T.C.

DÜZCE ÜNİVERSİTESİ REKTÖRLÜĞÜ

Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü

Sıra No PROJE SONUÇ RAPORU BİLGİ FORMU
1  Proje No :   2020.07.04.1097
2  Projenin Adı :   Hibrit Nanopartikül İlavesinin Bir Dizel Motorun Performans, Yanma ve Emisyon Karakteristiklerine Etkilerinin İncelenmesi
3  Projenin İlgili Olduğu Alan Adı :   Mühendislik Araştırma Projesi (MAP)
4  Proje Yürütücüsü :   Prof. Dr. Suat SARIDEMİR
5  Proje Yürütücüsü E-posta :   suatsaridemir@duzce.edu.tr
7  Proje Araştırıcıları :  Doktora Öğrencisi Ümit Ağbulut
 
8  Projenin Başlama ve Bitiş Tarihi :   13.07.2020
  13.07.2021
9  Proje Süresi :   12
10  Ek Süre :   0
11  Ek Ödenek :   0,00
12  Projenin Bütçesi :   24.990,57
13  Toplam Harcama :   23.609,75
14  İşbirliği Yapılan Kuruluş :   İşbirliği yapılan kuruluş bulunmamaktadır.
15  İşbirliği Yapılan Kuruluşun Desteği :   İşbirliği yapılan kuruluş bulunmamaktadır.
16  Projenin Amacı:  Proje kapsamında; Hibrit Nanopartikül ilavesinin tek silindirli, dört zamanlı, direkt püskürtmeli ve hava soğutmalı bir dizel motorun performans ve emisyon değerlerine olan etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler, 2400 d/d sabit motor devrinde ve farklı motor yükleri altında (3, 6, 9, and 12 Nm) gerçekleştirilmiştir. Deneylerde, referans veri olarak modifiye edilmemiş dizel yakıt kullanılmıştir. Bilindiği üzere, katıların termal özellikleri, sıvılardan ve sıvıların termal özellikleri ise gazlardan daha iyi sonuçlar sunmaktadır. Bu sebeple, nanopartikül takviyeli test yakıtlarının ısıl özellikleri iyileşmiştir. Çalışmada, literatürde sıklıkla kullanılmış nano partiküller (Al2O3, TiO2, SiO2, CuO, ZnO ve MgO) tercih edilmiştir. Ayrıca, literatürde yapıldığına henüz rastlanmamış olan hibrit (karma) nanopartiküllerin de bu çalışma ile yakıt içerisine ilave edilmiştir. Bu çalışma, aynı zamanda yakıt içerisine ilave edilen hibrit nanopartiküllerin içten yanmalı bir motorda meydana getirdiği değişiklikleri irdeleyen ilk çalışma olma özelliğine de sahiptir. Bu sebeple, proje çalışmasının ve çıktılarının literatürde kendinden sonraki çalışmalara ışık tutma ve yön verme potansiyeline sahip olacağı düşünülmektedir. Çalışma sonucunda, test edilen tüm yakıt tipleri için yakıta ve motor yüküne bağlı olarak yanma, performans ve emisyon gibi özelliklerde meydana gelen değişiklikler deneysel olarak incelenmiştir.
17  Projenin Çıktıları:  Nanopartikül kullanımın dizel yakıtın ısıl değerini, setan sayısını ve viskozitesini artırdığı gözlemlenmiştir. Test motoru nanopartikül takviye edilmiş test yakıtları ile çalıştırıldığında, motorun yanma, performans ve emisyon karakteristiklerinde önemli oranlarda iyileşmeler saptanmıştır. Nanopartikül takviyesi ile, tutuşma gecikmesi sürelerinin yüzde4,20 ile yüzde13,75 aralığında kısaldığı görülmüştür. Ayrıca, nanopartiküllerin katalizör görevi üstlenip yanma süreci boyunca kimyasal reaksiyonları hızlandırması sayesinde ortalama yanma sürelerinde yüzde6,93’ten yüzde11,73’e kadar kısalmalar saptanmıştır. Tüm test yakıtları arasında, en kısa yanma süresi CuO-Al2O3 hibrit nanopartikül kullanılan yakıtta elde edilmiştir. Öte yandan, frenleme özgül yakıt tüketimi (ÖYT) ve ısıl verim (IV), tüm nanopartikül içerikli test yakıtlarında gelişme göstermiştir. ÖYT değerinde en büyük düşüş, yanma süresinin de en kısa sürdüğü CuOAl2O3 hibrit test yakıtı ile yüzde11,08 oranında gözlemlenirken, aynı test yakıtı için ısıl verim de yüzde6,57 oranında artmıştır. Yanma sürelerinin kısalması, üstün ısı iletim kabiliyetleri, geniş yüzey/hacim oranı ve gelişen motor performansı, nanopartikül içerikli test yakıtlarında daha düşük egzoz gazı sıcaklığı ve daha düşük NOx emisyonlarını tetiklemiştir. Nanopartikül ilavesi ile birlikte NOx emisyonları için hesaplanan düşüş oranı yüzde8,5 ile yüzde25,8 aralığında değişmiştir. Ayrıca, CO ve HC gibi eksik yanma ürünlerinde de tüm nanopartikül içerikli test yakıtlarında önemli seviyelerde düşüşler gözlemlenmiştir. CO emisyonundaki ortalama düşüş yüzde18,7 ile yüzde34,4 aralığında iken bu oran HC emisyonları için yüzde4,2 ile 20,3 aralığında kalmıştır. Tüm sonuçlar bir arada düşünüldüğünde ise, geleneksel dizel yakıt ile birlikte nanopartiküllerin kullanımı hem enerji verimliliği hem de çevresel hususlar açısından oldukça umut verici sonuçlar sunmaktadır. Ayrıca, hibrit nanopartikül kullanımı ile birlikte motor karakteristikleri üzerindeki iyileşmelerin mono nanopartikül kullanımına göre genelde daha iyi sonuçlar verdiği de gözlemlenmiştir.
18  Proje Çıktılarının Bilime ve Uygulamaya Aktarılması:  Proje kapsamında, üç farklı nanopartikül (Al2O3, CuO ve bN) mono ve hibrit formlarda 250, 500 ve 1000 ppm kütlesel oranlarında geleneksel dizel yakıt ile ultrasonikasyon yönteminde karıştırılmıştır. Deneyler tek silindirli bir dizel motorda 2400 rpm sabit motor devrinde ve 3, 6, 9, 12 Nm motor yüklerinde gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmadan elde edilen çıktılar kısaca aşağıda verilmiştir: Nanopartikül takviyesi ile birlikte yakıtların fiziksel ve kimyasal özellikleri önemli oranda değişmiştir. Nanopartikül dozajına da bağlı olarak nanopartikül takviye edilen test yakıtlarında viskozite, ısıl değer ve setan sayısı gibi önemli yakıt özelliklerinde artışlar tespit edilmiştir. Nanopartiküllerin bulk yoğunluklarının geleneksel hidrokarbon yakıtlardan oldukça yüksek olması sebebiyle yakıt içerisindeki nanopartiküller zamanla çökmektedir. Nanopartiküllerin üstün özelliklerinden uzun süreli faydalanabilmesi için yakıt içerisinde askıda konumda iken kullanmak gerekmektedir. Nanopartikül takviye edilen test yakıtlarında setan sayıları yükselmiştir. Yükselen setan değeri sayesinde nanopartikül içerikli test yakıtlarında tutuşması için gerekli olan buharlaşma gizli ısısı ihtiyacı düşük seviyelerdedir. Bu sebeple, yakıtların tutuşma gecikmesi için beklenen süre nanopartikül eklenmesi ile birlikte kısalmıştır. Nanopartiküllerin üstün termal özellikleri yanma anında ısı transfer hızını artırmaktadır. Ayrıca, nanopartiküllerin yüksek enerji yoğunlukları sebebiyle özgül yakıt tüketimleri azalmış ve D100 referans test yakıtına kıyasla aynı motor yüküne ulaşmak için daha az miktarda yakıt yakılmıştır. Bu nedenle, silindir içi sıcaklık ve buna bağlı olarak egzoz gazı sıcaklığı ve NOx emisyonlarında önemli seviyelerde düşüşler gözlemlenmiştir. Motor yükü arttıkça yakılan püskürtülen yakıt miktarındaki artışa paralel olarak egzoz gazı sıcaklığında ve NOx emisyonlarında da artışlar gözlemlenmiştir. Nanopartiküllerin yanma esnasında kimyasal tepkimeleri hızlandırması, yanmamış ya da eksik yanmış ürünleri oksitleyerek tam yanmaya teşvik etmesi, kalorifik değeri artırarak performansı iyileştirmesi sonucunda eksik yanma ürünleri olan CO ve HC emisyonlarında büyük düşüşler tespit edilmiştir. Nanopartiküllerin test yakıtlarının enerji içeriklerini ve enerji yoğunluklarını artırmışlardır. Bu sayede, artan ısıl değerin de etkisiyle birlikte termal verim yükselmiş, özgül yakıt tüketimi düşürülmüştür. Nanopartikül süspanse edilmiş test yakıtlarında yanma prosesi iyileşmiştir. Nano-dizel karışımlarında set edilen motor yüklerine geleneksel dizel yakıta kıyasla daha kısa yanma süreleri ile ulaşılabilmiştir. Nanopartikül yoğunluğu arttıkça çökelme süresi de kısalmaktadır. Nanopartikül içeren test yakıtlarının hazırlandıktan maksimum 12 saat içerisinde test edilmesi önerilmektedir. Aksi halde, havada asılı kalan nanopartikül miktarı azalacak ve yakıtın homojenliği olumsuz etkilenecektir.
19  Proje Kapsamında Yapılan Yayınlar:  1. Ağbulut, Ü., Sarıdemir, S., Rajak, U., Polat, F., Afzal, A., & Verma, T. N. (2021). Effects of high-dosage copper oxide nanoparticles addition in diesel fuel on engine characteristics. Energy, 229, 120611. (SCI, Impact Factor: 7.147) 2. Ağbulut, Ü., Polat, F., & Sarıdemir, S. (2021). A comprehensive study on the influences of different types of nano-sized particles usage in diesel-bioethanol blends on combustion, performance, and environmental aspects. Energy, 229, 120548. (SCI, Impact Factor: 7.147) 3. Ağbulut, Ü., Yeşilyurt, M. K., & Sarıdemir, S. (2021). Wastes to energy: Improving the poor properties of waste tire pyrolysis oil with waste cooking oil methyl ester and waste fusel alcohol–A detailed assessment on the combustion, emission, and performance characteristics of a CI engine. Energy, 222, 119942. (SCI, Impact Factor: 7.147) 4. Ağbulut, Ü., Gürel, A. E., & Sarıdemir, S. (2021). Experimental investigation and prediction of performance and emission responses of a CI engine fuelled with different metal-oxide based nanoparticles–diesel blends using different machine learning algorithms. Energy, 215, 119076. (SCI, Impact Factor: 7.147) 5. Karagoz, M., Uysal, C., Agbulut, U., & Saridemir, S. (2021). Exergetic and exergoeconomic analyses of a CI engine fueled with diesel-biodiesel blends containing various metal-oxide nanoparticles. Energy, 214, 118830. (SCI, Impact Factor: 7.147)

  Tarih: 


  İmza: