Emre MUTLU YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNE EĞİTİMİ ANABİLİM DALI ADI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ŞUBAT 2010 ANKARA

Transkript

1 DİZEL YAKITI, KANOLA YAĞI VE FINDIK YAĞI METİL ESTERLERİNİN DİZEL MOTOR PERFORMANSINA VE EMİSYONLARINA ETKİLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ Emre MUTLU YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNE EĞİTİMİ ANABİLİM DALI ADI GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ ŞUBAT 2010 ANKARA

2 ii Emre MUTLU tarafından hazırlanan DİZEL YAKITI, KANOLA YAĞI VE FINDIK YAĞI METİL ESTERLERİNİN DİZEL MOTOR PERFORMANSINA VE EMİSYONLARINA ETKİLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ isimli bu tezin lisans tezi olarak uygun olduğunu onaylarım. Doç. Dr. İsmet ÇELİKTEN Tez Danışmanı, Makine Eğitimi Anabilim Dalı Bu çalışma, jürimiz tarafından oy birliği ile Makine Eğitimi Anabilim Dalında Yüksek Lisans tezi olarak kabul edilmiştir. Prof. Dr. Atilla KOCA Makine Eğitimi, Gazi Üniversitesi Doç. Dr. İsmet ÇELİKTEN Makine Eğitimi, Gazi Üniversitesi Prof. Dr. H. Serdar YÜCESU Makine Eğitimi, Gazi Üniversitesi Prof. Dr Erol ARCAKLIOĞLU Makine Mühendisliği, Karabük Üniversitesi Doç. Dr. Can ÇINAR Makine Eğitimi, Gazi Üniversitesi Tarih: Bu tez ile G.Ü. Fen Bilimleri Enstitüsü Yönetim Kurulu Yüksek Lisans derecesini onamıştır. Prof. Dr. Bilal TOKLU Fen Bilimleri Enstitüsü Müdürü

3 iii TEZ BİLDİRİMİ Tez içindeki bütün bilgilerin etik davranış ve akademik kurallar çerçevesinde elde edilerek sunulduğunu, ayrıca tez yazım kurallarına uygun olarak hazırlanan bu çalışmada orijinal olmayan her türlü kaynağa eksiksiz atıf yapıldığını bildiririz. İmza Emre MUTLU

4 iv DİZEL YAKITI, KANOLA YAĞI VE FINDIK YAĞI METİL ESTERLERİNİN DİZEL MOTOR PERFORMANSINA VE EMİSYONLARINA ETKİLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ (Yüksek Lisans Tezi) Emre MUTLU GAZİ ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ Şubat 2010 ÖZET Bu çalışmada, kanola yağı ve fındık yağından transesterifikasyon yöntemiyle metil esteri elde edilen yakıtların farklı oranlarda karışımları, 4 zamanlı, 4 silindirli, 46 kw gücündeki bir dizel motorunda tam yükte dizel yakıtına göre performans ve emisyon değişimleri araştırıldı. Kanola yağı metil esteri ve fındık yağı metil esterinin farklı oranlarda karışımları ve dizel yakıtı ile olan B1-B5 yakıtlarının moment, güç, özgül yakıt tüketimi ve emisyon değişimlerinde ciddi oranlarda farklılar belirlenemedi. Tam yükte yapılan deneylerde dizel yakıtı ile olan kıyaslamalarda ise dizel yakıtına göre, %50 oranında kanola yağı metil esteri kullanılarak elde edilen B1 yakıtında /min de motor torkunda %1,5, motor gücünde ise %1,6 oranında azalış ve özgül yakıt tüketiminde %5 oranında artış tespit edildi. Ayrıca B1 yakıtında emisyon değerlerine bakıldığında /min de k faktöründe %34,6, /min de CO 2 de %4,2 oranında düşüş, /min de O 2 de %3,35 artış, /min de NOx de %0,7 oranında artış olurken, /min de CO, da %1,3 oranında artış olduğu tespit edildi. Aynı yöntemle %50 oranında fındık yağı metil esteri kullanılarak oluşturulan B2 yakıtında /min de motor tork değerinde %2,5 oranında düşüş, motor gücünde %2,6 oranında düşüş ve özgül yakıt tüketiminde %8,6 oranında artış olduğu belirlendi. Ayrıca B2 yakıtında k faktöründe 1600

5 v 1/min de %40,4 ve CO 2 de /min de %5,1 oranında azalma olurken, O 2 de /min de %2,7 artış, CO de %35,6 ve /min de NOx de %4,9 oranında artış gözlendi. Dizel yakıtı, kanola yağı metil esteri ve fındık yağı metil esteri karışımlarından elde edilen B3, B4 ve B5 yakıtlarıyla yapılan deneylerde de B1 ve B2 yakıtlarına benzer sonuçlar elde edildi. SD yakıtı ile yapılan karşılaştırılmada motor torkunda /min de B3 yakıtında %2,1 oranında, B4 ve B5 yakıtlarında ise %1,9 oranında düşme olurken, motor gücünde ise B3, B4, B5 yakıtlarının kullanımı ile %2,1 oranında düşme gerçekleşti. Özgül yakıt tüketiminde ise en düşük yakıt tüketiminin gerçekleştiği /min de B3-B4- B5 yakıtlarında sırasıyla %6,2-%8,7-%7,1 oranlarında artışlar tespit edildi. Egzoz emisyonlarının incelenmesinde elde edilen sonuçlar SD yakıtı ile karşılaştırıldığında O 2 emisyonunda eğrilerin birbirine yaklaştığı, /min de B3-B4-B5 yakıtlarında sırasıyla%3,9-%6,1-%3,2 oranlarında, CO emisyonları bakımından en düşük emisyonların elde edildiği /min de %13,1-%13,1-%4,4 oranlarında, NOx emisyonular bakımından en düşük olduğu /min de B3-B4-B5 yakıtlarında sırasıyla %1-%4,9-%4,2 oranlarında artışlar belirlendi. CO 2 emisyonlarında en düşük emisyonun geçekleştiği /min de aynı yakıtların kullanım sıralamalarına göre %5- %4,5-%4,6 oranında ve k faktörü eğrilerin birbirine yaklaştığı /min de ise %38,5-%38,5-%36,5 oranlarında azalma olduğu görüldü. Bilim Kodu : Anahtar sözcükler :Dizel yakıtı, Kanola Yağı Metil Esteri, Fındık Yağı Metil Esteri, Motor Performansı, Egzoz Emisyonu. Sayfa Sayısı :76 Tez Yöneticisi :Doç. Dr. İsmet ÇELİKTEN

6 vi THE EXPERIMENTAL INVESTICATION OF THE EFFECTS OF DIESEL FUEL, RAPESEED OİL AND HAZELNUT OIL METHYL ESTERS ON THE EDIESEL PERFORMANCE AND EMISSIONS (M.Sc. Thesis) Emre MUTLU GAZİ UNIVERSITY INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY February 2010 ABSTRACT In this study, different ratio of transesterified methyl esters of rapeseed oil and hazelnut oil were tested in a diesel engine. Performance and emission variations were investigated in a four-stroke, four-cylinder diesel engine having 46 kw output power at full load operating conditions. The results showed that, engine torque, power, specific fuel consumption (SFC) and emissions were not changed significantly, with different blends of rapeseed oil and hazelnut oil methyl esters (B1-B5). Engine torque and power were decreased by 1.5% and 1.6%, SFC was increased 5% with 50% rapeseed oil methyl ester (B1) compared to diesel fuel at 2100 rpm engine speed and full load operating conditions. Smoke emissions decreased by 34.6%, O2 increased by 3.35% at 1600 rpm and CO2 emissions decreased by 4.2%, CO emissions increased by 1.3% at 2100 rpm engine speed with B1 fuel. NOx emissions also were increased by 0.7% at 1200 rpm engine speed with B1 fuel. Engine torque and power were decreased by 2.5% and 2.6%, SFC was increased by 8.6% with 50% hazelnut oil methyl ester (B2) at 2100 rpm engine speed. Smoke emissions decreased by 40.4%, O2 increased by 2.7% at 1600 rpm engine speed. CO2 emissions decreased by 5.1% at 2100 rpm, but CO and NOx emissions increased by 35.6% and 4.9%, respectively at 1200 rpm engine speed with B2 fuel. Similar results were obtained with B2, B3 and

7 vii B4 blends of diesel fuel, methyl esters of rapeseed oil and hazelnut oil. Engine torque was decreased by 2.1% with B3 blend and 1.9% with B4 and B5 blends compared to diesel fuel at 2100 rpm engine speed. Engine power was also decreased by 2.1% with B3, B4 and B5 blends at the same engine speed. SFC was also increased by 6.2%, 8.7% and 7.1% with B3, B4 and B5 blends, respectively at 2000 rpm engine speed. From emission point of view, O2 was increased by 3.9%, 6.1% and 3.2% with B3, B4 and B5 blends at 1600 rpm. CO emissions were increased by 13.1% and 4.4% with B3-B4 and B5 blends at 2100 rpm. However, at the same engine speed, CO2 decreased by 5%, 4.5% and 4.6%. NOx emissions was increased by 1%, 4.9% and 4.2% at 1200 rpm and smoke emissions decreased by 38.5% and 36.5% with B3, B4 and B5 blends compared to diesel fuel. Science Code : Key Words : Diesel oil, Rapeseed oil methyl ester, Hazelnut oil methyl ester, Engine Performance, Exhaust emissions. Page Number : 76 Adviser : Assoc. Prof. Dr. İsmet ÇELİKTEN

8 viii TEŞEKKÜR Dizel yakıtı, kanola yağı ve fındık yağı metil esterlerinin dizel motor performansına ve emisyonlarına etkilerinin deneysel incelenmesi isimli tezimde bana yardımını esirgemeyen Doç. Dr. İsmet ÇELİKTEN hocama, bölüm ve laboratuara ait donanımları kullanmama müsaade eden Prof. Dr. M. Sahir SALMAN hocama, Selçuk Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi laboratuarında metil ester üretimimi gerçekleştiren Prof. Dr. Mustafa ACAR hocama ve Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yakıt Analizi Laboratuarında ürettiğim metil esterlerin analizinin yapılmasında yardımlarını esirgemeyen Prof. Dr. Hüseyin ÖĞÜT hocama teşekkürlerimi bir borç bilirim.

9 ix İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET... IV ABSTRACT... VI TEŞEKKÜR... VIII İÇİNDEKİLER... X ÇİZELGELERİN LİSTESİ...XII ŞEKİLLERİN LİSTESİ... XIII SİMGELER VE KISALTMALAR...XV 1. GİRİŞ LİTERATÜR TARAMASI Kanola ve Fındık Kanola ve Türkiye Fındık ve Türkiye Biyodizelin Yararları ve Sakıncaları Biyodizelin yararları Biyodizelin sakıncaları Biyodizel Üretim Yöntemleri Seyreltme yöntemi Mikroemilsiyon Piroliz Transesterifikasyon Dizel Yakıtının Genel Özellikleri Setan Sayısı... 15

10 x Sayfa Viskozite Isıl değer Özgül ağırlık Parlama ve alevlenme noktası Uçuculuk Donma noktası Kükürt ve partikül Dizel Motorlarda Oluşan Egzoz Emisyonları NOx emisyonları CO emisyonları CO 2 emisyonları HC emisyonları Partikül emisyonları SO 2 emisyonları Bitkisel Yağların Dizel Motorlarda Kullanımına İlişkin Yapılan Araştırmalar MATERYAL VE METOT Deney Yakıtı ve Üretimi Motor Test Düzeneği Deney Motoru Kullanılan Ölçü Aletleri Dinamometre Dijital terazi... 41

11 xi Sayfa Kronometre Hava akışmetresi Egzoz emisyonu ölçüm cihazı Deneyin Yapılışı TEST SONUÇLARI Tam Yükte Motor Performansı ve Egzoz Emisyonlarının İncelenmesi Tam yükte motor performanslarının incelenmesi Tam yükte egzoz emisyonlarının incelenmesi SONUÇ VE ÖNERİLER Motor Performanslarının İncelenmesi Egzoz Emisyonlarının İncelenmesi Tavsiyeler KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ... 76

12 xii ÇİZELGELERİN LİSTESİ Çizelge Sayfa Çizelge 2.1. Yıllara göre yağlı tohum üretimi... 6 Çizelge 2.2. Yıllara göre Türkiye de fındık üretimi... 9 Çizelge 3.1. Analiz sonuçları Çizelge 3.2. Deney motorunun teknik özellikleri Çizelge 3.3. VLT 2600 S Emisyon ölçüm cihazının teknik özellikleri Çizelge 3.4. Testo 350 XL Emisyon cihazının teknik özellikleri... 45

13 xiii ŞEKİLLERİN LİSTESİ Şekil Sayfa Şekil 3.1. Reaktörün genel görünümü, kısımları ve parçaları Şekil 3.2. Reaktörün şematik görünümü Şekil 3.3. Metil ester üretimi işlem basamakları Şekil 3.4. Metil esterin yıkama safhası Şekil 3.5. Kullanıma hazır kanola yağı metil esteri ve fındık yağı metil esteri Şekil 3.6. Deney tesisatının şematik görünümü Şekil 3.7. Deney tesisatının genel görünümü Şekil 3.8. Steyr marka deney motoru Şekil 3.9. BT 190 tipi hidrolik dinamometre Şekil Hidrolik dinamometrenin kontrol paneli Şekil Dijital terazi Şekil Hava akışmetresi Şekil VLT 2600 S Emisyon ölçüm cihazı Şekil Testo 350 XL emisyon cihazı Şekil Yakıtın dijital terazi üzerine yerleştirilmesi Şekil 4.1. Tam yükte SD, B1, B2, B3 yakıtına ait moment değişimleri Şekil 4.2. Tam yükte SD, B4, B5 yakıtına ait moment değişimleri Şekil 4.3. Tam yükte SD, B1, B2, B3 yakıtına ait güç değişimleri Şekil 4.4. Tam yükte SD, B4, B5 yakıtına ait güç değişimleri Şekil 4.5. Tam yükte SD, B1, B2, B3 yakıtına ait özgül yakıt tüketimi Değişimleri Şekil 4.6. Tam yükte SD, B4, B5 yakıtına ait özgül yakıt tüketimi değişimleri... 53

14 xiv Şeki Sayfa Şekil 4.7. Tam yükte SD, B1, B2, B3 yakıtına ait O 2 emisyon değişimleri Şekil 4.8. Tam yükte SD, B4, B5 yakıtına ait O 2 emisyon değişimleri Şekil 4.9. Tam yükte SD, B1, B2, B3 yakıtına ait CO emisyon değişimleri Şekil Tam yükte SD, B4, B5 yakıtına ait CO emisyon değişimleri Şekil Tam yükte SD, B1, B2, B3 yakıtına ait CO 2 emisyon değişimleri Şekil Tam yükte SD, B4, B5 yakıtına ait CO 2 emisyon değişimleri Şekil Tam yükte SD, B1, B2, B3 yakıtına ait NOx emisyon değişimleri Şekil Tam yükte SD, B4, B5 yakıtına ait NOx değişimleri Şekil Tam yükte SD, B1, B2, B3 yakıtına ait k faktörü değişimleri Şekil Tam yükte SD, B4, B5 yakıtına ait k faktörü değişimleri... 63

15 xv SİMGELER VE KISALTMALAR Bu çalışmada kullanılmış bazı simgeler ve kısaltmalar, açıklamaları ile birlikte aşağıda sunulmuştur. Simgeler Açıklama 1/min devir /dakika k Absorbsiyon katsayısı (1/m) N Duman Koyuluğu (%) ml mililitre g gram cst santistok Kısaltmalar Açıklama ABD ASTM DI EN GAP HFK IDI KMA SD TG Amerika Birleşik Devletleri American Society for Testing and Materials Direk Enjeksiyonlu Avrupa Birliği Standartları Güneydoğu Anadolu Projesi Hava Fazlalık Katsayısı Indirect Enjeksiyonlu Krank Mili Açısı Saf Dizel Yakıtı Tutuşma Gecikmesi

16 1 1. GİRİŞ Dünyanın enerji ihtiyacının büyük çoğunluğunu karşılayan fosil kökenli yakıtların çeşitli kaynakların tahminlere ve yapılan açıklamalara göre önümüzdeki yıl içerisinde tükenecek olması ve bitkisel yağların fosil kökenli yakıtların tersine yenilenebilir ve çevre dostu olması nedeni ile alternatif yakıt olarak gerekli ilgiyi üzerine çekmesinde yeterli olmaktadır. Aynı zamanda bitkinin yetişme aşamasında çevreden aldığı CO 2 (karbondioksit) sayesinde temiz ve yaşanabilir alanlar tesis etmesi, biyodizelin üretim aşamasında yeni iş olanakları ortaya çıkararak işsizliği önemli ölçüde azaltması, yakıt olarak dizel motorlarda kullanılması sırasında ise dizel yakıtına oranla çevreye daha temiz emisyon bırakması, biyodizelin cazibesini daha da artırmaktadır. Ülkemizin petrol olarak neredeyse tamamen dışa bağımlı olması ve tarımsal verim olarak özellikle kanola ve fındık gibi bitkilere doğal yetişme ortamı sağlaması, bu sayede işsizliğin önemli oranda azalmasını ve döviz rezervlerinin ülke içerisinde kalmasını sağlayarak ülkemizin daha refah bir yapıya kavuşmasını sağlayacaktır. Türkiye kısmen bir tarım ülkesidir. Ülke içerisinde Kanola ve Fındığa doğal üretim alanı sağlanabilirse, kanola ve fındık yağından dizel yakıtına en uygun yakıtın üretilebileceği, aynı şekilde işsizlik oranının azalabileceği ve petrol için ödenen dövizin bir kısmının ülke içinde kalarak yaşanabilir refah bir toplum oluşturulmasına ne denli katkı sağlayabileceği şüphesizdir. Biyodizel olarak kullanılacak bitkiler çiftçi tarafından sadece yetiştirilmekle kalmayıp, gerek bu bitkinin yağının çıkarılması, gerekse bitkisel yağın biyodizele dönüştürülmesindeki aşamalarında da yeni iş olanakları ortaya çıkarılarak işsizliğin önemli oranda azalması sağlanacaktır. Elbette biyodizelin Türkiye de kullanım olanaklarını ortaya çıkarabilmek için özel sektörün yapabilecekleri, devlet politikasının bu yönde gelişmesine, çiftçinin ve özel sektörün desteklenmesine ve teşvikine bağlıdır.

17 2 Önceki deneysel çalışmalar biyodizelin %100 oranına kadar kullanılabileceğini göstermektedir yılı verilerine göre dizel araç kullanımının %37 olduğu düşünülürse, biyodizelin %100 oranında olmasa dahi, sadece %10 oranında dizel yakıtına katkı maddesi olarak ilave edilmesi ve dizel motorlarda kullanılması bile oldukça etkili olabilir verilerine göre dizel yakıtına %10 biyodizel katkısının yıllık $, %50 oranında katılması sonucunda ise $ ın yurtdışına çıkmadan ülke içinde dolaşmasına, Türk çiftçisine yeni iş olanakları yaratmasına, daha refah ve kaliteli bir yaşam sürdürülmesine vesile olabilecektir. Dünyada ilk petrol krizi 1948 yılında İsrail Filistin savaşı sonucu, ikinci petrol krizi 1973 yılındaki İsrail ile Arap ülkeleri arasındaki savaş sebebi ile ve diğer bir krizde 1979 yılında İran da şah yönetiminin devrilmesinden sonra İran ın dünyaya petrol satışlarının durdurulması sonucu İran petrollerine sömüren İngiliz ve ABD şirketlerinde meydana gelmiştir. Bu iki ülke savaş harcamalarının karşılamak için petrol üreten ülkelerinin standartlarının üstünde satış yaparak kriz durumuna sebep oldular yılında Irak ın Kuveyt i işgali ve ABD nin ambargo talebi yeni bir petrol krizi doğurdu [1]. Dizel motorlarda kullanılan dizel yakıtı petrol kökenli bir yakıt olduğu için dünya petrol rezervlerinin hızla azalması ve petrol fiyatlarının yükselmesi dizel yakıtına alternatif olacak yeni ve çevreci yakıtlarının araştırılmasına zorunlu hale getirmiştir. Bu açıdan özellikle tarımsal potansiyeli yüksek olan ülkelerde bitkisel yağlar ön plana çıkmıştır. Bir tarım ülkesi olan ülkemiz de bitkisel yağların kullanımının mümkün hale getirilmesi petrol krizi altında zorlanan ülkemiz için büyük bir potansiyel oluşturmaktadır [2]. Türkiye de yılları arasındaki ham petrol ithalat miktarı ve bu miktar karşısında dolar cinsinden ödediği döviz tutarı sürekli olarak artmaktadır yılında yaklaşık 22,7 milyon ton petrole 3,4 milyar $ ödemişken 2008 yılında 22,8 milyon ton petrole 15,6 milyar $ ödemek zorunda kalmıştır [3]. Bu durum, ülkemizin kendi öz kaynaklarını kullanamayıp, ham petrol konusunda dışa bağımlı bir ülke olmasının dezavantajı olarak uluslar arası petrol fiyatlarına müdahale edememe

18 3 pozisyonuna düşmesine ve sürekli olarak milli gelir ve kaynaklarlını döviz olarak petrole yatırmasına neden olmaktadır. Ülkemizde kullanılan dizel taşıt sayısı özelikle son yıllarda hızlı bir artış göstermiştir. Bunda gerek dizel yakıt fiyatlarının benzin yakıtlarına göre düşük olması gerekse dizel taşıtlarındaki özgül yakıt tüketimlerinin benzinli taşıtlara göre daha düşük olmasının payı oldukça büyüktür yılında yaklaşık olarak 1,14 milyon olan toplam taşıt sayısı, 2007 yılında 1,88 e yükselmiştir [3]. Biyodizel, ham maddesini tarımdan almakta ve yine tarım sektöründe yakıt olarak kullanılma özelliği göstermesinden dolayı sektör açısından oldukça önemlidir. Tarımsal üreticiler tarafından üretilen enerji bitkilerinin ürün fiyatı ve ilave olarak verilen tarımsal desteklerle birlikte kayda değer bir değere ulaşması, elde edilen ürünün biyodizele dönüştürülmesi ve tarımsal üreticiler tarafından yakıt olarak kullanılması gözden kaçmaması gereken sonuçlar olarak karşımıza çıkmaktadır [4]. Ülkemizin çok büyük miktarda üretim kapasitesine sahip olduğu bitkisel yağların sıvı ve yenilenebilir olmaları, basit tarımsal teknolojiler ile yerel olarak üretilebilmeleri, ısıl değerlerinin dizel yakıtına yakın olması vb. özellikleri en önemli avantajlarıdır. GAP projesinin faaliyete geçmesi ile 1,7 milyon hektar alan sulu tarıma açılmış ve ülkemizin mevcut olan bitkisel yağ üretim rezervi daha da artmıştır [5,6]. Bu tezin amacı; kısmen bir tarım ülkesi olan ülkemizin kanola ve fındık bitkilerinin yetiştirilmesinde iklim ve toprak yapısı bakımından ideal şartları taşımaktadır. Elde edilecek olan bu bitkilerin ham yağ olarak gıda endüstrisinde kullanılmaktadır. Ülkemizin artan enerji ihtiyacı dikkate alınarak bu bitkiler metil esterleştirme yöntemi ile dizel motorlarda alternatif yakıt olarak kullanılması amacı ile transesterifikasyon yöntemi ile laboratuar ortamında kanola yağı metil esteri ve fındık yağı metil esteri üretip tam yükte ve değişik motor devirlerinde geleneksel dizel yakıtı ile karşılaştırmalarını yaparak motor performansı ve egzoz emisyonlarının değişimlerini incelenmektir.

19 4 2. LİTERATÜR ARAŞTIRMASI 2.1.Kanola ve Fındık Dünyada üretilen fındığın büyük bölümünün ülkemizde üretildiği ve bunun büyük bölümünün ihraç edilmektedir. Kanola için yapılan araştırmalar neticesinde iklim ve toprak araştırmalarının ardından özellikle Anadolu da kolayca yetişebileceği anlaşılmıştır Kanola ve Türkiye Dünyada üretilen fındığı büyük bölümünün ülkemizde üretildiği ve bunun büyük bölümünün ihraç edildiği şüphesizdir. Kanola için yapılan araştırmalar neticesinde iklim ve toprak araştırmalarının ardından özellikle Anadolu da kolayca yetişebileceği anlaşılmıştır. Türkiye toprak ve iklim özellikleri açısından kanola yetiştirmeye elverişli bir ülke konumundadır. II. Dünya Savaşı sırasında Bulgaristan ve Romanya dan gelen göçmenlerle Türkiye ye gelen kolza bitkisi 1980 li yılların başına kadar Trakya Bölgesi başta olmak üzere yoğun olarak üretildi. Kolzanın yüksek orandaki erüsik asit ve glukosinolat içeriği nedeniyle Sağlık Bakanlığı tarafından yasaklanmasına bağlı olarak bir süre üretimi durduruldu. Daha sonra kanolanın ortaya çıkışı ile bu üretimin yeniden canlandırılması için çalışmalar yapılmaya başlandı. Kanola yağının gıda sektöründeki kullanımına 1987 yılında resmen izin verildi yılları arası kanola ekiminin büyük bir bölümü Trakya Bölgesi nde gerçekleştirildi. Bunun yanı sıra Akdeniz bölgesi kıyı şeridinde kışlık olarak ikinci bir ürün uygulamasına olanak sağlayacak şekilde yazlık kolza çeşidinin yetiştirilmesi çalışması üzerinde duruldu. Güney Marmara, İç Ege, İç Anadolu, Karadeniz Bölgeleri de diğer ekim yapılan alanlardandır. Verim kg/da aralığında olup, toprak ve iklim koşullarına göre büyük ölçüde değişmektedir. İklimsel olumsuzluk olmaması halinde kg/da civarında verim elde edilebilmektedir. Türkiye şartlarında genelde hasat zamanı Haziran sonu olan kışlık kanola ekimi tercih edilmektedir. Hiçbir yağ bitkisinin bu ayda hasadının mümkün

20 5 olmaması kanola tarımının arttırılması için çok önemli bir nedeni oluşturmaktadır [7,8]. Kanola yağı, son yıllarda diğer yenilebilir bitkisel yağ kaynaklarıyla karşılaştırıldığında üretimi çok gelişmiş olan dünyanın en önemli yağlı tohum ürünlerinden biri olarak sayılabilir den itibaren kanola ve kolzanın üretim ve kullanımı başta Kanada ve Kuzey Avrupa da olmak üzere hızla artmıştır. Başlıca üreticiler arasında Çin, Kanada, Almanya, Amerika, Danimarka ve Hindistan gelmektedir. Son 20 yıl içinde kanola tohumunun dünya çapındaki üretimi yer fıstığı, ayçiçeği ve pamuk tohumu yağları üretimini geçmiştir yılında kolza/kanolanın dünyadaki toplam üretimi 46,78 milyon ton olup, bu oran üretilen yağ tohumlarının %11,83 ünü oluşturmaktadır. Kanola, Dünya da soyadan sonra en çok üretimi yapılan yağ bitkisi haline gelmiştir. Kanola istatistik değerleri genelde kolza başlığı altında beraber verilmektedir [7,8]. Kolza bitkisinin özellikle son yıllarda ekim alanının genişlediği şüphesizdir. Bunda özellikle alternatif yakıt olarak dizel motorlarda kullanılma olanaklarının artmasının etkisi büyüktür. Çizelge 2.1. incelendiğinde 1997 yılından 2008 yılına kadar olan yağlı tohum üretim miktarları gösterilmektedir yılına kadar neredeyse ekim alanı hiç yok denecek kadar azken 2008 yılına gelindiğinde ise ayçiçeği bitkisinin yaklaşık olarak %10 u seviyelerine kadar yaklaşmıştır. Devlet politikasının biyodizel üretimini teşviki yönünde alacağı kararlar şüphesiz kolza üretimini daha da yaygınlaştıracaktır.

21 6 Çizelge 2.1. Yıllara göre yağlı tohumların üretimi [3]. Yıllar Haşhaş Soya Yerfıstığı Ayçiçeği Susam Aspir Kolza tohumu (Ton) (Ton) (Ton) (Ton) (Ton) (Ton) (Ton) Fındık ve Türkiye Fındık, kuzey kürenin sıcak bölgelerinde yetiştirilen Corylus (Corylus avellana L.) familyasına ait bir meyvedir. Fındığın tarihçesine bakıldığında, fındığın anavatanının neresi olduğu konusunda değişik görüşler vardır. Bazı bilim adamlarına göre; kültür fındığının anavatanı Çin olup, fındık M.Ö 2838 yılında imparator ve Hakan sofralarının baş yemişi idi. Fındık büyük akınlarla İran a oradan da Doğu Karadeniz e getirilmiştir. Buna karşılık diğer bazı araştırmacılara göre fındığın anavatanı Anadolu, bazılarına göre İtalya ve bir kısmı da İsviçre olduğunu ileri sürmüştür. Yabani fındığın bulunduğu Amerika ya ise kültür fındığı Avrupa dan götürülmüş, ekonomik anlamda yetiştiriciliği son yılda önem kazanmıştır [9]. Kültür çeşitlerinin kaynağını oluşturan en önemli yabani türlerin Anadolu da yayılmış olması; fındığın anayurdunun Anadolu olduğu görüsünü kuvvetlendirmektedir. Dünyanın en kaliteli fındık çeşitleri Anadolu da elde edilmiş

22 7 ve Anadolu da yetiştirilmiştir. Dünyada ticari anlamda ilk fındık yetiştiriciliği ve ihracatı Anadolu da başlamıştır. Daha da önemlisi, dünyada fındık üretimine en uygun en geniş ekolojik alan (iklim ve toprak) Anadolu da bulunmaktadır [9,10]. Çağımızdan 24 yüzyıl önceye dayanan belgeler fındığın Karadeniz kıyılarının bir ürünü olduğunu gösterir. Benzeri kuruyemişlerden daha fazla besin değeri olan fındığın 600 yıldan beri ihracatçısı olan Türkiye bugün de dünyanın en büyük üreticisi ve ihracatçısıdır [9,11]. Fındık, ulusal ekonomimizde ve tarımımızda özel bir yeri olan geleneksel ihraç ürünümüz olmasına ilaveten aynı zaman da bileşenleri bakımından önemli bir besin öğesidir. Fındığın bileşenlerinin büyük bir kısmını yağ oluşturmaktadır. Yağ miktarı fındıkta çeşitlere göre değişiklik gösterir. Giresun bölgesine ait tombul fındıkta yağ içeriği %68-%70, sivri fındıkta %65,6, Trabzon bölgesine ait tombul fındıkta yağ içeriği %64,4 iken Ordu bölgesine ait tombul fındıkta %64,9 sivri fındıkta %64,6 dır. Çeşitler içinde yağ içeriği en az olan %58,4 ile badem fındıktır. Yabancı orijinli ispanya fındıklarında da yağ oranına, fındığın yetiştirildiği çevre ve koşulların etkili olduğu bildirilmiştir [9,10]. Dünyanın en büyük fındık üreticisi ve ihracatçısı Türkiye dir. Dünyada fındık üreten baslıca ülkeler Türkiye basta olmak üzere İtalya, İspanya, ABD ve Yunanistan dır. Dünya fındık üretim alanının %82,96 sı ülkemizde, %10,81 i İtalya da, %3,55 i İspanya da, %1,86 sı ABD de, %0,92 si Yunanistan da bulunmaktadır. Buna karşılık bu ülkelerin fındık üretimindeki payları da ayni sıra ile %77,31; %15,6; %2,45; %3,93 ve %0,74 tür. Rusya, Romanya, İran ve Fransa da da fındık yetiştirilmekte fakat bu ülkelerin dünya fındık ticaretinde etkinlikleri bulunmamaktadır. Fındık, Türkiye nin tarımında olduğu kadar genel ekonomisi ve sosyal yaşantısında da önemli derecede rol oynayan bir üründür. Fındık bir yandan tanındığı bölgede sevilen bir çerez, özellikle çikolata endüstrisinin önemli bir katkı unsuru; diğer taraftan da sahip olduğu yüksek yağ ve protein içeriği nedeniyle çok kıymetli bir gıda maddesidir [9,12].

23 8 Türkiye, Fındık üretiminde, dünyadaki diğer fındık üreticilerine göre toplamda %83 oranda en büyük paya sahiptir. Ülkemiz bu kadar büyük paya sahip olunmasına rağmen fındık fiyatını belirlemek maalesef dünyadaki büyük çikolata üreticilerinin elinde bulunmaktadır. Bu konudaki eksikliği ülke lehine çevirmek için fındık tüketimini arttırmak gerekir. Tabii ki bu artış sadece kuruyemiş olarak tüketilmekle mümkün olmamakta, katma değer ilavesi gerekmektedir. Bu katma değerin en önemli ürünlerinden birisi ise mutfaklara yeni giren fındık yağıdır. Bilindiği üzere biyodizel üretiminde en önemli kaynağı bitkisel yağlar oluşturmaktadır. Ülkemizin petrol ihtiyacı ise gün geçtikçe artmakta ve ekonomik açıdan günümüzde insanlar artık dizel araçları tercih emektedir. Yalnız artan bu talep günümüzde dizel yakıtı fiyatlarının neredeyse benzin fiyatlarını yakalamasına sebep olmuştur. Artan bu fiyatlar ise biyodizelin ön plana çıkmasına sebep olmaktadır [9]. Stokların azaltılması konusunda fazla olan fındığın yağa işlenerek piyasaya verilmek sureti ile çözüm yolları aranmaktadır. Bu yağlardan biyodizel üretmekte çözüm yollarından bir diğeri olacaktır. Ayrıca fındık yağının insan beslenmesinde kullanımı giderek artmaktadır. Artan kullanım beraberinde kullanılmış formdaki fındık yağı miktarını da artıracaktır [13]. Çizelge 2.2 de Türkiye de yıllara göre fındık üretimi görünmektedir. Tablo dikkatlice incelendiğinde 1997 yılından 2008 yılına kadar geçen sürede fındık üretiminde iki kata varan artışın olduğu sonucuna varılacaktır. Fındık üretiminde yaşanan artışın yanında pazarlanması da oldukça önemlidir. Zira geçtiğimiz yıllardan da hatırlanacağı üzere fındıkta üretim fazlası yaşanmış ve pazarlamada zorluklar çekilerek üretici zor durumda kalmıştır. İşte böyle durumlarda fındık yağı dizel motorlarda katkı maddesi olarak kullanılabilir ve bir nebzede olsa üreticiye destek sağlanabilir [13].

24 9 Çizelge 2.2. Yıllara göre Türkiye de fındık üretimi [3]. Yıl Üretim (Ton) Yıl Üretim (Ton) Ülkemizde tarım sektöründe artan enerji kullanımı dizel yakıtına olan talebi artırmakta ve üreticilerin enerji maliyetleri yükselmektedir. Diğer yandan kalitesiz ve yoğun miktarda kullanılan dizel yakıtı çevresel sorunlara davetiye çıkarmaktadır. Ülkemizde petrol dizel yerine ikame edinebilecek biyodizelin, çevresel açıdan daha avantajlı olması ve kullanımının yaygınlaşması hava kalitesini artırmaktadır [4]. Daha önce yapılan çalışmalarda biyodizelin dizel motorlarda kullanılma olanakları araştırılmış ve dizel motorlarda kullanılmaları sonucunda çeşitli yönlerden yararları ve getirdiği sorunlar belirlenmiştir Biyodizelin Yararları ve Sakıncaları Biyodizelin yararları Petrol kaynaklarında dışa bağımlılığı azaltır, Stratejik açıdan değerlendirildiğinde savaş v.b. durumlarda öneme sahiptir, Daha temiz yanma ürünleri nedeniyle, çevre üzerinde olumlu etkiye sahiptir, sera etkisine neden olmaz, sağlıklı bir kalkınma ve güvenli bir gelecek sağlar, Tarım ürünlerinde çeşitliliğin artmasını sağlar, Tarımın gelişmesine ve tarımla uğraşanların ekonomik açıdan iyileşmesini sağlar, Üretim yapılacak tesislerde çalıştırılacak insan gücü ve taşımacılığının yapılması, yeni iş imkânlarının doğmasını sağlar, Sürekli kırsal kesimden batıya göç veren ülkemizde, göçün azalmasına katkıda bulunur, Parlama noktası, yüksek olduğundan taşınması daha güvenlidir,

25 10 Motorlarda kullanımı için herhangi ek bir donanıma gerek duyulmaz [14], Petrol kökenli dizele göre daha yüksek tutuşma derecesine ( > 110 o C) sahiptir. Bu da taşıma ve depolama sırasında kalaylık sağlar, Taşıt motorlarının kullanım ömrünü uzatır çünkü yağlanma derecesi yüksektir ve iyot sayısı oldukça düşüktür, Zararlı gaz emisyonları bakımında fakirdir çünkü çok az kükürt içermektedir. Ayrıca kurum miktarında %50 ye varan azalmalar sağlar ve kansere sebebiyet veren bileşimler bakımımdan da fakirdir, Alternatif bir enerji kaynağıdır [15,16], Zehirli olmayan ve biyolojik olarak ayrışabilen bir yakıttır. Genel olarak kütlece %95 i 21 günde doğada ayrışabilir [17], Şeker gibi doğada hızlı ve güvenli çözünür, dizel yakıtı ile karıştırılıp kullanıldığında karışımın çözülümünü hızlandırır [18], Biyodizelin sakıncaları Isıl değeri normal dizel yakıtına göre düşüktür ve bu bir miktar güç düşüşüne yol açar, Azot oksit emisyonları dizel yakıtına göre bir miktar fazladır [17], Soğuk hava şartlarından dizel yakıtına göre daha çabuk etkilenir bu durum biyodizelin soğuk iklim bölgelerinde kullanımını sınırlandırıcı bir faktördür. Yeni geliştirilen işlemlerle biyodizel -20 O C ye kadar sorunsuz kullanılabilmektedir, Yakıt tüketimi hacim esasında %11, ağırlık esasında ise %5-%6 daha fazla olmaktadır, Saf (B100) kullanım durumunda ise motor malzemelerinde özelikle yakıt donanımındaki hortum, bağlantı elamanı ve contaların uygun malzeme ile değiştirilmesi gerekmektedir [15,16], Biyodizelin kullanımında dikkate alınan biyodizelin yararları ve sakıncalarının yanı sıra dizel motorlarda kullanılacak yakıtın hangi özelliklere sahip olması gerektiğinin bilinmesinin özellikle biyodizel üretimi sırasında büyük faydası olacaktır.

26 Biyodizel Üretim Yöntemleri Bitkisel yağların dizel yakıtı olarak doğrudan kullanımlarını olumsuz yönde etkileyen en önemli faktör dizel yakıtının yaklaşık 10 katı yüksek viskoziteye sahip olmalarıdır. Yeni nesil dizel motorlarının enjeksiyon sistemleri viskozite değişimlerine karşı hassasiyet gösterirler. Yüksek viskozite, yakıtın yanma odasına püskürtülmesini bozmaktadır. Tamamlanamayan yanma ise yanma odasında kurumlara, enjektörlerde koklaşma ve tıkanmalara ayrıca yağlama yağına bulaşmaya neden olmakta ve yağlanma yağında kalınlaşma oluşturmaktadır. Ayrıca bitkisel yağların düşük sıcaklıklarda katılaşma eğilimi de yakıt olarak kullanılmasında problem ortaya çıkarmaktadır [19,20]. Ortaya çıkan bu problemlerin ortadan kaldırmak için gerekli olan yöntemler şu şekilde sıralanmıştır Seyreltme yöntemi Genel olarak seyreltme modifikasyon tekniği uygulamasında, bitkisel yağlara belli oranlarda dizel yakıt veya organik bileşikler katılarak yağın viskozitesi düşürülmektedir. Uygulamada yaygın olarak kullanılan B20 yakıtı, dizel yakıtı içerisine %20 oranında bitkisel yağ katılarak elde edilmektedir. Bu şekilde elde edilen yakıtın dizel yakıtına göre maliyetinin daha düşük olduğu ve performans değerlerinin de dizel yakıtına yakın olduğu belirlenmiştir [21,22]. Dizel yakıtı dışında başka seyreltme maddesi olarak bitkisel yağın viskozitesini azaltmak amacıyla yağ normal bütanol, aseton ve etanolla çeşitli karışım oranlarında karıştırılmıştır. Motor testleri sonucunda karışımların dizel yakıt ile benzer motor performanslarına sahip oldukları görülmüştür [22,23] Mikroemilsiyon Mikroemilsiyon oluşturma yöntemi ile metanol veya etanol gibi kısa zincirli alkoller kullanılarak bitkisel yağlar mikroemilsiyon haline getirilir. Böylelikle püskürtme karakteristikleri iyileştirilirken viskozite değerleri de düşmektedir. Kullanılan

27 12 alkollerin setan sayılarının düşük olması nedeniyle emilsiyonun da setan sayısının düşük olması ve düşük sıcaklıklarda karışımın ayrışma eğilimi göstermesi gibi sakıncalı özellikleri de vardır. Bu özellikleri nedeniyle de tercih edilmeyen bir yöntemdir [24] Piroliz Piroliz, bir maddenin başka bir maddeye ısı veya asit katalizör ile ısı vasıtasıyla dönüşmesi işlemi olarak tanımlanır. Piroliz yöntemi ile yağ molekülleri, ısıtılarak içerisindeki hava veya oksijen alınır ve kimyasal yapıları bozularak küçük moleküllü yapılara dönüştürülür. Böylelikle yağların viskoziteleri düşürülmüş olur. Piroliz kimyası, reaksiyon esnasında değişik reaksiyon yönleri ve çeşitli reaksiyon ürünleri açığa çıkabileceği için güçtür. Ayrıca pahalı bir yöntemdir. Tüm bunlara ek olarak, elde edilen ürün petrol türevli benzin ve dizel yakıtlarına kimyasal olarak benzer olduğu için piroliz işlemi esnasında içerisinden oksijenin alınmış olması oksijen içeren yakıtların çevreye sağlamış olduğu faydaları da ortadan kaldırmış olur [24,25] Transesterifikasyon Transesterifikasyon yönteminde bitkisel yağlar, katalizör ve alkollerle birlikte reaksiyona sokularak yeniden esterleştirilir. Yani bir tür esterin başka bir tür estere dönüştürülmesi işlemidir. Ester başka bir molekül ile bağ yapabilen hidrokarbon zinciridir. Yağ molekülü bir gliserine tutunmuş üç ester molekülünden oluşur. Bitkisel yağ molekülünün %20 si gliserindir ve yağın bünyesinde bulunan bu gliserin, yağı kalınlaştıran ve yapışkan olmasına neden olan bir yapıya sahiptir. Transesterifikasyon esnasında, bitkisel yağın bünyesinde bulunan bu gliserin uzaklaştırılarak, yağın incelmesi ve özelliklerinin dizel yakıtına yakınlaştırılması sağlanır. Yağdan ayrıştırılan gliserinin yerini alkol radikalleri almaktadır [14]. Transesterifikasyon, bitkisel yağların viskozitelerini önemli ölçüde azaltmakta olduğundan, dizel motorlarda kullanıldığında yakıt atomizasyonu, yanma ve yakıt karakteristikleri, işlenmemiş bitkisel yağlara oranla çok daha iyi sonuç vermektedir.

28 13 Biyodizelin setan sayısı, ısıl değeri, kinematik viskozitesi ve yoğunluk gibi yakıt özellikleri bakımından dizel yakıtına oldukça yakın değerlere sahip olmaktadır [14]. Transesterifikasyon yöntemiyle biyodizel elde edilirken, bitkisel yağ içerisindeki esterler gliserinden ayrıştırılırlar. Esterler biyodizelin temel yapısını oluştururlar. Alkol, transesterifikasyon işlemi esnasında, bitkisel yağdaki gliserin bileşeni ile yer değiştirir. Bu işlemi yaparken etil alkol (etanol), ya da metil alkol (metanol) kullanılabilir. Etanol, şeker, nişasta esaslı maddelerden; metanol ise kömür, doğal gaz veya odundan elde edilen bir alkoldür. Metanol biyodizel üretiminde, biyodizelin daha kararlı olmasını sağladığı için daha fazla tercih edilmektedir. Metanol kullanımında dikkat edilmesi gereken hususlar vardır. Çünkü metanol, solunması durumunda ölümcül olabilmektedir. Yine metanol lastik parçalar üzerinde aşındırıcı etkiye sahiptir. Metil Ester ifadesi, metanol kullanılarak bitkisel yağdan elde edilen biyodizel, etil Ester ifadesi, etanol kullanılarak bitkisel yağdan elde edilen biyodizel anlamına gelir. Alkali Ester ifadesi, bitkisel yağ esterlerinin ve alkolün herhangi bir çeşidinin birleşimi anlamına gelmektedir. Metil ester elde etmek için, bitkisel yağın içerisine %20 oranında metil alkol, etil ester elde etmek için ise bitkisel yağın içerisine %30 oranında etil alkol ilave etmek gerekir [14,21]. Biyodizel üretiminde, bitkisel yağı parçalayıp, trigliseridleri ayrıştırmak için reaksiyon hızını artıran bir katalizör madde kullanılır. Trigliseridler esterlerden ayrıştırılır ve açığa çıkan esterlerle alkol molekülleri bağ yaparlar. Biyodizel üretiminde yaygın katalizör madde olarak, sodyum hidroksit (NaOH), ye da potasyum hidroksit (KOH) kullanılabilir. Bu maddelerin solunması, deri veya göz ile teması halinde çok zararlı olabileceklerinden, dikkatli ve güvenli bir şekilde kullanılması gereklidir. Katalizör miktarı, atık olmayan, yeni bitkisel yağ için; sodyum hidroksit kullanılacaksa, her litre yağ için 3,5 g ilave etmek gerekir. Şayet potasyum hidroksit kullanılacak ise her litre yağ için 9 g ilave etmek gerekmektedir [14]. Sıvı ve çözeltilerin, asidik veya bazik özelliklerinin belirlenmesinde ph ölçümü kullanılır. ph değerinin aralığı 0 ile 14 arasındadır. ph değerinin 7 olması maddenin

29 14 asidik veya bazik özellik bakımından nötr olduğunun göstergesidir. Saf suyun ph değeri 7 dir. ph değeri 7 nin altında ise, çözelti asidik bir yapıya, 7 nin üzerinde ise bazik bir yapıya sahip olup, değer yükseldikçe bazik çözelti kuvvetli olduğu anlaşılır. Transesterifikasyon reaksiyonunda kullanılan ham yağ asidik özelliğe, alkol ve katalizör ise bazik özelliğe sahip maddelerdir. Bitkisel ham yağın asidik özelliği ne kadar kuvvetli ise kullanılacak katalizör miktarının fazla olması gerekmektedir [14]. Titrasyon işlemi, FFA sı bilinmeyen bitkisel yağlardan biyodizel üretmek için, reaksiyonda kullanılacak katalizör madde miktarının belirlenmesinde kullanılır. Çünkü kullanılmış bitkisel yağın asidik özelliği fazlalaşmıştır. Katalizör ise bazik özelliğe sahiptir. Asidik özelliği artmış yağdan biyodizel elde etmek için, daha fazla katalizör kullanılması gereklidir [14]. Titrasyon işleminin yapılmasında, ph metre, 1 lt. saf su, 1 g kostik soda (NaOH), 1 ml kullanacağımız bitkisel atık yağ ve 10 ml isopropil alkol kullanılır mililitrelik cam kaba 1000 ml saf su konularak içerisinde 1 g kostik soda çözülür. 20 mililitrelik başka bir kaba 10 ml isopropil alkol konularak, içerisinde 1 ml bitkisel atık yağ çözülür. 1 ml ölçülü pipet yardımıyla saf su kostik çözeltisinden 1 ml çözelti, alkol yağ çözeltisine ilave edilir ve ph değeri ölçülür. ph değeri 8,4 olana kadar işleme devam edilir. ph değeri 8,4 olduğunda işlem durdurularak, ilave ettiğimiz saf su kostik çözeltisi miktarı belirlenir. Ne kadar saf su kostik çözeltisi ilave etmiş isek kullanacağımız katalizör miktarını o kadar ağırlık artırmamız gerekmektedir. Örneğin uygun ph değerine ulaşıncaya kadar 2,5 ml saf su kostik çözeltisi ilave etmiş isek, reaksiyonda kullanacağımız katalizör miktarı her litre bitkisel yağ için 3,5+2,5=6 g katalizör kullanacağımızı belirler [14,26]. Dizel yakıtından istenen özelliklerin bilinmesi özellikle biyodizel üretilmesi esnasında yararlı olmaktadır. Zira biyodizel üretim yönteminin seçimi aşamasında bu bilgilere ihtiyaç duyulmakta, böylece hem zaman israfı önlenmiş olunmaktadır.

30 Dizel Yakıtının Genel Özellikleri Dizel motorlarda yakıt enerjisinin ısı enerjisine dönüşümü, silindir içerisinde hava ile yakıtın karışımının kimyasal reaksiyonları sonucu oluşur. Hava ile yakıtın karışması ile yanma kısa sürede meydana gelir. En iyi anma için hava ile reaksiyona girebilecek ve reaksiyonu gerçekleştirebilecek ideal yakıtların kullanılması gerekir. İdeal yakıtta aranılan özellikleri aşağıdaki gibi sıralanabilir Setan sayısı Dizel yakıtının en önemli özelliklerinden birisi setan sayısıdır. Sıkıştırma zamanı sonunda basıncı ve sıcaklığı artmış olan havanın içerisine püskürtülen yakıtın kendi kendine tutuşma kabiliyetini gösteren bir ölçüdür [23,27]. Dizel motorunda aynı şartlarla aynı vuruntu şiddetini veren metil naftalin+setan karışımındaki setan yüzdesine setan sayısı denmektedir. Setan sayısı dizel yakıtının ateşleme kalitesini yani tutuşmaya gösterdiği meyli ifade eder [28]. Setan sayısı, yakıtın kendi kendine tutuşma eğilimi ile ilgili ön plana çıkan önemli özelliklerden biridir. Setan sayısının artısı kendi kendine tutuşma eğilimini arttırmaktadır. Dizel motorlarında yakıt buharı-hava karışımının sıkıştırma sonu basınç ve sıcaklıklarında kendi kendine tutuşabilmesi için tutuşma meylinin benzinin aksine yüksek olması gerekmektedir. Dizel motorlarda bu husus dolayısı ile setan sayısının yüksek olması istenmektedir [29]. Setan sayısı düşük yakıtın tutuşma eğilimi de düşük olmaktadır; dolayısı ile TG süresi artmakta, bu da yanma için ayrılan KMA aralığının azalmasına sebep olmaktadır. Ayrıca TG süresince yanma odasında biriken ve ani olarak yanan yakıt miktarı da artacağından, mekanik zorlanmalara neden olan yüksek basınçlar ortaya çıkmaktadır. Günümüzde dizel yakıtının setan sayısı en az 40 olarak belirlenmiştir. Bu durum taşıtta ilk hareketin kolaylaşması, tutuşma gecikmesinin azalması ve yanma odasında biriken yakıtın ani olarak yanması ile meydana gelen ani basınç artısının önlenmesi gibi olumlu sonuçlar doğurmaktadır. Bunun yanı sıra setan

31 16 sayısının aşırı yüksek olusu TG ni çok fazla kısaltacağından, yakıtın yanma odasına iyi bir şekilde dağılamaması ve tamamen buharlaşma olmadan tutuşması gibi bir sonucu karsımıza çıkarmaktadır. Yakıtın bu şekilde tutuşması ise is oluşturmakta ve tutulmanın enjektör memesinin hemen ardında başlaması gibi bir durum söz konusu olacağından enjektör deliği üzerinde karbon birikintisine sebep olmaktadır [29,30] Viskozite Viskozite bir akışkanın çekim ve sürtünme kuvvetleri nedeniyle akma eğilimine karsı gösterdiği iç direnç olarak tanımlanmaktadır. Bu yönden viskozite yakıtın çeşitli tabakalarının birbiri üzerindeki hareketinin karsılaşacağı zorluk halinde kendini göstermektedir. Kısaca; viskozite, sıvıların akmaya karşı gösterdiği dirençlerin ve iç sürtünmelerin bir ölçüsüdür. Viskozite, kinematik ve dinamik olarak ikiye ayrılmaktadır. Birbirinden 1m uzaklıktaki iki düzlem arasında 1m 2 alandaki sıvı tabakasının 1m/s 2 hızla kayması için gerekli olan Newton kuvvetine dinamik viskozite, dinamik viskozitenin yoğunluğa oranına ise kinematik viskozite adı verilmektedir [29,31,32]. Kinematik viskozite, sıvı ve katı yakıtların en önemli özelliklerinden birisidir. Birimi santistok (cst) olup, 1 cst 1 mm 2 /s karşılığındadır. Dizel motorlarında kullanılan yakıtların, yakıt sistemini yağlama özellikleri olduğundan viskoziteleri yüksek, buna nazaran enjektör deliklerinden püskürtülerek kolay parçalanmalarının sağlanması gerektiği içinse düşük olmalıdır [29,33]. Viskozitenin yüksek olusu yakıt zerrelerinin ayrılmasını azaltmakta ve bu da yakıtın nüfuz derinliğini arttırmaktadır. Bu olay, püskürtülen yakıt zerrelerinin soğuk silindir cidarlarına temas etmeden parçalanmamasına ve yanmayı olumsuz etkileyerek egzoz emisyonlarında is artışına sebep olmaktadır [29]. Sıcaklık viskoziteye etki eden önemli bir parametredir ve Engler Derecesi olarak ifade edilmektedir. Motor yakıtlarının viskoziteleri 50 0 C de 1,5 5 Engler Derecesi arasında olmalıdır. 5 Engler derecesi üzerinde viskoziteye sahip olan yakıtların ise ısıtılarak viskoziteleri düşürülebilmekte ve bu şekilde kullanılabilmektedirler [29,31].

32 Isıl değer Yakıtın sahip olduğu enerjinin bir ölçüsüdür. Genellikle yakıtın birim kütlesinin enerjisi (kj/kg veya kcal/kg) ile verilmektedir. Yanma sonucu oluşan ürünlerin yanma öncesi referans bir sıcaklığa göre toplam entalpilerinin yakıt kütlesine bölünmesiyle elde edilir [28]. Ağırlık sınırlaması olan taşıtlar için kritik bir özelliktir. Dizel motorlarında ısıl değerleri çok farklı yakıtlar kullanılabilse de yakıtın ısıl değerinin fazla olması hem enjeksiyon sisteminin aldığı miktarı azaltmak hem de enjeksiyon sistemindeki parçaların kullanım ömrünü artırması bakımından önemlidir [34,35] Özgül ağırlık Özgül ağırlık çeşitli akaryakıt ve yağları birbirinden kolay ve çabuk ayırabilecek özelliklerden birini oluşturur. Ham petrolden üretilen akaryakıtların özgül ağırlıklarının tayin edilmesi, bunların tanınması yönünden oldukça önemlidir. Özgül ağırlık sıvı yakıtların yoğunluğunun bir ölçüsüdür. 15,6 C (60 F) sıcaklıktaki yakıtın yoğunluğunun, aynı sıcaklıktaki suyun yoğunluğuna oranı özgül ağırlık olarak tanımlanmakta olup, kısaca birim hacmin ağırlığı olarak da ifade edilmektedir. Genel olarak özgül ağırlığı büyük olan yakıtlar daha fazla karbon taşımakta ve yüksek ısıl enerjiye sahip olmaktadırlar [29,31]. Özgül ağırlık ne kadar küçük ise yakıt o kadar kolay tutuşmakta, sıcaklık artışı özgül ağırlığı düşürür bir etki göstermektedir [29] Parlama ve alevlenme noktası Parlama noktası; sıvı buharının parlayabilir bir atmosfer meydana getirdiği en düşük sıcaklık olarak ifade edilebilir. Biyodizelin dizel yakıtı karşısındaki baslıca üstün özelliklerinden birisi de parlama noktasının yüksek olmasıdır. Bu özellik biyodizelin depolanma kolaylığını ve güvenliğini beraberinde getirmektedir [36]. Alevlenme noktası ise tutuşma buharının sönmeden devam etme sıcaklığıdır. Alevlenme sıcaklığı parlama sıcaklığından biraz yüksektir. Dizel yakıtının alevlenme sıcaklığı ASTM-93 e göre 55 C nin altında olmamalıdır [27].

33 Uçuculuk Sıvı yakıtların yanmadan önce buharlaşması gerekir. Uçuculuk sıvı yakıtların buharlaşabilme yeteneğini ifade eder. Düşük sıcaklıklarda kolayca buharlaşabilen yakıtlar, buharlaşabilmek için daha yüksek sıcaklıklara ihtiyaç duyan yakıtlardan daha fazla uçucudurlar [35,37]. Uçuculuk özellikle motor soğuk iken ilk hareketi kolaylaştırmak ve dumansız bir yanma için önemlidir. Uçuculuğu düşük olan yakıtlar en iyi gücü temin edebilmek için ve duman azaltabilmek amacıyla yüksek hızlı motorlar için uygundur [23,35] Donma noktası Yakıtın soğuk havalarda kullanılma kabiliyetidir. Belli bir sıcaklığa kadar soğuyan yakıt moleküleri kristalleşir ve sıcaklık daha fazla düşünce donar. Kristalleşmiş yakıt, yakıt sistemini tıkayarak yakıtın akışına engel olur. Bu nedenle yakıtların donma noktası bölgenin dış hava sıcaklığından 5-10 C daha düşük olmalıdır [28, 38] Kükürt ve partikül Partikül, küçük katı parçacıklardan, yağ ya da yakıtın içerisinde bulunan suda çözülebilir metalik bileşiklerden oluşmakta olup, yakıtların önemli özelliklerinden birisini teşkil etmektedir. Ham petrolün içerisinde kükürt bileşikleri bulunmakta, bunların çoğu damıtma sırasında arıtılmaktadır. Ham petrolün damıtılması anında atılamayıp yakıt içerisinde kalan kükürt, yanma zamanında O 2 birleşerek SO 2 veya biraz daha fazla O 2 bulması koşuluyla SO 3 oluşturur. Bu gazlardan SO 2 pek tehlikeli değilse de, SO 3 gazı yanma artıklarından olan H 2 O ile birleşerek H 2 SO 4 oluşturur. Şiddetli bir aşındırıcı olan H 2 SO 4 motor parçalarının kısa sürede aşınmasına ve özellikle silindir cidarı ile segmanların arızalanmasına sebep olmaktadır. Yanmayan artıklar kül olarak isimlendirilmekte ve özellikle dizel yakıtı için; enjeksiyon sistemindeki kapalı rekor parçalarının aşınmasını arttırmasından ve yakıt filtresi ile enjektör deliklerinin tıkanmasına yol açmasından dolayı oldukça önemlidir [29,37]

34 19 Biyodizel üretiminden sonra elde edilen yakıtın dizel motorlarda kullanımı sonucunda ortaya çıkacak olan egzoz emisyonlarının çevre açısından ne gibi sorunlar ortaya çıkarabileceğini veya çevreye ne gibi faydalarının olabileceği hususunda bilgi sahibi olabilmek için öncelikle egzoz emisyonlarının hangi şarlar altında oluştuğunu bilmek faydalı olacaktır Dizel Motorlarda Oluşan Egzoz Emisyonları NOx emisyonları NOx emisyonları silindir içinde yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlarda meydana gelmektedirler. Karışımın erken tutuşması basınç, sıcaklık ve NOx oluşumunu yükseltir. NOx emisyonlarının oluşmasında en büyük etken silindir içi sıcaklığının bölgesel olarak 1800 K üzerine çıkmasıdır. Yüksek sıcaklıklarda motor daha verimli halde çalışırken is emisyonu azaldığı halde NOx emisyonları yükselen sıcaklıkla beraber artmaktadır. Bu sıcaklık üzerine çıkıldığında silindirdeki azot oksijenle tepkimeye girip NOx emisyonlarını oluşturmaktadır [39,40]. Yakıt içindeki oksijen miktarı arttıkça NOx emisyonları da artmaktadır. Biyodizel kullanımında dizel yakıta göre NOx emisyonları daha fazla olmaktadır. Bunun sebebi biyodizelin içermiş olduğu yaklaşık %10 civarında oksijendir. Özelikle yakıt içerisinde bulunan oksijen, zengin karışım bölgesinde yakıtın daha iyi yanmasını sağlayarak sıcaklık artısına sebep olmaktadır ve NOx emisyonları artmaktadır [39,40]. Yoğunluğun artmasıyla birlikte dizel motorlarda aynı gücü elde edebilmek için daha fazla yakıt kullanılacaktır. Silindirlere fazla püskürtülen yakıt sayesinde tutuşma gecikmesi kısalacak ve neticesinde basınç ve sıcaklığın artmasıyla birlikte NOx emisyonlarında artış meydana gelecektir [39,40].

35 20 Bulunduğumuz ortamda azot oksitlerin yüksek konsantrasyonda bulunması gözlere ve solunum organlarına zarar vermektedir. Azot oksitler çok zehirli emisyonlar olup akciğerleri tahrip ederek insan sağlığı açısından tehlikelidir [39,40] CO emisyonları Karbon monoksit eksik ya da zayıf yanma sonucu oluşur. Gaz sıcaklığının düşük olması ve yeterli oksijenin bulunmaması, tamamlanmamış yanma sonucu [40,41] ve CO 2 e dönüşüm süresinin kısa olmasından dolayı yanmanın tamamlanmamış olması CO miktarını artırır [42]. CO renksiz, tatsız ve kokusuz bir gazdır. Bu gaz zehirleyici özelliğe sahiptir. Vücuda solunum yoluyla girdiğinde kandaki alyuvarlar tarafından absorbe edilerek kan oluşum mekanizması bozulur. İnsan kanındaki hemoglobin ile birleşerek oksi hemoglobin veya karboksihemoglobini oluşturarak kana ve dolayısı ile insan vücuduna zarar verir [42] CO 2 emisyonları Dünyada özellikle 19. yy.dan itibaren başlayan sanayileşme süreci ile birlikte fosil yakıt kullanımının artması atmosferdeki karbondioksit (CO 2 ) miktarını da yıllar itibariyle artırmıştır. Fosil yakıtların etkisi, kutuplardaki buzulların erimesinden kuraklık tehdidine ve hava kirliliğine kadar birçok alanda ve tüm dünyada kendini hissettirmeye başlamıştır. Bu çerçevede, 2005 yılında yürürlüğe giren Kyoto Protokolü, güçlü, yenilikçi düzenlemeleri ve bağlayıcı yaptırımlarıyla çevre kaygılarının insan hayatının her alanına yön vermesine sağlamayı amaçlamaktadır. Dolayısıyla çevreyi daha az kirleten ekonomik ve güvenilir enerji kaynaklarına tüm ülkelerce ihtiyaç duyulmaya başlanmıştır. Ülkeler artık yeni enerji kaynakları oluşturmaya yönelik politikalar üretmeye yönelmektedirler [43]. Karbon ve hidrojenden oluşan karbonlu hidrojenlerin tam yanması sırasında yanma ürünleri karbondioksit, su buharı, oksijen ve nitrojen kapsar. Belirli bir miktardaki

36 21 yakıtın tam yanması sırasında belirli miktarda karbondioksit oluşur. Karbondioksit, makine silindirlerinde yakılan yakıt miktarı ile kontrol edilebilir. Ne kadar çok yakılırsa, o kadar fazla karbondioksit üretilir. Dolayısıyla karbondioksit emisyonunun kontrol edilmesine gerek yoktur [29] HC emisyonları Yakıtın tam olarak yakılamaması sonucu oluşmaktadırlar. Ana nedeni sıcaklıkların veya O 2 nin yetersiz olması sonucunda yanmanın tam olarak gerçekleşememesidir. Silindir içerisinde bazı bölgelerde yakıt-hava karışım oranının çok zengin veya çok fakir olması sonucu, oksidasyon reaksiyonlarının yavaşlaması ve yanmanın tamamlanamaması, silindir içerisindeki soğuk cidarlardaki ısı kayıpları nedeniyle (silindir, silindir kapağı ve piston üst yüzeyi vb.) ulaşan alevin sönmesi, pistonsilindir arası gibi dar bölgelerde alevin ilerleyemeyerek sönmesi nedeniyle oluşmaktadırlar [29]. Genel olarak motorlarda HC oluşumunun büyük bir bölümü, motorun ilk hareketi sırasında, soğuk alışma durumunda ortaya çıkmaktadır. Dizel motorlarda egzoz emisyonlarındaki HC miktarı, motorun çalışma şartlarından ve daha çok motor yükünden fazlası ile etkilenmektedir [23,29]. Kötü kokulu ve tahriş edici bir madde olup, solunum yollarındaki iç deriyi tahriş edici ve bileşimlerine bağlı olarak az ya da çok uyuşturucu etkisi bulunmaktadır. Kısmi oksidasyonu ile oluşan aldehit ile kanserojen etkiye sahip olup, özellikle keskin kokuları nedeniyle göz ve burun için rahatsız edici bir özelliğe sahiptirler [29,30] Partikül emisyonları Dizel motorlu araçlar daha yüksek yakıt verimlerinden dolayı benzinli araçlara oranla yakıtın birim hacim başına %20-%40 daha fazla yol alırlar. Çünkü dizel yakıtı benzinden %15 fazla enerji ihtiva eder. Buna karşın dizel motorlar kurşunlu benzin ve katalitik tutucular kullanmayan benzinli motorlardan %30 daha fazla duman çıkarırlar [42]. Dizel motorlarda silindir içerisinde sıvı halde bulunan yakıt damlasının içerisindeki H 2 molekülleri hızlı bir şekilde reaksiyona girerek O 2 ile birleşmekte ve geriye kalan C yeterli O 2 bulamadığından yanamayarak is partikülleri

37 22 halinde dışarı atılmaktadır. İs oluşumunun baslıca nedeni, dizel yakıtının silindir içerisinde yeterli hava bulamaması veya zamanında hızlı bir şekilde hava ile karışamaması ve buharlaşamaması seklinde özetlenebilmektedir [29,44] SO 2 emisyonları Kükürtdioksit (SO 2 ) renksiz, geniz yakıcı bir gazdır. Yakıt içerisinde bulunan kükürtten kaynaklanan bir emisyondur. Su ile reaksiyona girmesi sonucunda sülfürik asit oluşumuna neden olur. Bu da motor malzemelerini tahribata uğratmaktadır. Atmosfere atılan SO 2 daha sonra yağmurla birlikte asit yağmurları seklinde yeryüzüne yeniden dönmektedir. Egzoz gazlarında bulunan partiküllerle beraber etkisi güçlenerek, solunum yollarında tahribata ve gözlerde yanmalara neden olmaktadır. Dizel motorlarda SO 2 emisyonunun azaltılması ancak düşük kükürt içeren yakıtların kullanılması ile mümkün olmaktadır. Normal dizel yakıt No.2 de 500 ppm in üzerinde kükürt bulunurken bu değer düşük kükürtlü dizel yakıt No.2 de 50 ppm in altına düşmektedir. Genel olarak biyodizel yakıtlarda kükürt değeri 10 ppm in altında olmaktadır [40]. Piston segmanları ve silindir gömleklerinin aşınmasını hızlandırması, piston eteklerinde karbon artıkları ve karterde yağ çamuru oluşturması nedeniyle, dizel yakıtlarında kükürdün varlığı istenmez. Bu yakıtların kükürt içeriklerine bir sınır konulmuştur. Yapısında %5 ten az kükürt bulunan yakıtlarla çalıştırmada, motorların silindirlerinde sadece hafif birikintiler meydana gelmektedir. Eğer kükürt oranı bu değeri aşacak olursa pistonların giderek kirlendiği, segman yuvalarının karbon artıkları ile dolmaya başladığı belirlenmiştir [29,44] Bitkisel Yağların Dizel Motorlarda Kullanımına İlişkin Yapılan Araştırmalar Petrol temini konusunda kendi kendine yetemeyen, bu ihtiyacını ithal ederek karşılayan ve bunun için milli gelirinin büyük kısmını ayırmak zorunda kalan ülkeler için bitkisel yağlar ve bunlardan elde edilen biyodizel olarak tabir edilen yakıtlar

38 23 alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Dizel motorların icadından bugüne kadar bitkisel yağların yakıt olarak kullanılması üzerine yapılan araştırmalar sürekli gündeme gelmiş ve yakıt özelliklerinde karşılaşılan bazı sıkıntılar giderilmeye çalışılmıştır. Özellikle ülkelerin petrol darboğazına girdiği yıllarda bu çalışmalar hız kazanmış, aynı zamanda çiftçinin de umut kaynağı haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında gerek ülkemizde yapılan gerekse yurtdışında yapılan araştırmalarda, özellikle ülkemiz tarımına daha uygun bitkisel yağlar ve bunlardan elde edilen metil ester çalışmalarına ağırlık verilmiştir. Gerek ülkemizde, gerekse ülkemiz dışında yapılan çalışmalar kısaca şu şekilde özetlenebilir; Yapılan bu araştırmada rafine ayçiçeği yağından transesterifikasyon yöntemi ile ayçiçeği yağı metil esteri üretilmiştir. Aynı zamanda dört zamanlı dört silindirli bir motorun silindir kapağı ve supapları 0,15 mm NiCrAl bağlayıcı tabaka üzerine 0,35mm kalınlığında Y 2 O 3 ZrO 2 atmosferik plazma spreyi yöntemi ile kaplanarak elde edilen ayçiçeği yağı metil esteri yakıtının kullanılması ile egzoz gazı sıcaklıkları yaklaşık %9, duman Koyuluğu %56 ve CO 2 emisyonları %16 azalırken NO X emisyonlarında %38 artış tespit etmişlerdir [45]. Ayçicek yağından transesterifikasyon yöntemi ile biyodizel elde edilen çalışmada reaktan miktarı, sıcaklık ve arıtma metotları gibi bazı özelliklerin ideal seviyelerde elde dilebilmesi için Avrupa standartlarında ve yüksek kalitede ürün elde edilmesi gerektiğini ifade etmişlerdir. Çalışmalar sırasında; ayçicek yağı metil esterlerinin yakıt özellikleri, dizel yakıt performanslarına göre test edilmiş viskozite, donma noktası, parlama noktası ve asit kompozisyon değerleri kıyaslanmıştır. Araştırma sonuçları, biyodizelin, optimum koşullar altında fosil yakıtlar yerine alternatif bir yakıt olarak ideal sonuçlar ortaya çıkardığını göstermiştir. Katalizör olarak %0,28 ve %0,55 kadar KOH kullanılmış, sıcaklık 70 C olarak belirlenmiş ve yıkama işleminde %5 w/w fosforik asit çözeltili su ve saf su kullanılmıştır. Araştırma sonuçları, motor gücünde az da olsa düşüşler gözlendiğini ancak CO emisyon miktarındaki azalmanın önemli boyutlarda olduğunu göstermiştir [46,47].

39 24 Yapılan bu çalışmada, direkt püskürtmeli, üç silindirli, 17:1 sıkıştırma oranına sahip bir dizel motorunda motorin yerine ayçiçeği yağı/motorin karışımı kullanılmıştır. Bu çalışmada sedimente edilmiş ayçiçeği yağı, yağ asitleri alınmış ayçiçeği yağı ve ham ayçiçeği yağı ile bu üç yağın motorinle karıştırılması sonucu altı ayrı yakıt elde edilmiş ve bu yakıtlar motorda testlere tabi tutulmuşlardır. Motor %20, %40 ve tam yükte testlere tabii tutularak, maksimum güç, moment, yakıt tüketimi testleri yapılmıştır. Test sonuçlarında yağ ve yağ/dizel karışımlarının düşük yanma ısısı ve yüksek viskoziteye sahip olduğu, yağ/motorin karışımlarının ham olarak kullanılan yağlara göre motor performans değerleri yönünden daha iyi sonuçlar ortaya çıkardığı ifade edilmiştir. Bundan sonra yapılacak çalışmaların çıkış gücünü arttırmaya yönelik sürdürülmesi tavsiye edilmiştir. Bitkisel yağların yenilenebilir olması, düşük oranda sülfür içermesi, güvenli depolanabilmesi ve sağlık açısından risk taşımamasından dolayı alternatif yakıt olarak kullanılabileceği fakat direkt püskürtmeli motorlarda düşük ısıl değer ve yüksek viskozitelerinin problem olabileceği belirtmişlerdir [27]. İlkılıç ve Yücesu (2003) tarafından yapılan çalışmada pamuk yağından metil esterleştirme yöntemi ile pamuk yağı metil esteri elde edilmiş ve üretilen metil ester %50 oranında dizel yakıtı iler karıştırılarak tek silindirli, dört zamanlı, hava soğutmalı ve direkt enjeksiyonlu bir dizel motorundan değişik enjeksiyon basınçlarında denenmiştir. Deney sonucunda ise pamuk yağı metil esteri ile dizel yakıtı karışımının dizel yakıtına göre kirletici miktarında bir düşüş olduğunu tespit etmişlerdir [48]. Leon ve arkadaşları tarafından yapılan çalışmada soya yağı 6V92TA Detroit marka bir dizel motorda alternatif yakıt olarak kullanılarak motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Yaptıkları çalışmada soya yağını %10, %20, %30 ve %40 oranlarında dizel yakıtı ile karıştırmışlar ve elde ettikleri dizel yakıtı ile kıyaslayarak değerlendirmişlerdir. Deney sonucunda torkta bir miktar düşüş yaşanmasına rağmen egzoz emisyonlarında özellikle CO da azalmalar belirlenmiştir. Ancak tam gaz konumunda yaptıkları çalışmada NOx ve CO 2 emisyon miktarlarında

40 25 da bir miktar yükselme kaydederken soya yağının dizel motorlarda dizel yakıtı ile karıştırılarak alternatif bir yakıt olarak kullanılabileceğini söylemişlerdir [49]. Karabektaş ve Ergen (2007), tarafından yapılan çalışmada rafine soya yağından transesterifikasyon yöntemiyle soya yağı metil esteri üretilmiş ve yakıt olarak ürettiği soya yağı metil esterini Antor 6LD 400 marka tek silindirli, direk püskürtmeli, hava soğutmalı bir dizel motorda kullanılarak motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri araştırılmıştır. Testler sonucunda soya yağı metil esterinin motorine oranla daha düşük ısıl değer, yüksek viskozite, efektif güçte ortalama %3,92 azalma ve özgül yakıt tüketiminde artış tespit edilmiştir. Aynı zamanda egzoz emisyonları incelenirken NO X emisyonlarında da belirgin bir artış görülmüştür [50]. Çelikten ve Arslan (2008), tarafından yapılan çalışmada 4 silindirli, 4 zamanlı, direkt püskürtmeli bir dizel motorda kanola yağı metil esteri ve soya yağı metil esteri kullanılarak farklı enjektör basınçlarında motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri araştırılmış ve deneyler sonucunda en yüksek performans verilerinin dizel yakıtından alındığı, metil ester yakıtlarının her ikisinde de NOx emisyonlarının artış gösterdiği ve en düşük duman koyuluğunun kanola yağı metil esterinden elde edildiği ortaya konulmuştur. [51]. Keskin ve Ekşi (2006), tarafından yapılan çalışmada mısır yağından metil esterleştirme yöntemi ile biyodizel üretilmiş ve dizel yakıt ile mukayesesi yapılmıştır. Deney esnasında tek silindirli, dört zamanlı, direkt enjeksiyonlu bir dizel motoru kullanılmışlardır /min, /min arasında yaptıkları çalışmada elde edilen verilere göre motor torkunda ve motor gücünde bir miktar düşüş yaşanırken özgül yakıt tüketiminde artış tespit etmişlerdir. Egzoz emisyon değerlerinde ise dizel yakıtına göre CO de düşüş ve NO X de artışlar belirlemişlerdir [52]. Aktaş ve Sekmen (2007), dört zamanlı tek silindirli direkt enjeksiyonlu Lombardini LD 400 marka bir dizel motorda yakıt olarak biyodizel kullanarak püskürtme avansının motor performans ve egzoz emisyonlarına etkilerini incelemişlerdir. Püskürtme zamanlaması olarak 24,9 K.M.A., 26,6 K.M.A. ve 28,5 K.M.A. için

41 26 motor performans ve emisyonlarının incelenmesi sonrası püskürtme avansının 26,6 K.M.A. artırılması ile motor momenti ve efektif gücünde yaklaşık %6 artış ve özgül yakıt tüketiminde %8 iyileşme gözlemlemişlerdir. Ayrıca egzoz emisyonlarında ise CO ve HC miktarlarında azalma elde etmişleridir [53]. Yücesu ve arkadaşları (1999), tarafından yapılan çalışmada Süperstar marka, tek silindirli, dört zamanlı, direkt püskürtmeli, normal emişli bir dizel motorda No 2-D dizel yakıtı ile birlikte ham ayçicek yağı, ham pamuk yağı, ham soya yağı, ayçicek yağı metil esteri, pamuk yağı metil esteri, soya yağı metil esteri, rafine edilmiş haşhaş yağı, kanola yağı ve mısır yağının motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Yapılan deneyler neticesinde bitkisel yağların performans değerlerinin dizel yakıtından daha düşük, duman koyuluğu bitkisel yağlarda daha yüksek NO X emisyonlarının ise No 2-D dizel yakıtından yüksek daha yüksek olduğu ortaya çıkmıştır. Bitkisel yağların esterleştirilmesi sonucunda fiziksel ve kimyasal özelliklerinde iyileşme olduğu ve ham yağlara oranla motor performansının No 2-D dizel yakıtına daha yakın değerler verildiği kanaatine varılmıştır [54]. Biyodizelin dizel motorlu araçlarda kullanılması sırasında yakıt sistemindeki plastik ve metal parçalar üzerindeki yapılan çalışmada yerel üreticilerden elde edilen biyodizellere %1 den %5 e kadar griselin ilave edilerek karışımlar elde edilmiş ve dizel araca ait yakıt hortumunda 30 mm boyutunda plastik, yakıt deposundan alınan 120 mm x 35 mm x 1mm metal numuneler konularak 24 ay boyunca aylık periyotlarla kontrol edilmiştir. Deney sonucunda bu malzemelerin görünüm, yüzey bozulması, yumuşama tespit edilmediğinden biyodizelin alternatif yakıt olarak dizel motorlarda özellikle yakıt sisteminde herhangi bir değişiklik yapılmadan kullanılabileceği anlaşılmıştır [55]. Yapılan çalışmada fındık yağı ve ayçicek yağı karışımı, soya yağı, ayçicek kızartma yağı, mısır kızartma yağı ve fındık yağı olmak üzere beş farklı bitkisel yağdan transesterifikasyon yöntemi ile biyodizel üretilmiş ve yakıt olarak iki silindirli dört zamanlı direkt enjeksiyonlu, su soğutmalı bir dizel motorda test edilerek motor performans ve egzoz emisyonları karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Deneyler

42 27 sonucunda üretilen biyodizellerin yakıt olarak kullanımı incelendiğinde motor fren momenti ve gücünde önemli seviyede azalma olmadığı özgül yakıt tüketiminin bir miktar artış gösterdiği, motor efektif veriminin nispeten azaldığını tespit etmişlerdir. Bunun yanında fındık yağından üretilen biyodizelle yapılan çalışmalarda özellikle düşük motor devirlerinde diğer biyodizellere göre daha iyi performans elde edildiğini belirlemişlerdir [56]. Eliçin ve Erdoğan (2006) tarafından yapılan çalışmada tek silindirli, dört zamanlı, direkt püskürtmeli, hava soğutmalı Lombardini Lda 450 marka bir dizel motorda fındık yağı, transesterifikasyon yöntemi ile üretilmiş fındık yağı metil esteri ve fındık yağı etil esteri sırasıyla %10, %20, %30, %40, %50 oranlarında dizel yakıtı ile karıştırılarak dizel yakıtı ile mukayesesi yapılmış motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Yapılan testlerde fındık yağı metil esteri ve fındık yağı etil esterinin fındık yağına oranla dizel yakıtına daha yakın değerler elde edildiği ve alternatif yakıt olarak kullanılabileceğini belirlemişlerdir [57]. Alpgiray ve Gürhan (2007) tarafından yapılan çalışmada dört zamanlı tek silindirli direkt püskürtmeli, Lombardini LDA 450 marka bir dizel motorda kanola yağı ve kanola yağı metil esteri kullanılarak dizel yakıtı ile motor performans ve egzoz emisyonlarının kıyaslanması yapılmıştır. Deney aşamasında öncelikle seyreltme yöntemi ile kanola yağı %20, %40, %60, %80 oranlarında dizel yakıtı ile karıştırılmış ve ayrıca transesterifikasyon yöntemi kullanılarak kanola yağı metil esteri üretilmiş ve dizel yakıtı ile mukayesesi yapılmıştır. Testler sonucunda seyreltme yöntemi kullanılarak gerçekleştirilen deneylerden elde edilen sonuçlara göre dizel yakıtına oranla motor gücünde düşme, özgül yakıt tüketiminde artma olduğu, emisyon değerlerinde ise duman yoğunluğunun azaldığı tespit edilmiştir. Kanola yağı metil esterinin kullanımından elde edilen sonuçların ise seyreltme yöntemine oranla dizel yakıtından elde edilen sonuçlara daha yakın değerlerin elde edildiği belirlemişlerdir [58]. Kanola yağından metil esterleştirme yöntemiyle kanola yağı metil esteri üretilerek yapılan çalışmada kanola yağı metil esteri B100 olarak isimlendirilip %100 oranında

43 28 Antor 6LD400 marka tek silindirli, hava soğutmalı bir dizel motorda ön ısıtma uygulaması yapılarak motor performans ve egzoz emisyonları açısından dizel yakıtı ile karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Ön ısıtma uygulamasında 23 C ve 50 C sıcaklıklarda motor performans ve egzoz emisyonları incelendiğinde; 50 C ön ısıtma uygulamasında motor momentinde özellikle düşük devirlerde yükselme olduğu ve ayrıca özgül yakıt tüketiminde CO, HC ve duman koyuluğunda belirgin bir azalma olduğu ve 23 C deki ön ısıtma uygulamasına oranla dizel yakıtına oldukça yakın değerler tespit etmişlerdir [59]. Bu çalışmada kanola bitkisinden elde edilen kanola yağı metil esteri biyodizel olarak dört silindirli, direkt püskürtmeli, aşırı doldurmalı, dört zamanlı Steyr marka bir dizel motorda %100 biyodizel ve %50 dizel + %50 biyodizel oranlarında test edilmiştir. Çalışmalar neticesinde dizel motorların belirgin bir değişim yapmaksızın alternatif yakıt olarak dizel ve biyodizel karışımlarının kullanılmasına uygun oluğu, kanola yağı metil esterinin egzoz emisyonu açısından olumlu sonuçlar verdiğini belirlemişlerdir [60]. Ali ve arkadaşları (2003), tarafından yapılan çalışmada pamuk yağından pamuk yağı metil esteri üretilmiş ve üretilen pamuk yağı metil esteri %10, %20, %30, %40 ve %50 oranlarında dizel yakıtı ile karıştırılarak karışımların ayrı ayrı viskozite, yoğunluk ve kalorifik değerleri ölçülmüştür. Ayrıca hazırlanan karışımlar tek silindirli,4 zamanlı, direkt enjeksiyonlu, su soğutmalı bir dizel motorda /min de sabit devirde test edilerek motor gücü, özgül yakıt tüketimi ve kurum değerleri incelenmiştir. Sonuç olarak pamuk yağı metil esteri ve pamuk yağı metil esteri karışımlarının alternatif yakıt olarak dizel motorlarda kullanılabileceği kanaatine varılmıştır [61]. Kauçuk tohumu yağı metil esterinin biyodizel olarak kullanıldığı çalışmada dizel motorunda test ederek dizel yakıtı ile motor performans ve egzoz emisyonlarını karşılaştırmışlardır. Yaptıkları çalışma sonucunda elde ettikleri değerleri yorumlayarak kauçuk tohumu metil esterlerinin dizel motorlarda alternatif yakıt olarak kullanabileceklerini belirlemişlerdir [24,62].

44 29 Sekmen (2007), tarafından yapılan çalışmada tek silindirli, dört zamanlı, direkt püskürtmeli bir dizel motorda keten tohumu yağından ve karpuz çekirdeğinden üretilen biyodizeller motorinle %2 oranında karıştırılarak teste tabi tutulmuş ve motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deneyler sonucunda motor momenti ve gücünde azalma gözlemlenirken özgül yakıt tüketiminde artış elde edilmiştir. Ayrıca egzoz emisyonlarında CO, HC ve duman miktarlarında azalma tespit edilirken NO X miktarında bir miktar artış yaşanmıştır [63]. Najafi ve arkadaşları (2007), tarafından yapılan deneysel çalışmada 2 silindirli, su soğutmalı, RD270 Ruggerini marka bir dizel motorda yemeklik atık yağ metil esteri kullanılarak motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Yemeklik atık bitkisel yağdan metil esterleştirme yöntemi ile biyodizel üretilmiş ve %10, %20, %30, %40, %50 oranlarında dizel yakıtı ile karıştırılmış ve ortalama olarak kükürt içeriği 28 kat daha az bulunmuştur. Deney sonucunda motor tork ve gücünde %2,7, oranında, CO ve HC miktarlarında belirli oranlarda azalmalar meydana gelmiştir [64]. Tek silindirli bir motorda 2000 d/d ve farklı yüklerde kullanılmış yağdan elde edilmiş biyodizel ve karışımlarını test ederek motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri incelene çalışmada NOx miktarlarının düşük yüklerde azaldığını, yüksek yüklerde ise arttığını gözlemlemişlerdir. NOx miktarının düşük yüklerde azalmasını ise düşük yüklerde yanmanın setan sayısına daha duyarlı olmasına bağlamışlardır.[38]. Biyodizelin diğer önemli bir özelliğinin de %11'lik oksijen içeriği olduğunu ve yanma için bunun çok büyük bir potansiyel olduğu ortaya koyulmuştur. Onay veren firmalardan da anlaşıldığı gibi, bütün motor üreticilerinin biyodizelle ilgilendiğini bildirmiş, özellikle firmaların 1995 yılında bu konuda daha fazla izin vereceğini ve biyodizelin piyasa girişinde bu izinlerinde büyük rol oynayacağını belirtmiştir [65,66].

45 30 Bu çalışmada kolza tohumu yağı metil esterinin %100 kullanımı ile dizel yakıtına %5, %10, %20 ve %30 oranlarında karıştırılarak kullanımları, 4 zamanlı, 4 silindirli, direkt püskürtmeli, doğal emişli dizel motorunda her hangi bir değişiklik yapılmaksızın, yüksek devirlerdeki motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Kolza tohumu yağı metil esterinin maksimum torktaki özgül yakıt tüketimleri dizel yakıtından daha fazla bulunmuştur. Maksimum NOx emisyonları oksijenin kütlesel artışı ve motor devirlerine göre oransal olarak artmıştır. Yakıt tüketimleri ve gaz sıcaklıkları ile birlikte CO emisyonları B35, B20 karışımlarında ve saf kolza tohumu yağı metil esterinde daha fazla artmıştır. Araştırılan tüm biyoyakıtlarda dizel yakıtına göre yanmamış hidrokarbon miktarları 5 21 ppm aralığında daha düşük değerler vermiştir [20,64]. Çelikten (2004), tarafından yapılan çalışmada 4 zamanlı, 4 silindirli, 55 kw gücünde Ford XLD marka endirekt püskürtmeli (IDI) bir dizel motorda dizel yakıtına %10 oranında etanol ilave ederek motor performans ve egzoz emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda ortalama olarak motor momentinde 10 Nm, özgül yakıt tüketiminde kw/h başına 50 g a kadar azalma tespit etmiştir. Egzoz emisyonlarında ise O 2 de yaklaşık %2-%3 artış tespit ederken bunu etanolun bünyesinde bulundurmasından kaynaklandığını ifade etmiştir. NOx ve CO de kısmen artış elde ederken CO 2 ve SO 2 de yaklaşık %12-%13 düşmenin yaşandığı ve CO2 deki azalmanın yine etanolun bünyesinde bulundurduğu O 2 den, CO deki kısmen artışın ise etanol ve dizel yakıtının homojen bir karışım oluşturmadığından ileri geldiğini söylemiştir [67].

46 31 3. MATERYAL VE METOT Deneylerde kanola yağı metil esteri ve fındık yağı metil esteri dizel yakıtı ile %50 dizel yakıtı + %50 kanola yağı metil esteri, %50 dizel yakıtı + %50 fındık yağı metil esteri, %50 dizel yakıtı + %10 kanola yağı metil esteri + %40 fındık yağı metil esteri, %50 dizel yakıtı + %25 kanola yağı metil esteri + %25 fındık yağı metil esteri, %50 dizel yakıtı + %40 kanola yağı metil esteri + %10 fındık yağı metil esteri olacak şekilde karıştırılarak hidrolik motor dinamometresi ile test edildi. Testler Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Otomotiv Anabilim dalı Taşıt Laboratuarında dört zamanlı, dört silindirli, 46 kw gücündeki, Steyr marka bir dizel motorunda yapıldı. Elde edilen yakıtlar tam yükte, /min arasında 100 1/min aralıklarında 10 farklı devirde test edildi Deney Yakıtı ve Üretimi Deneylerde piyasadan temin edilen kanola yağı ve fındık yağından, Selçuk Üniversitesi, Teknik Eğitim Fakültesi, İçten Yanmalı Motorlar Laboratuarında transterifikasyon yöntemi ile kanola yağı metil esteri ve fındık yağı metil esteri elde edildi. Elde edilen metil esterlerin bazı yakıt özellikleri Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makineleri Yakıt Analiz Laboratuarında belirlendi. Şekil 3.1 de metil esterin üretimi sırasında kullanılan reaktörün genel görünümü, kısımları ve parçaları ile Şekil 3.2 de ise şematik resmi görülmektedir.

47 Şekil 3.1. Reaktörün genel görünümü, kısımları ve parçaları 32

48 33 Şekil 3.2. Reaktörün şematik görünümü Kanola yağı ve fındık yağından metil ester üretimi sırasında Şekil 3.3 de görünen işlem basamakları takip edildi. Ayrıca işlem sırasında eldiven, gözlük ve maske kullanılarak gerekli emniyet tedbirleri alındı.

49 34 Bitkisel Yağ Temini Metil Alkol ve Katalizörün Karıştırılması (Her 1 lt. bitkisel yağ için 200 ml. Metil alkol) (Her 1 lt. bitkisel yağ için 3.5 gr. NaOH) Reaktördeki Yağın Isıtılması ve Sabit Sıcaklıkta Bekletilmesi Alkol-Katalizör Karışımının Reaktöre Alınması 1 Saat Sabit Sıcaklıkta Karıştırma Faz Ayrışımı (Min 8 Saat) Gliserinin Ortamdan Çekilmesi Metil Esterin Saf Su ile Yıkanması Faz Ayrışımı (En Az 1 Gün) Suyun Ortamdan Çekilmesi Metil Ester İçerisindeki Suyun Buharlaştırılarak Uzaklaştırılması Cam Şişelerde Depolama Şekil 3.3. Metil ester üretimi işlem basamakları

50 35 Deney yakıtının üretilmesi sırasında öncelikle her 1 litre metil ester üretimi için 3,5 gram Sodyum hidroksit (NaOH) ile alkol olarak tercih edilen 200 ml metil alkol tamamen çözünene kadar karıştırıldı. Daha sonra bitkisel yağ, Şekil 3.1. ve Şekil 3.2 de görünen reaktöre alınarak reaksiyon için gerekli olan 55 C sabit sıcaklığa kadar ısıtıldı. Reaktörde 55 C sabit sıcaklıkta tutulan bitkisel yağ üzerine önceden hazırlanmış olan metil alkol NaOH karışımı ilave edildi. Reaktör atmosfere kapatıldıktan sonra yaklaşık olarak 1 saat sabit sıcaklıkta elektrik motoru aracılığıyla karıştırıldı. Karıştırma işleminden sonra yaklaşık 8 saat bekletildikten sonra gliserin ve metil esterin ayrışması sağlandı. Reaktörün üst kısımda metil ester ve alt kısımda gliserin olacak şekilde faz ayrımı gözlendikten sonra reaktörün alt kısmında bulunan vana açılarak gliserin boşaltıldı. Geriye kalan metil ester ise ayrı bir kaba alınarak içinde kalabilecek muhtemel sodyum hidroksit ve sabunları uzaklaştırabilmek maksadıyla Şekil 3.4 de göründüğü gibi yıkama işlemine tabi tutuldu. Yıkama işlemi yapılırken elde edilen metil estere 1/1 oranında saf su ilave edilerek 1 saat süreyle basınçlı hava pompalandı. Burada saf suyun kullanılmasının temel nedeni, şebeke suyunun içerisinde bulunan kireç ve diğer kimyevi maddelerin elde edilecek olan metil esterin yakıt özelliğine olumsuz etki yapmasına mani olmaktır. Yıkama işleminden sonra karışım yaklaşık 1 gün beklemede bırakıldı. Bu süre sonunda alt kısımda su, üst kısımda metil ester kalacak şekilde ayrışmış olan metil ester vakum yardımıyla farklı bir kaba alındı. Yıkama işlemi sırasında metil ester içerisinde kalabilecek muhtemel suyu uzaklaştırabilmek için metil ester 98 C ye kadar ısıtıp beklemeye bırakılarak suyun buharlaşıp ayrışması sağlandı ve soğuduktan sonra cam şişelerde depolandı. Şekil 3.5 de solda kanola yağı metil esteri, sağda fındık yağı metil esterinin cam kavanozlarda kullanıma hazır haldeki resimleri görünmektedir.

51 36 Şekil 3.4. Metil esterin yıkama safhası Şekil 3.5. Kullanıma hazır kanola yağı metil esteri ve fındık yağı metil esteri Selçuk Üniversitesi Ziraat Fakültesi Tarım Makineleri Bölümü Yakıt Analizi Laboratuarında test edilen kanola yağı metil esteri ve fındık yağı metil esteri dizel yakıtı ile karşılaştırıldı. Yakıt analiz sonucu elde edilen değerler Çizelge 3.1 de görünmektedir. Analizden elde edilen sonuçlara göre yoğunluk ve parlama noktası

52 37 değerleri standartlara uygun çıkmıştır. Ancak kinematik viskozite değeri standardın biraz üstünde bir değer almıştır. Isıl değerden ise motorine oldukça yakın bir sonuç alınmıştır. Çizelge 3.1. Analiz sonuçları Özellikler TS-EN Kanola yağı Fındık yağı Motorin metil esteri metil esteri Yoğunluk (15 C) (kg/m 3 ) ,4 884,8 Kinematik viskozite (40 C) (mm 2 /sn) 3,5 5 3,25 5,13 5,48 Isıl değer (Mj/kg) ,918 41,172 Parlama noktası ( C) min Motor Test Düzeneği Yapılan deneysel çalışma, Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Otomotiv Anabilim Dalı İçten Yanmalı Motorlar Laboratuarında yapıldı. Deney tesisatının şematik görünümü Şekil 3.6 da, genel görünümü ise Şekil 3.7 de görünmektedir.

53 38 1. Motor 6. Emisyon ölçme cihazı 2. Hidrolik dinamometre 7. Hidrolik dinamometre kontrol paneli 3. Soğutma sistemi 8. Duman ölçme aleti kontrol paneli 4. Egzoz borusu 9. Emisyon ölçme aleti kontrol paneli 5. Duman ölçme aleti Şekil 3.6. Deney tesisatının şematik görünümü Şekil 3.7. Deney tesisatının genel görünümü

54 Deney Motoru Deneylerde dört silindirli, dört zamanlı, direkt püskürtmeli, Steyr marka dizel motor kullanılmakta olup, kullanılan motorun fotoğrafı Şekil 3.8 de, teknik özellikleri ise Çizelge 3.2 de gösterilmektedir. Şekil 3.8. Steyr marka deney motoru Çizelge 3.2. Deney motorunun teknik özellikleri Markası Semboller Steyr Silindir sayısı z 4 Silindir çapı D 100 mm Kurs S 100 mm Sıkıştırma oranı ε 16,1/1 Maksimum motor devri n /min Maksimum güç Pe 46 kw (2400 1/min) Maksimum tork Me 216 (1400 1/min)

55 Kullanılan Ölçü Aletleri BT 190 markalı hidrolik dinamometre, k (Absorbsiyon katsayısı) ve N (Duman koyuluğu) nu ölçmek maksadıyla VLT 260 S marka emisyon cihazı, O 2, CO, CO 2 ve NOx emisyonlarını ölçebilmek amacıyla Testo 350 XL marka emisyon cihazı, hava akış metresi, kronometre, dijital terazi kullanılan ölçü aletlerindendir Dinamometre Deneylerde Şekil 3.9 da fotoğrafı görülen BT 190 tipinde 100 kw gücündeki hidrolik dinamometre kullanıldı. Şekil 3.10 daki fotoğrafta ise hidrolik dinamometrenin kontrol paneli görülmekte olup, 500 kg a kadar ölçüm yapabilmektedir. Şekil 3.9. BT 190 tipi hidrolik dinamometre

56 41 Şekil Hidrolik dinamometrenin kontrol paneli Dijital terazi Deney esnasında tüketilen yakıtın ağırlığını ölçmek için Şekil 3.11 de görünen Dikomsan JS-B markalı 0,1g hassasiyetinde dijital, elektrikli terazi kullanıldı. Şekil Dijital terazi

57 Kronometre Deney yakıt tüketiminin ölçülmesinde Sportline 2832 marka, 0,01sn hassasiyetinde dijital kronometre kullanıldı Hava akışmetresi Sağlıklı bir ölçüm yapmak maksadıyla 1.75 ve 2.75 lik orifis kullanılarak Şekil 3.12 de görünen 1mm cıva sütunu hassasiyetine sahip hava akışmetresi kullanıldı.

58 Şekil Hava akışmetresi 43

59 Egzoz emisyonu ölçüm cihazı Yakıtların yanması sonucu oluşan egzoz emisyonlarındaki k (absorbsiyon katsayısı) ve N (Duman koyuluğu) değerlerini ölçebilmek maksadıyla Şekil 3.13 de görünen VLT 260 S marka cihaz kullanıldı. VLT 260 S marka emisyon cihazının teknik özellikleri Çizelge 3.3 de görünmektedir. Şekil VLT 2600 S Emisyon ölçüm cihazı Çizelge 3.3. VLT 2600 S Emisyon ölçüm cihazının teknik özellikleri Emisyon Gazları Ölçüm Aralığı Hassasiyeti Egzoz duman koyuluğu %0 99 0,01 k faktörü (1/m) ,01 Motor devri /min 1/min Ayrıca egzoz emisyonlarındaki O 2, CO, CO 2 ve NO X miktarlarını ölçebilmek amacıyla Şekil 3.14 de görünen Testo 350 XL marka cihaz kullanılmış olup Testo 350 XL marka cihazın teknik özellikleri Çizelge 3.4 de görünmektedir.

60 45 Şekil Testo 350 XL emisyon cihazı Çizelge 3.4. Testo 350 XL Emisyon cihazının teknik özellikleri Emisyon Gazları Ölçüm Aralığı Hassasiyeti Oksijen (O 2 ) 0 %25 vol +/- 0.2 m.v Karbanmonoksit (CO) ppm 5 ppm (0 99 ppm) Karbondioksit (CO 2 ) 0 %50ppm ± 0.3%vol +1%mv (0 25%vol) Hidrokarbon (HC) % < 400 ppm ( ppm) Azotoksit (NOx) 0 3,000 ppm 5 ppm (0-99 ppm) 3.5. Deneyin Yapılışı Steyr marka dizel motoru ile deneye başlamadan önce motor test düzeneği, ölçüm cihazları ve bağlantıları kontrol edilerek motorun çalıştırılmasının ardından yaklaşık 10 dakika motorun rejim sıcaklığına gelmesi beklendi. Bu sırada deneyde kullanılacak karışım 5 lt olacak şekilde hazırlanıp Şekil 3.15 de göründüğü gibi dijital terazi üzerine yerleştirildi. Ayrıca deney tamamlanıp daha sonraki deneye geçmeden önce motor dinlenmeye bırakılarak deney sonuçları sağlıklı bir şekilde alınmaya çalışınındı.

61 46 Şekil Yakıtın dijital terazi üzerine yerleştirilmesi Deneyde kullanılan yakıtlar SD, B1, B2, B3, B4, B5 olarak adlandırıldı ve tüm yakıtlar tam yükte denenerek motor performans ve egzoz emisyon değerleri alındı. Deney sırasında tam yükte motor /min değerlerinde 100 1/min aralıklarında sonuçlar alındı. Ancak tam yükte /min de motor düzensiz çalıştığından sağlıklı sonuçlar elde edilemedi ve bu değerler grafiklerde kullanılmadı. Motor performans ve egzoz emisyonlarının incelenmesi sırasında yapılan deneylerde kanola yağından ve fındık yağından transesterifikasyon yöntemi ile üretilen metil esterler, dizel yakıtı ile farklı oranlarda karıştırıldı. Dizel yakıtı ve dizel yakıtı ile metil ester karışım oranları aşağıdaki sembollerle ifade edilmekte olup deney sonuçlarından elde edilen değerlerle oluşturulan grafiklerde de aynı kısaltmalar kullanıldı.