Pamuk yağı metil esteri-eurodizel yakıt karışımlarının direkt püskürtmeli bir dizel motorunun yanma, performans ve emisyon karakteristiklerine etkisi

Yıl 2019, , 915 - 928, 23.05.2019

Ahmet Keskin

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.460490

Cited By: 1

Öz

Bu çalışmada, eurodizel yakıtına çeşitli oranlarda pamuk yağı metil esteri ilavesinin, tek silindirli direk püskürtmeli bir dizel motorun yanma, performans ve egzoz emisyonu üzerine etkisi araştırılmıştır.  Deneyler sabit devirde (1500 rpm) farklı yüklerde yapılmıştır. Deneylerde eurodizel yakıtına , % 10, %20 ve %50 pamuk yağı metil esteri ilave edilerek (sırasıyla PYME10, PYME20 ve PYME50 olarak adlandırılan) elde edilen yakıt karışımları kullanılmıştır. Elde edilen yakıtlar tek silindirli, dört zamanlı, hava soğutmalı ve elektrik dinamometresi ile yüklenebilen bir dizel motorunda test edilmiş ve sonuçlar referans eurodizelle karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, pamuk yağı metil ester karışımlarının tutuşma gecikmesinin, pamuk yağı metil esterin düşük setan sayısı nedeniyle eurodizelden daha uzun olduğunu göstermiştir. Maksimum silindir basıncı, tüm motor yükleri için eurodizele kıyasla daha yüksektir. Pamuk yağı metil ester karışımlarının ısı yayılım oranı, uzun tutuşma gecikmesi ve pamuk yağı metil esterin oksijen içeriğinden dolayı eurodizelden daha yüksektir. Eurodizel, yüksek ısıl değeri nedeniyle tüm motor yükleri için pamuk yağı metil ester karışımlarına kıyasla en düşük özgül yakıt tüketimine ve en yüksek ısıl verimliliğe sahiptir. PYME10, PYME20 ve PYME50 karışımları sırasıyla eurodizeli takip etmektedir. Pamuk yağı metil ester ilavesinin, duman koyuluğu ve CO emisyonlarında bir azalmaya neden olurken, NO_x emisyonlarında hafif bir artışa neden olduğu ve HC emisyonlarının ise düşük değerde olduğu gözlenmiştir.

Anahtar Kelimeler

Alternatif yakıtlar, pamuk yağı metil esteri; yanma karakteristikleri; motor performansı; egzoz emisyonları

Kaynakça

• Altun Ş., Öner C., Susam yağının alternatif yakıt olarak dizel motor performans ve motor elemanları üzerindeki etkileri, Teknoloji, 8 (3), 229-236,2005.
• Emiroğlu A.O., Keskin A., High Free Fatty Acid Oils and Biodiesel, 11th International Combustion Symposium, Sarajevo-Bosnia and Herzegovina , June 24-27, 2010.
• Keskin A., Etlik Piliç Kesimhanesi Rendering Yağından Metil Ester Üretimi ve Eurodizelle Karışımlarının Yakıt Özelliklerinin İncelenmesi, 2.Ulusal Biyoyakıtlar Sempozyumu, Samsun-Türkiye, 187-195, 27-30 Eylül, 2016.
• Abdulvahitoğlu A., Tüccar G., Evaluation of watermelon seed biodiesel as an alternative fuel in diesel engines, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 32 (1), 211-216, 2017.
• Celikten I., Arslan, M.A. Investigation of diesel fuel, rape oil and soybean oil methyl esters effects on a direct injection diesel engine performance and emissions, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 23(4), 829-836, 2008.
• Alptekin E., Canakci, M. Determination of some properties of methyl ester and glycerin produced from different feedstocks, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 23(3), 549-556,2008.
• Gülüm M., Bilgin A., Çakmak A., Comparison of optimum reaction parameters of corn oil biodiesels produced by using sodium hydroxide (NaOH) and potassium hydroxide (KOH), Journal of the Faculty of Engineering Architecture of Gazi University, 30 (3), 503-511, 2015.
• Boz N., Calcium oxide based heterogeneous catalyst design for the production of methyl esters from canola oil, Journal of The Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30(4), 641-648, 2015.
• Correia L.M., Saboya R.M.A., de Sousa Campelo N., Cecilia J.A., Rodríguez-Castellón E., Cavalcante C. L., Vieira R.S., Characterization of calcium oxide catalysts from natural sources and their application in the transesterification of sunflower oil,Bioresource Technology, 151, 207-213, 2014.
• Rashed M.M., Kalam M.A., Masjuki H.H., Mofijur M., Rasul M.G., Zulkifli N.W.M. Performance and emission characteristics of a diesel engine fueled with palm, jatropha, and moringa oil methyl ester,Industrial Crops and Products, 79, 70-76, 2016.
• Jaichandar S., Annamalai K., Emission and combustion characteristics of pongamia oil methyl ester and its diesel blends in a CI engine,Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, 37(14), 1473-1478, 2015.
• Balakrishnan K., Olutoye M.A., Hameed B.H., Synthesis of methyl esters from waste cooking oil using construction waste material as solid base catalyst,Bioresource Technology,128, 788-791,2013.
• Behçet R., Oktay H., Çakmak A., Aydin H., Comparison of exhaust emissions of biodiesel–diesel fuel blends produced from animal fats, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 46, 157-165, 2015.
• Alptekin E., Canakci M., Sanli H., Biodiesel production from vegetable oil and waste animal fats in a pilot plant,Waste Management, 34(11), 2146-2154, 2014.
• Keskin A., Gürü M., Altıparmak D., Investigation of 90% blend of tall oil biodiesel fuel with diesel fuel as alternative diesel fuel, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 22(1), 57-63, 2007.
• Çaynak S., Gürü M., Biçer A., Keskin A., İçingür Y., Biodiesel production from pomace oil and improvement of its properties with synthetic manganese additive, Fuel, 88 (3), 534-538, 2009.
• Keskin A., Obtaining of methyl ester from poultry rendering fat and fuel properties of the diesel - ester mixtures, Materials, Methods & Technologies, 10, 668-675, 2016.
• Sezer İ., Therotical investigation of the effects of diesel fuel, biodiesel fuel and their blends on internal combsution engines, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (4) 799-812, 2016.
• Sekmen Y., Şen S., Biodiesel production from anchovy (engraulis encrasicolus) oil and its effect on diesel engine performance and emissions, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 31 (1), 19-27, 2016.
• Sarıdemir S., Albayrak S.,Kanola yağı metil esteri ve karışımlarınınmotor performans ve egzoz emisyonlarına
• olan etkileri, İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 4 (1), 35-46, 2015.
• Azcan N., Danışman A., Pamuk Yağından Transesterifikasyon ile Biyodizel Eldesi, Yedinci Ulusal Kimya Mühendisliği Kongresi, Eskişehir-Türkiye,5-8 Eylül, 2006.
• Eryilmaz T., Yesilyurt M.K., Cesur C., Gokdogan, O., Biodiesel production potential from oil seeds in Turkey,Renewable and Sustainable Energy Reviews, 58, 842-851, 2016.
• Büyükhelvacıgil T., Yağlı tohumlu bitkiler ve bitkisel yağ sektörü. http://www.bysd.org.tr/HaberGoruntule.aspx?ID=174. Yayın tarihi Eylül 8, 2016. Erişim tarihi Nisan 05, 2017.
• Çomu H.N., Dünya ve Türkiye pamuk arz-talep dengesi. http://www.bysd.org.tr/HaberGoruntule.aspx?ID=174. Yayın tarihi Eylül 8, 2016. Erişim tarihi Nisan 05, 2017.
• Dağdelen A., Yüksel Y., Yağlı tohum çeşidi ve transesterifikasyon yöntemlerinin biyoyakıt üretimine ve kalitesine etkileri,Nevşehir Bilim ve Teknoloji Dergisi, 107-117,2016.
• Balaji G., Cheralathan M., Experimental investigation to reduce emissions of CI (compression ignition) engine fuelled with methyl ester of cottonseed oil using antioxidant,International Journal of Ambient Energy, 35(1), 13-19, 2014.
• Rashid U., Anwar F., Knothe G., Evaluation of biodiesel obtained from cottonseed oil,Fuel Processing Technology, 90(9), 1157-1163, 2009.
• Shu Q., Zhang Q., Xu G., Nawaz Z., Wang D., Wang J., Synthesis of biodiesel from cottonseed oil and methanol using a carbon-based solid acid catalyst,Fuel Processing Technology, 90(7), 1002-1008, 2009.
• Aydin H., Bayindir H., Performance and emission analysis of cottonseed oil methyl ester in a diesel engine,Renewable Energy, 35(3), 588-592, 2010.
• Kahraman A., Oğuz H., Solmaz Ö., Effect of cottonseed oil methyl ester on the performance and exhaust emissions of a vehicle/Bir Taşıtın Performans ve Egzoz Emisyonları Üzerine Pamuk Yağı Metil Esterinin Etkisi,International Journal of Automotive Engineering and Technologies, 2 (4), 104-110, 2013.
• Türkcan A., Çanakcı M., Özsezen A.N., Sayın, C., Bir Dizel motorda yanma karakteristiklerinin incelenmesi, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 21, 1-10, 2009.
• Çelik M., Solmaz H., Yücesu H.S., Examination of the effects of n-heptan addition to cotton methyl ester on the engine performance and combustion characteristics, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 30 (3), 361-369, 2015
• Hossain A.K., Ouadi M., Siddiqui S.U., Yang Y., Brammer J., Hornung A., Kay M., Davies P.A., Experimental investigation of performance, emission and combustion characteristics of an indirect injection multi-cylinder CI engine fuelled by blends of de-inking sludge pyrolysis oil with biodiesel, Fuel, 105, 135–142, 2013.
• Shahabuddin M., Liaquat A.M., Masjuki H.H., Kalam M.A., Mofijur M., Ignition delay, combustion and emission characteristics of diesel engine fueled with biodiesel, Renew Sustain Energy Rev, 21, 623–632, 2013.
• Öztürk E., Performance, emissions, combustion and injection characteristics of a diesel engine fuelled with canola oil-hazelnut soapstock biodiesel mixture,Fuel Process Technol, 129, 183–191,2015.
• Can Ö., Combustion characteristics, performance and exhaust emissions of a diesel engine fueled with a waste cooking oil biodiesel mixture, Energy Conversion and Management, 87, 676-686, 2014.
• Canakci M., Combustion characteristics of a turbocharged DI compression ignition engine fueled with petroleum diesel fuels and biodiesel, Bioresour Technol, 98, 1167–1175, 2007.
• Anand K., Sharma R.P., Mehta P.S., Experimental investigations on combustion, performance and emissions characteristics of neat karanji biodiesel and its methanol blend in a diesel engine, Biomass and Bioenergy, 35, 533–541, 2011.
• Zhu R.J., Wang X. B., Miao H.Y., Huang Z.H., Combustion and particulate emission characteristics of a diesel engine fuelled with diesel dimethoxymethane blends, Proc. Inst. Mech. Eng., Journal of Automobile Engineering, 224(4), 521-531, 2010.
• Huang Y., Zhou L., Pan K., Combustion characteristics of a direct injection diesel engine fueled with Fischer-Tropsch diesel, Frontiers Energy Power Engineering in China, 1 (2), 239–244, 2007.
• Doğan O., ÇelikM.B., Özdalyan B., The effect of tire derived fuel/diesel fuel blends utilization on diesel engine performance and emissions, Fuel, 95, 340-346,2012.
• An H., Yang W. M., Maghbouli A., Li J., Chou S.K., Chua K. J., Performance, combustion and emission characteristics of biodiesel derived from waste cooking oils, Applied Energy, 112, 493-499, 2013.