MOTORİN HAKKINDA HERŞEY : Ham petrolün damıtılması sırasında 200-300 C kaynama aralığında alınan üçüncü ana ürün motorindir.motorin dizel motoru yakıtıdır. Yanma ısısını mekanik güce çevirmek için en yeterli mekanizma olan dizel makinesi, benzin ve gaz makinelerinden takriben 30 yıl kadar sonra 1892 de Dizel tarafından keşfedildi. Yüksek kompresyonlu bir makinenin geliştirilmesinin sebeplerinden biri, daha ucuz yakıtların kullanı-labilme arzusundan dolayı idi. Termik verim bakımından dizel makinesi gaz ve benzin makinelerinden daha verimlidir. Çünkü daha yüksek bir sıkıştırma oranı ile çalışır, İlk İmâl edilen dizeller ağır devirli ve büyük silindirli olduklarından piyasaya arz edilen fueloil'lerin silindire püskürtülerek yanma suretiyle kullanılmaları mümkün oluyordu. Fakat zamanla dizel imalâtçıları makine ebatlarını küçültüp devir adedini artırarak daha fazla güç üretimi yoluna gidince bu ihtiyaca cevap verecek yakıtların yapılması zaruret haline geldi. Çeşitli makine imalâtçıları değişik tip motorlar imâl ettiklerinden bunların herbiri için ayrı bir dizel yakıtı imâlinin imkânsızlığı karşısında ASTM de bunları bir sınıflandırmaya tâbi tutmak mecburiyetinde kaldı. Dizel yakıtlarının sınıflandırılması : Dizel makineleri ekseriya belirli evsafta bir yakıtla işleyecek şekilde dizayn edilmişlerdir. ASTM tarafından tavsiye edilen ve makine tipine göre en uygun yakıt aşağıda gösterilmektedir. ASTM Dizel yakıtı tavsiyeleri : Grade Makinasının çalışma şekli : 1- Sık sık yük ve hız değişiklikleri isteyen makineler. 2-Büyük müteharrik servislerde ve endüstrideki makineler. 3-Orta ve düşük devirli makineler. Bir dizel yakıtının seçilmesi: Destile dize] yakıtları : Bir dizel yakıtının seçilmesinde tayin edilmesi icap eden mühim nokta, yakıtın pompalanabileceği eri düşük sıcaklıktır. Seçilen yakıtın bu sıcaklıkta akıcı olması veya bir ısıtıcı tertibatı bulunması lâzımdır. Bir yakıtın akışkanlığı viskozite ve donma noktaları ile tayin edilir. Kraking suretiyle elde edilen veya naftenik menşeli mum ihtiva etmiyen yakıtların viskoziteleri bir kıstas teşkil eder. Mum ihtiva eden parafinik esaslı destile yakıtların donma ve bulutlan-ma noktaları akışkanlığın limitini tayin eder. Naftenik esaslı yakıtlardan, kraking ile elde etlileri ürünler nazarı- itibare alındığında yakıt püskürtme pompalarında 1550 SSU dan da-ha viskoz yakıtların kullanılamıyacağı görülür. Muhtelif sıcaklarda 550 SSU luk viskoziteyi havi yakıtların 100 F daki takribi viskoziteleri aşağıdaki tablolarda gösterilmiştir. Parafinik esaslı mum ihtiva eden yakıtlar ise değişik problemler, arzeder. ihtiva ettikleri mumun katılaşması ve ayrılmasından dolayı, donma noktaları ayni viskoziteyi havi naftenik esaslı ürünlerden daha yüksektir.
Parafinik esaslı yakıtlar dewaxing işlemine tabi tutulmadıkça, ancak hafif ürünleri kullanılabilir. Mum.umumiyetle. don-ma noktasının altındaki sıcaklıklarda ayrılmaya başladığından eğer ya-kıt donma noktasının altında 10 C daha düşük sıcaklıklarda kullanılırsa irice gözenekli ve keçe filtrelerden akmıyacaktır. Çok yüksek parafinik esaslı yakıtları 100 F daki viskozitleri ile donma noktaları arasında ki münasebetler aşağıda tabloda gösterilmiştir. Bu iki tablonun mukayesesinden de görüleceği tilere O C daki atmosfer sıcaklığında 50 SSU viskoziteli naftenik esaslı veya kraking ile elde edilmiş bir yakıt kullanılabileceği halde, ancak 38 SSU luk parafinik esaslı bir yakıt kullanılabilmektedir. Dizel makinesi imalatçılarının püskürtme sisteminde. yeterli bir yağlamayı temin etmesi bakımından 100 F da en az 33 ile 40 SSU arasında olan yakıtın Önemi. belirtilmiştir. Aynı donma noktasında. daha yüksek viskoziteyi haiz naftenik esaslı ve kraking usulü ile elde edilmiş yakıtlar püskürtme sisteminin yağlanması bakımın dan mutlak surette daha üstün vasıflara haizdir. Diğer taraftan parafinik esaslı yakıtlar 'naftenik esaslı ve 'kraking usulü ile elde edilen yakıtlara nisbetle daha mükemmel bir tutuş-ma hassasına sahiptirler. Bunun için bir rafinerinin problemi yakıtın pompalama, yağlama, ve tutuşma karakteristikleri arasında mükemmel bir denge temin edecek şekilde muhtelif tip ve Özellikte yakıtları harmanlamaktır. Bakîye dizel yakıtları: Her ne kadar bazı bakiye yakıtlar atmosfer sıcaklıkları üstünde don-ma noktasını haiz iseler de bu, yakıtları pompalamak İçin bir Ön ısıtmaya ihtiyaç olduğunu ifade etmez. Bakiye yakıtların, bilhassa parafinîk esaslı olanların düşük sıcaklıklarda kullanılmaları sırasında akıcılığının tâ-yini çok önemli unsurudur. Akıcılık bir yakıtın 1/2 pusluk bir boru içerisinden bir pompanın meydana getirebileceği en düşük basınç altında-akabileceği sıcaklığı belirtir. Bu metodla yapılan tecrübeler, bakiye yakıtların çoğunun belirtilmiş olan donma noktası limitleri altındaki sıcaklıklarda pompalanabildiğim göstermiştir. Mamafih bazı hallerde İşletmecilik bakımından pratik pompalama viskoziteleri elde etmek maksadıyla yakıt ısıtılabilir. Bunun için ağır ve ucuz yakıtların kullanılmasında tek müşkül düşük sıcaklıklardaki akıcılığı temin etmektir. Isıtmayı temin edebilecek uygun bîr tesisat kısa zamanda kendini amorti eder. Eğer haricî bir ısıtma kaynağı yoksa makine önce mükemmel bir ilk hareket kabiliyetine haiz destile yakıtlarla işletilebilir.
Bu ilk çalıştırma devresinde makine soğutma, suyu, yakıtı ısıtmakta kullanılabilir. Dizel motorunun çalınması ve benzin motorundan farkı : Dizel motorları veya sıkıştırma ile yanan makineler, gaz yağı ile destile ham petrol arası düşük uçuculuk Özelliğine sahip bir yakıtla 1/11 ilâ 1/22 sıkıştırma oranlı ve 25 ilâ 50 Kg/cm basınç altında kullanılabilen bir yakıtla çalışır. Bunların çeşitli tipleri mevcuttur. Bir örnek olmak üzere sadece dört zamanlı bir dizel motorunun çalışması açıklanacaktır. 2 Oktan sayısı ne kadar yüksek olursa olsun benzin motorlarında sıkıştırma oranı 1/22 nin üzerine çıkarılmazken dizel motorlarında bu oran 1/22 nisbetine çıkartabilmektedir sıkıştırma oranı artıkça motorun termik verimi de artar. 3 Benzinli motorlarda silindire verilen yakıt-hava karışımı silindir dışında 1/14,5 olduğu halde, dizel motorlarında bu karışım silindir içinde 1/18 ve hattâ boşa çalışırken 1/100 nisbetine ayarlanabilmektedir. 4 Dizel motoru benzin motoruna nazaran daha az yakıt sarfettiğinden daha ekonomiktir. Büyük makinelerde dizel motorları kullanılır. 5 Benzin motorlarının fena çalışmasına sebep olan yüksek ceket sıcaklığı, yüksek sıkıştırma oranı, yakıtta nisbeten çok parafinik hidrokarbon oluşu gibi şartlar dizel motorlarının iyi çalışmasında etkili olan faktörlerdir. Dizel motorlarında yakıtın tam zamanında, küçük zerreler halinde, lüzumlu miktarlarda püskürmesinin temini için enjektör sisteminin has-sas bir şekilde ayarlanmış olması gerekir. Enjektör ve yakıt pompalan hususî bir bakım ve temizliği gerektirir. Yakıt Püskürtme Karakteristikleri ve Viskozite : Uygun viskoziteli bir yakıtın seçimi sadece pompalama ve püskürtme sistemleri ile ilgili olarak değil, aynı zamanda yanma olayında da mühimdir. Viskozite yakıt zerrelerinin büyüklüğünü kontrol ettiğinden mükemmel bir yanma için çok lüzumlu olan yeterli bir hava yakıt karışımı elde etmede en mühim faktör olan atomizasyon ve dağılma derecelerini de tayin eder. Yakıtın yanma odasında nüfuz ettiği mesafe ya kıt zerrelerinin büyüklüğüne bağlıdır. Çok viskoz olan yakıtlar nisbeten soğuk olan silindir duvarlarına çarpmadan zerreler halinde ayrılmazlar. Onun için yanma dumanlı olur. Diğer taraftan çok hafif yakıtlar mükemmel bir hava yakıt karışımı meydana getirecek şekilde yeterli olarak nüfuz etmezler. Büyük makinelerde oldukça viskoz yakıtlar, küçük makinelere nazaran daha iyi bir şekilde kullanılabilir. Ayrı veya Ön yanma odalı makinelerde yakıt püskürtme huzmesi nisbeten kısa olduğundan daha ziyade hafif yakıtlar arzu edilir. Hava ile püskürtmeli sistemlerde daha viskoz yakıtlar kullanılabilir. Çünkü burada hava yakıtın atomize olma-sına yardım eder. Birden fazla delikli nozul ihtiva eden enjektörlerde tek delikli nozul ihtiva edenlere nisbetle daha ağır yakıtlar kullanıla-bilir. Daha küçük delikler, yakıtın daha iyi bir şekilde parçalanmasını temin ederler. Ekstra tazyik yakıt huzmesinin nüfuz etme kabiliyetini artırdığı için yüksek bir püskürtme tazyiki İle çalışan makinelerde daha hafif yakıtlar kullanılabilir. Mükemmel bir atomizasyon sağlamak için bakiye yakıtların Önceden ısıtılması lâzımdır. Tatbik edilecek ısının miktarı yakıtın enjekte edilmeden evvel viskozitesinin100ssu daha düşük olmasını sağlayacak kadar olmalıdır.bu da yakıt sıcaklığının 121 C veya,daha fazla olmasını gerektirir.
Dizel Vuruntusu : Yukarıda izah edildiği gibi sıkıştırma strokunda silindir içindeki hava muayyen bir basınç ve sıcaklığa erişinceye kadar sıkıştırılır ve ya- kıt püskürtülür. Yakıtın püskürür püskürmez yanması istenir. Sıkıştırma stroku sonunda yakıtın püskürmeye başladığı andan tutuşmaya kadar geçen zaman uzarsa, bu gecikme süresi sonunda içerde birikmiş olan yakıtın hepsi birden tutuşarak anî bir basınç yükselmesine sebep olur ve motordan darbe sesleri duyulur. Bu "Dizel Vuruntusu" dur ve benzin motorlarında olduğu gibi hiç arzu edilmeyen bir hadisedir. Gecikmenin fazla olması bu hadisenin çok şiddetli olmasına sebep olacağından bu süreyi mümkün olduğu kadar azaltmak icab eder. Bununla beraber çok azaltılması da bazı mahzurlar doğurur; şöyle ki: Yakıt enjektörden püskürür püskürmez tutuşma olursa enjektör memesi ısınarak yakıtın kraking olmasına, karbonlaşma yaparak kötü ve dumanlı yanmasına sebep olur. Muntazam bir yanma temin edebilmek için, püskürtülen yakıt miktarının basınçların artması ile orantılı olması lâzımdır. Dizel yakıtının enjektörden kolayca püskürtülebilmesi ve bunu takiben zerrelere ayrıla-bilmesi için düşük viskoziteli, yani ince ve akıcı olması lâzımdır. Setan Sayısı : Dizel motorunun en önemli hassası olan gecikme süresinin belli bir seviyede olmasını, yani yakıtın kendi kendine tutuşabilme kabiliyetini gösteren Ölçüye "setan sayısı" denir. Aynen oktan sayısı gibi ölçülebilen bir birimdir. Oktan sayısıyla setan sayısını şöyle mukayese edebiliriz. Benzin bahsinde gördüğümüz gibi benzin motorlarında ateşleme olduk-tan sonra karışımın basınç ve sıcaklığının birden bire yükselmesiyle alev cephesine uzak olan kısımların kendiliklerinden tutuşarak anormal bir yanma meydana getirmesi istenmeyen vuruntu hadisesidir. Yani benzin motorlarında karışımın kendi kendine tutuşması istenmez, bu şartı da aromatik hidrokarbonlar sağlar. Benzin motorlarında nasıl ki vuruntuya karşı mukavemet oktan sayısıyla gösterilir ve bunun yük-sek olması İstenirse, dizel motorlarında da dizel vuruntusuna karşı mukavemet, setan sayısıyla ifade edilir ve bunun yüksek olması istenir. Netice olarak: oktan sayısı ve setan sayısı birbirine tamamen zıt iki özelliktir. Bir yakıt için oktan sayısının yükselmesi setan sayısının düşmesidir. Setan sayısı yakıtın yanma kalitesini gösteren ve aynen oktan sayısı gibi ölçülebilen, bir birimdir. Setan sayısı tâyininde de iki ayrı sıvı muhtelif nisbetlerde karıştırılarak numune yakıtın vuruntusuna eşit vuruntu yapan durum setanın % si olarak tesbit edilir. Burada kullanılan setan, kendiliğinden ateşlenme hassası çok iyi olan ve itibarî olarak 100 kabul edilen bir mayi, Alfa - Metil naftalin ise kendiliğinden ateşleme kabiliyeti çok zayıf ve itibari olarak "O" kabul edilen bir mayidir. Meselâ % 45 setan ve % 55 alfa - metil naftalin karışımının standart test motorundaki vuruntusu, setan sayısı tayin edilecek dizel yakı-tının vuruntusuna eşit ise bu yakıtın setan sayısı 45 dir denir. Setan sayısının tayini zor, pahalı ve zaman alan bir tecrübe metodu olduğundan setan sayısı yerine, bu değer hakkında bir bilgi verebilecek olan "Dizel indeks" hesapla bulunur. Bu sayı dizel yakıt şartnamelerinde yer almıştır.
Dizel indeks : Dizel yakıtının setan sayısının Ölçülmesi pratik bir iş olmadığı için, bunun yerine aynı mefhumu ifade eden ve "Dizel indeks" adı verilen bir sayı kullanılmaktadır. Dizel İndeks ya formüller vasıtasıyla hesaplanır ki bunun için anilin noktası ve API gravite gibi ifadelerin bilinmesi gereklidir. Yada Nomograf denilen tablolar vasıtasıyla hesap edilir. Bu nomograflar API gravite ve yakıtın % 50 sinin destile olduğu ortalama kaynama noktasına bağlı olarak hazırlanmıştır. Nomograflar normal destilasyon ürünü (straightrun), termal ve katalitik kraking ünitelerinden alınan dizel yakıtları için iyi netice verirler. Şayet setan sayısını yükseltmek maksadıyla yakıta katık konmuşsa ve yakıtın içinde rezidü fueloil, gazyağından daha uçucu maddeler, zift hayvani ve nebati yağ-lar, sentetik yakıtlar mevcutsa, yapılan dizel indeks tayini, tecrübe İle bulunan setan sayısına tekabül etmez. Normal dizel yakıtının setan sayısı 45 olmalıdır. Netice olarak yakıtın dizel indeksi yükseldikçe kendi kendine tutuşma kabiliyeti artar. Dizel indeksi ile setan sayısı arasında yakın münasebet vardır. Bu husus aşağıdaki tablonun incelenmesinden de anlaşılabilir. 45 ilâ 50 arasındaki setan sayısı ve dizel indeksi aşağı yukarı aynı-dır. 45 in altında değerlerde dizel indeksi setan sayısından çok küçük, aksine 50 nin üstündeki değerler için İse çok az büyüktür. Normal dizel yakıtının dizel indeksi asgarî 45 olmalıdır. Bir dizel yakıtının setan sayısı yakıtın ihtiva ettiği hidrokarbon cinsleriyle çok yakından alâkalıdır. Parafinik hidrokarbonlar setan sayısını yükseltir. Naftenik hidrokarbonlar vasat setan sayısı temin eder. Olefinlerin setan sayısına tesiri katı olarak tespit edilememiştir. Aromatik hidrokarbonlar düşük setan sayısı temin ederler. Motor ihtiyacından daha düşük setan saydı dizel yakıtı kullanılmasının motordaki tesirleri : 1 Motorda ilk hareketi temin için yakıtın daha fazla ısıtılması icab eder. (Setan sayısı ne kadar yüksek olursa olsun ilk hareket için yine de muayyen asgarî bir sıcaklığa ihtiyaç vardır). 2 Ateşleme aksaklığı ve dolayısıyla motorun normal çalışma haline gelmeden evvelki dumanlı çalışma müddeti daha uzundur. 3 Vuruntu yaparak güç kaybı ve motor yıpranması fazladır.
4 Motorun boşta ve hafif yüklerde çalışması halinde motorda daha fazla karbonlu ve vernikli tortu teşekkül eder. (Bu tortunun teşekkülünde yakıt içindeki diğer bileşiklerin de rolü vardır.) 5 Hafif yük ve soğukta çalışan motorlarda nahoş koku ve duman fazladır. (Bazı dizellerde sıcak çalışmalarda yüksek setan sayılı yakıtların daha fazla duman yaptığı gözlenmiştir. Setan sayısının motor verimi ve ekonomi üzerine tesiri ihmal edilecek kadar azdır. Eğer dizel motorunun ihtiyaç gösterdiği setan sayısı temin edilebiliyorsa daha yüksek setan sayılı bir yakıt kullanılması haline nazaran daha fazla güç temin edilir ve. dolayısı ile ekonomik olur. Çünkü düşük setan sayılı dizel yakıtları daha fazla yanma ısısına haizdirler. Motor sanayiinin gelişmesi ile ateşleme tertibatında tatbik edilen yenilikler yüksek devirli dizellerde kullanılması zarurî olan yüksek setan sayılı dizel yakıtına olan ihtiyacın öneminden çok şey kaybettirmiştir. Düşük devirli dizellerde yanma periyodu daha uzun olduğundan yakıtın ateşlenme hassasiyetine ve yanma kalitesine olan tesiri daha azdır. Bu sebeple dizel yakıt şartnamelerinin hazırlanışında şartname hadlerini daha geniş tutmak kabil olmaktadır. API Gravite : Yakıtın gravitesi API serisi içinde viskozite ve tutuşma kalitesinin müsaade ettiği sınırlar içinde düşük olmalıdır. Çünkü azamî ekonomi yüksek özgül ağırlıklı yakıtlarla elde edilir. Diğer petrol ürünlerinde olduğu gibi dizel yakıtları ve pilot yakıtlar ekseriya 60 F a göre ayarlanmış hacim esasına göre satılır. Gravite, sıcaklık ve yakıtın miktarı bilindikten sonra standart tablolardan, 60 F daki hacim tayin edilebilir. Onun için gravite testi ticarî bakımdan lüzumludur. Spesifik gravite bir cismin 60 F daki birim hacminin ağırlığının, 60 F daki aynı hacim-deki suyun ağırlığına oranıdır. Spesifik gravite ile API gravite arasında şöyle bir bağıntı vardır : Dizel yakıtlarının özgül ağırlıkları ekseriya 0,815 ile 0,934 arasında-dır. Uygunluğu sebebiyle API gravite skalası da kullanılmaktadır. Bu skalaya göre hafif ürünler daha yüksek numaralara sahip destile dizel yakıtları ise 25-45 API arasındadır. Bakiye dizel yakıtları 0-25 API gravitesi arasında oldukları halde, umumiyetle 12 den hafif veya 8 API den ağırdır. Böylece API skalasında 10 API ye sahip olan suyun santrifujla ayrılması mümkündür. Petrol fiyatları da API gravitelerine göre ayarlanır. Petrol fiyatlarına tesir eden madeni yağ ve kükürt muhtevasından başka satış yerinin tüketim pazarlarına yakınlık derecesi de mühim bir rol oynar. En fazla rağbet gören petrol çeşitleri işlenmesi kolay ve bol beyaz ürün ihtiva eden Petrol cinsleridir. Bunların API graviteleri de 30 ile 40 arasındadır. Memleketimizde çıkarılan ham petrol cinsleri çok düşük graviteli olup, hemen hemen suya yakın yoğunluktadır. Aşağıdaki tabloda memleketimizde çıkartılan petrollerin API graviteleri gösterilmektedir.
Anilin Noktası : Anilin, aromatik hidrokarbonları her zaman fakat parafinikleri yalnız sıcakta eritebilen bir eritkendir.anilin noktası, eşit hacımda anilin ve numunenin, minimum kritik çözünme sıcaklığıdır. Anilin ile motorin karıştırılır ve ısıtılır, sıcakta motorin anilin için-de tamamen erir, fakat eriyik soğumaya bırakıldığında parafinlerin yavaş yavaş ayrılmaya bağladığa görülür. İşte bu ayrılmanın sonuçlanıp eriyip içinde iki ayrı tabakanın meydana geldiği sıcaklık derecesi, "Anilin Noktası" olarak tarif edilir. Bu deneyde kurutulmuş ve taze destile edilmiş anilin kullanılmalıdır. Anilin noktası testi dizel yakıtındaki parafinik yapılı hidrokarbonların nisbetini gösterir. Anilin noktasının yüksek oluşu yakıtta parafinik hidrokarbon nisbetinin yüksek olduğuna alâmettir. Yukarıdaki formül-den de görüleceği gibi anilin noktası yüksek ise dizel indeksi de yüksektir. Parafinik hidrokarbonların kolay yanma hassası yüksek olduğundan dizel yakıtlarında tercih edilirler. Viskozite : Akıcılık ölçüsüdür. Yakıtın düşük çalışma sıcaklıklarında dahi serbestçe akacak kadar viskozitesinin düşük olması lâzımdır. Sızıntıya mâni olacak ve enjektör sistemini yağlayabilecek kadar da yüksek viskozitede olmalıdır. Aynı zamanda yanma hücresine kolayca atomize edile-bilecek uygun viskozitede olmalıdır. Destile dizel yakıtlarının dizel motorlarında kullanılmasında rol oynayan dizel özellikler : Destilasyon : Uçuculuk ölçüsüdür. Yakıtın uçuculuğu düştükçe, yanma daha muntazam ve çabuk olur. Düşük uçuculuk özelliğine sahip yakıtlar dumanı azaltmak ve en iyi güç temin edebilmek maksadıyla, yüksek devirli motorlar için elzemdir. Donma Noktası : Yakıttan mumun (Wax) ayrışmaya başladığı sıcaklık derecesini gösterir. Yakıt devresi üzerindeki filtrelerin tıkanmaması için bu yakıtın maruz bulunacağı sıcaklığın altında olmalıdır. Alevlenme Noktası: Sıvı bir yakıtın yanabilmesi için, bu yakıtın buharı ile havanın be-lirli oranlar dahilinde karışmış olması icab eder. Bir yakıt ne kadar kolay buhar haline gelebilirse, hava ile
yanıcı bir karışım oluşturması da o derece kolay olur. Yakıtın bu kolay yanabilme Özelliği, alevlenme noktası, ile tespit edilir. Yanıcı bir cismin alevlenme noktası bu cismin hava ile yanıcı karışım meydana getiren bir buhar çıkardığı en düşük sıcaklık derecesine denir. Alevlenme noktasının yanma tekniği bakımından pek büyük bir önemi yoktur fakat tesisat emniyetini temin maksadıyla bu nokta İçin bir sınır tayin edilmektedir. Alevlenme noktası yakı-tın hangi tip ham petrolden yapıldığını ve düşük kaynama noktalı bir sıvının karışması ile seyrelme olup olmadığını tayin etmek bakımından mühimdir. Bakiye Karbon : Havanın bulunmadığı kapalı kapta yağın ısı ile uçucu kısmının bu-harlaşmasından sonra kalan karbon miktarını tayin eder. Çıkan yağ kaptaki hava ile yer değiştirir. Bu test, yağlarda uçuculuğun işaretidir, ve yağ ısıtıldığında buharlaşmayan ağır bileşiklerden geriye kalan kok miktarını verir. Yüksek devirli motorlarda temiz bir yanma temin edebilmek için mümkün mertebe düşük değerde olmalıdır. % 0.25 gibi bir değer yakıtın iyi destile edilmediğine işarettir. Kükürt Miktarı : Benzin ve gazyağında çok az miktarda bulunan kükürt motorinde ağırlıkça % l oranında bulunabilir. Motorinin ihtiva ettiği bu kükürt miktarı en mühim karakteristiklerinden biridir. Kükürt ham petrol içerisinde ağır hidrokarbonlarla bileşik halinde bulunduğu için daha ziyade ağır destilasyon ürünleri içerisinde bulunur. Yakıt içersinde kükürt varsa bu kükürtle yakıt beraber yanar, kükürt dioksit (SO) veya daha fazla oksijenle birleşerek kükürt trioksit (SO) hasıl eder. Yakıtın yanmasından meydana gelen su buharıyla (SO) nin birleşmesinden meydana gelen sülfürik asit (HSO) çok şiddetli bir aşındırıcı olduğu için motor elemanlarının aşınmasına sebep olur. Bu sebepten dolayı yakıttaki fazla kükürt motor için büyük tehlike arz eder. ÜRÜN ÖZELLİKLERİ ÖZELLİK GARANTİ METOT Yoğunluk (15 o C), kg/l 0,820-0,860 ASTM-D 1298 Alevlenme Noktası, o C 55 (En düşük) ASTM-D 93 Soğuk Filtre Tıkama Noktası, o C Kış Dönemi (a) Yaz Dönemi (b) -10 (En yüksek) 5 (En yüksek) IP 309 Damıtma, Hacimde % ASTM-D 86 İyileştirilmiş (250 o C) İyileştirilmiş (350 o C) İyileştirilmiş (370 o C) 65 (En yüksek) 85 (En yüksek) 95 (En düşük) Kükürt, Ağırlıkça % 0,70 (En yüksek) IP 336 veya IP 242 Karbon Tortusu (%10 tortuda), Ağırlıkça % 0,30 (En yüksek) ASTM-D 524 veya ASTM-D 4530 Viskozite (40 o C), cst 2,0-4,5 ASTM-D 445 veya ASTM-D 88 Bakır Çubuk Korozyonu, 3h (50 o C) No: 1 (En yüksek) ASTM-D 130 Kül, Ağırlıkça % 0,01 (En yüksek) ASTM-D 482 Setan İndeks, Hesaplanmış 46 (En düşük) ASTM-D 976 Su, mg/kg 200 (En yüksek) ASTM-D 1744 Partiküller, mg/kg 24 (En yüksek) IP 415 Oksidasyon Dengesi, g/m 3 25 (En yüksek) ASTM-D 2274
BİYOMOTORİN : Biyomotorin Üretimi Bitkisel yağlardan transesterifikasyon reaksiyonu (alkoliz) ile biyomotorin elde edilmektedir. Transesterifikasyon reaksiyonunda yağ, monohidrik bir alkolle (etanol, metanol), katalizör (asidik, bazik katalizörler ile enzimler) varlığında ana ürün olarak yağ asidi esterleri ve gliserin vererek esterleşir. Ayrıca esterleşme reaksiyonunda yan ürün olarak di- ve monogliseridler, reaktan fazlası ve serbest yağ asitleri oluşur. Biyomotorin üretiminde bitkisel yağ olarak kolza, ayçiçek, soya ve kullanılmış kızartma yağları, alkol olarak metanol, katalizör olarak alkali katalizörler (sodyum veya potasyum hidroksit) tercih edilmektedir. Biyomotorin teknolojisinde zorluk bulunmamaktadır. Üretimdeki en önemli nokta biyomotorinin saflık derecesidir. Bu nedenle rafinasyon aşaması önem kazanmaktadır. Biyomotorin %99 değeri üzerinde saf üretilmelidir. Biyomotorin Standartları Biyomotorin için Avusturya'da ÖN C 1190 Standardı, Almanya ve diğer Avrupa ülkelerinde DIN E 51 606 standardı kullanılmakta olup, Amerika Birleşik Devletleri'nde ASTM (American Society of Testing Materials) tarafından standart özellikleri belirlenmektedir. Tablo 1'de biyomotorin ve motorin için standart özellikler karşılaştırmalı olarak verilmektedir. Biyomotorin saf ve motorin-biyomotorin karışımları şeklinde yakıt olarak kullanılmaktadır. Bu yakıtlar aşağıdaki gibi adlandırılmaktadır: B5 : % 5 Biyomotorin+ %95 Motorin B20 : % 20 Biyomotorin+ %80 Motorin B100 : %100 Biyomotorin Tablo 1.Motorin ve biyomotorinin standart özellikleri. Özellikler Motorin (EN 590:1993) Biyomotorin (DIN E 51.606:1997) Yoğunluk, 15 C, kg/m 3 820-860 875-900 Viskozite, 40 C, mm 2 /s 2.00-4.50 3.5-5.0 Alevlenme Noktası, C >55 >110 Kükürt İçeriği, Ağır. % si <0.20 <0.01 Oksijen İçeriği, Ağır.% si 0.0 10.9 Setan Sayısı >49 >49 Isıl Değer, MJ/dm 3 35.6 32.9 Verim, % 38.2 40.7 Biyomotorinin Özellikleri Biyomotorin orta uzunlukta C16-C18 yağ asidi zincirlerini içeren metil veya etil ester tipi bir yakıttır. Oksijene zincir yapısı biyomotorini, petrol kökenli motorinden ayırır. Biyomotorin, motorine çok yakın ısıl değere, motorinden daha yüksek alevlenme noktasına sahiptir. Bu özellik biyomotorini kullanım-taşınım-depolanmasında daha güvenli bir yakıt yapar. Aşağıda biyomotorin temel özellikleri motorin özellikleri ile karşılaştırmalı olarak açıklanmaktadır. Biyolojik Olarak Bozunabilirlik Biyomotorini oluşturan C16-C18 metil esterleri doğada kolayca ve hızla parçalanarak bozunur, 10 000 mg/l'ye kadar herhangi bir olumsuz mikrobiyolojik etki göstermezler. Suya bırakıldığında biyomotorinin 28 günde %95'i, motorinin ise %40'ı bozunabilmektedir. Biyomotorinin doğada bozunabilme özelliği dekstroza (şeker) benzemektedir
Toksik Etki Biyomotorinin olumsuz bir toksik etkisi bulunmamaktadır. Biyomotorin için ağızdan alınmada öldürücü doz 17.4 g biyomotorin/kg vücut ağırlığı şeklindedir. Sofra tuzu için bu değer 1.75 g tuz/kg vucüt ağırlığı olup, tuz biyomotorinden 10 kat daha yüksek öldürücü etkiye sahiptir. İnsanlar üzerinde yapılan elle temas testleri biyomotorinin ciltte %4'lük sabun çözeltisinden daha az toksik etkisi olduğunu göstermiştir. Biyomotorin toksik olmamasına karşın, biyomotorin ve biyomotorin-motorin karışımlarının kullanımında; motorin için zorunlu olan standart koşulların (göz koruyucular, havalandırma sistemi v.b.) kullanılması önerilmektedir. Depolama Motorin için gerekli depolama yöntem ve kuralları biyomotorin için de geçerlidir. Biyomotorin temiz, kuru, karanlık bir ortamda depolanmalı, aşırı sıcaktan kaçınılmalıdır. Depo tankı malzemesi olarak yumuşak çelik, paslanmaz çelik, florlanmış polietilen ve florlanmış polipropilen seçilebilir. Depoloma, taşıma ve motor malzemelerinde bazı elastomerlerin, doğal ve butil kauçukların kullanımı sakıncalıdır; çünkü biyomotorin bu malzemeleri parçalamaktadır. Bu gibi durumlarda biyomotorinle uyumlu Viton B tipi elastomerik malzemelerin kullanımı önerilmektedir. Soğukta Akış Özellikleri Biyomotorin ve biyomotorin-motorin karışımları, motorinden daha yüksek akma ve bulanma noktasına sahiptir; bu durum yakıtların soğukta kullanımında sorun çıkarır. Akma ve bulanma noktaları uygun katkı maddeleri (anti-jel maddeleri) kullanımı ile düşürülebilmektedir. Biyomotorin-motorin karışımları 4 C üzerinde harmanlama ile hazırlanmalıdır. Soğukta harmanlamada biyomotorinin motorin üzerine eklenmesi, sıcakta harmanlama da ise karışımda daha fazla olan kısmın az kısım üzerine eklenmesi önerilmektedir. Eğer harmanda soğumaya bağlı olarak kristal yapılar oluşursa, harmanın tekrar normal görünümünü kazanması için bulutlanma noktası üzerine ısıtılması ve karıştırılması gerekmektedir. Motor Yakıtı Özellikleri Biyomotorin ısıl değeri (32.9 MJ/dm 3 ) motorinin ısıl değerine (35.6 MJ/dm 3 ) oldukça yakın değerde olup, biyomotorinin setan sayısı (~51) motorinin setan sayısından (No.2 motorin: ~42) daha yüksektir. Biyomotorin kullanımı ile motorine yakın özgül yakıt tüketimi, güç ve moment değerleri elde edilirken, motor daha az vuruntulu çalışmaktadır. Biyomotorin motoru güç azaltıcı birikintilerden temizleme ve motorinden çok daha iyi yağlayıcılık özelliklerine sahiptir. Biyomotorinin Emisyonları Tablo 2'de B100 ve B20 emisyonlarının (Life Cycle Emissions) motorin emisyonları ile karşılaştırılması verilmektedir. Biyomotorin ve motorin- biyomotorin karışımı kullanımı ile CO, PM, HF, SO x, ve CH 4 emisyonlarında azalma, NO x, HCl ve HC emisyonlarında ise artma görülmektedir. Biyomotorin biyolojik karbon döngüsü içinde fotosentez ile karbondioksiti dönüştürür, karbon döngüsünü hızlandırır, ayrıca sera etkisini arttırıcı yönde etkisi yoktur.
Tablo 2. Biyomotorin ve motorinin emisyonlarının karşılaştırılması. Emisyonlar B20 B100 CO: Karbonmonoksit -6.90% -34.50% PM: Partikül Madde -6.48% -32.41% HF: Hidroflorik Asit -3.10% -15.51% SO x : Kükürt Oksitler -1.61% -8.03% CH 4 : Metan -0.51% -2.57% NO x : Azot Oksitler 2.67% 13.35% HCl: Hidroklorik Asit 2.71% 13.54% HC: Hidrokarbonlar 7.19% 35.96% HCl ve HF emisyonları motorin ve biyomotorin için oldukça düşük seviyede ve kömür emisyonlarından çok daha düşük değerde olup, çevre için asit tehlikesi oluşturmazlar. Biyomotorinin HC emisyonu, motorininkinden yüksektir. Bu değer biyomotorin üretim süreç aşamalarından (yağlı tohumun ziraati ve işlenmesi) kaynaklanmaktadır. Ancak biyomotorin, motorinden daha düşük HC egzoz gazı emisyonu vermektedir. Egzoz gazı emisyonu yönünden incelendiğinde CO, HC, SO x, PM emisyonlarının motorinden daha az, NO x emisyonlarının ise fazla olduğu görülmektedir. NO x emisyonu katalitik konvertör kullanımı ile azaltılabilir. DİZEL MOTORLARINDA YANMA Dizel motorlarında yanma için kullanılacak hava, emme zamanın-da silindire alınarak sıkıştırılır. Sıkıştırma sonuna doğru sıcaklığı 500-700 C dereceye yükselen hava içerisine yakıt, Ü.Ö.N. dan 15-30 önce enjektör vasıtasıyla püskürtülür. Mekanik püskürtmeli motorlar adım verdiğimiz bu motorlarda yanma olayı şu dört evrede (safhada) meydana gelir: 1 Tutuşma gecikmesi 2 Kontrolsüz (hızlı) yanma 3 Kontrollü yanma 4 Gecikmiş yanma Tutuşma Gecikmesi: Sıkıştırma sonuna doğru silindire püskürtülen yakıt zerreleri hemen tutuşmaz. Yakıt zerrelerinin tutuş ab ilmesi için önce oksijenle karışması ve tutuşma sıcaklığına yükselmesi gerekir. Bu nedenle belirli bîr zamana gerek vardır. İşte bu zamana tutuşma gecikmesi denir. Bu açıklamaya göre tutuşma gecikmesini; Enjektörün yakıtı silindire püskürtmeğe başladığı andan, ilk alev çekirdeğinin meydana geldiği ana kadar geçen zaman olarak ifade edebiliriz. Şekil: 3-1 deki indikatör diyagramında l numaralı bölge olarak gösterilen tutuşma gecikmesi süresi, 2000 dev/dak da çalışan bir motorda 0,0009 saniyedir. Her ne kadar tutuşma gecikmesini ortadan kaldıramıyorsak da, motorun sesli ve vuruntulu çalışmasına etki edeceğinden bu sürenin imkân ölçüsünde kısa olması gerekir. Aşağıda sayacağımız faktörler bu sürenin kısalmasına veya uzamasına etki eder.
Sıkıştırma sonu sıcaklığı: Sıkıştırma sonundaki sıcaklığın değeri, emme havası ve soğutma su-yunun sıcaklığı ile değişir. Yani havanın ve soğutma suyunun sıcaklığı artarsa tutuşma gecikmesi azalır. Sıkıştırma sonu basıncı: Yapılan deneylerden anlaşıldığına göre, sıkıştırma oranı artırılırsa ve silindire basınçlı hava gönderilirse, sıkıştırma sonu basıncı ve buna paralel olarak sıcaklığı artmaktadır. Bu da püskürtülen yakıtın kısa zamanda tutuşmasına yol açar ve tutuşma gecikmesi azalır. Yakıtın kimyasal yapısı: Dizel yakıtının kimyasal yapısının tutuşma gecikmesine etki eden en önemli faktörü; yakıtın setan sayısı veya dizel indeksidir. Yakıtın setan sayısı veya dizel indeksi yükseldikçe tutuşma gecikmesi azalır. Dizel motorlarında yanma diyagramı Yakıtın atomize edilmesi: Yanma odasına püskürtülen yakıt zerreleri ne kadar küçük olursa, bunların hava ile karışması, ısınması ve tutuşması o derece kolay olur. Bu zerrelerin büyüklüklerine ise yakıtın viskozitesi, püskürtme basıncı ve enjektör deliklerinin çapı etki eder. Sıkıştırılan havada meydana getirilen türbülans: Türbülans adım verdiğimiz sıkıştırılmış hava içindeki hava akımları, yakıt zerrelerini yanma odasına dağıttığı gibi, bu zerrelerin ısınma hızını da artırır. Doğal olarak bu da tutuşma gecikmesini kısaltır. Bu hava hareketi silindire giren havayı yönlendirmek, pistona veya yanma oda-sına özel şekiller vermek suretiyle temin edilir. Türbülans aynı zamanda motor devir sayısı ile de artar. Aşağıda motor devir sayısının tutuşma gecikmesine etkisi tablo olarak görülmektedir.