesel fuel in terms of energy and exergy analysis. Maxsimum effective efficiency and exergy efficiency was determined at 2000 rpm by using B10. Minimum exergy destruction also occurred at the same engine speed for all the test fuels.

Key Words: Biodiesel, Biodiesel-diesel fuel blends, Energy analysis, Exergy analysis  Exergy destruction, First law efficiency, Second law efficiency