Selçuk Üniversitesi ISSN 1302/6178 Journal of Technical-Online AYÇİÇEĞİ YAĞINDAN ELDE EDİLEN BİYODİZELİN MOTOR PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİSİ

Benzer belgeler
Bir Dizel Motorunda Ayçiçeği Metil Esteri Kullanımının Motor Performans ve Emisyonlarına Etkisi

Atık Kızartma Yağı Metil Esterinin Bir Dizel Motorunda, Motor Performansı ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması

Bir Dizel Motorda Yakıt Olarak Kullanılan Balık Yağı Metil Esteri Karışımlarının Motor Performans Ve Emisyonlarına Etkisi

SOYA YAĞI METİL ESTERİNİN MOTOR PERFORMANS KARAKTERİSTİKLERİ ve NO X EMİSYONLARI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN İNCELENMESİ

Dünya Enerji Konseyi Türk Milli Komitesi TÜRKİYE 10. ENERJİ KONGRESİ

KANOLA YAĞI METİL ESTERİ VE KARIŞIMLARININ MOTOR PERFORMANS VE EGZOZ EMİSYONLARINA OLAN ETKİLERİ

Şekil 1. Deney düzeneğinin şematik görünümü.

FARKLI KATALIZÖR VE YIKAMA SUYU KULLANILAN KANOLA METIL ESTERININ DIZEL MOTORLARDA KULLANIMININ EMISYONLAR ÜZERINE ETKISI

Kanola Yağı Alkil Esterlerinin Bir Dizel Motorunun Performansına ve Emisyon Karakteristiklerine Etkilerinin Belirlenmesi

ÇD45 PAMUK YAĞINDAN TRANSESTERİFİKASYON İLE BİYODİZEL ELDESİ

METİL VE ETİL ESTERİN DİZEL YAKITI OLARAK KULLANILMA İMKANLARININ DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI ÖZET

Dizel ve Haşhaş Yağı Biyodizel Yakıt Karışımlarının Motor Performansı ve Egzoz Emisyonları Üzerindeki Etkilerinin Deneysel İncelenmesi

Karabük Üniversitesi Teknoloji Fakültesi Mekatronik Mühendisliği Bölümü Karabük TÜRKİYE ÖZET

Biyodizel Yakıtla Çalıştırılan Küçük Güçlü Bir Diesel Motorun Performans ve Emisyonuna Giriş Hava Basıncının Etkisinin İncelenmesi

KETENCİK ETİL ESTERİNİN TURBO ŞARJLI BİR MOTORDA YAKIT OLARAK KULLANIMINDA MOTORUN EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Araştırma Makalesi / Research Article. Dizel Motor Performans ve Emisyonları Üzerindeki Biyodizel-Dizel Karışım Yakıtların Etkisi

INVESTIGATION OF THE SAFFLOWER AND CANOLA BIODIESEL USAGE EFFECTS ON EXHAUST EMISSIONS AND ENGINE PERFORMANCE

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) April 2018

Tek Silindirli Bir Dizel Motorda Atık Biyodizel Kullanımının Motor Performansı ve Emisyonlarına Etkisi

Trigliserid : Bitkisel Yağ Alkol : Metanol, Etanol, Bütanol, Katalizör : Asit ve Baz Katalizörler Ester : Biyodizel Gliserin : Yan Ürün

Suat SARIDEMİR 1 Bülent ERYAKALI 2 TÜRKİYE.

SIKIŞTIRMA ORANININ BİR DİZEL MOTORUN PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİLERİ

Tek silindirli bir dizel motorda atık biyodizel kullanımının motor performansı ve emisyonlarına etkisi

Bitkisel ve Hayvansal Atık Yağlardan Üretilen Biyodizellerin Tek Silindirli Bir Dizel Motorda Yakıt Olarak Kullanılması

TURBO ŞARJLI BİR DİZEL MOTORDA YAKIT OLARAK BİYODİZEL KULLANILMASININ MOTOR PERFORMANS VE EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİ

Laboratuvar Ölçekli Biyodizel Üretim Tesisinin Projelendirilerek İmal Edilmesi ve Bu Tesiste Çeşitli Bitkisel Yağ Kaynaklarından Biyodizel Üretimi

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

ZEYTİN YAĞI VE PAMUK YAĞI İLE DİZEL YAKIT KARIŞIMLARININ MOTOR PERFORMANSINA VE EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİSİNİN ANALİZİ

Kanola Yağı Metil Esteri ve Karışımlarının Dizel Motoru Performansına Etkisinin Deneysel İncelenmesi

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Palm Biyodizel-Dizel Yakıt Karışımlarının Yakıt Özelliklerinin Tahmini

Bölüm 2 Kirletici Maddelerin Oluşumu

HİNDİ RENDERİNG YAĞI BİYODİZELİNİN DİZEL MOTOR PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİSİNİN İNCELENMESİ

A Study on the Performance and Emission Parameters of Hazelnut Oil Methyl Ester as an Alternative Diesel Fuel

Dizel Motorlarında Enjeksiyon Basıncı ve Maksimum Yakıt Miktarının Motor Performansı ve Duman Emisyonlarına Etkilerinin İncelenmesi

TAM YÜKTE ÇALIŞAN İNDİREKT PÜSKÜRTMELİ BİR DİZEL MOTORUNDA, DİZEL VE DİZEL-ETANOL YAKIT KARIŞIMLARININ PERFORMANS VE EMİSYON DEĞİŞİMLERİNE ETKİSİ

1. Biyodizel Nedir? 2. Biyodizel in Tarihsel Gelişimi. 3. Biyodizel Üretim Aşaması. 4. Dünyada Biyodizel. 5. Türkiyede Biyodizel

Biyodizelin Dizel Santrallerde Kullanım Analizi

Kanola Yağı Metil Esteri ve Karışımlarının Dizel Motoru Egzoz Emisyonuna ve Yakıt Tüketimine Etkisinin Deneysel İncelenmesi

ÇEŞİTLİ BİTKİSEL YAĞLARDAN BİYODİZEL ÜRETİMİNDE KATALİZÖR VE ALKOL MİKTARININ YAKIT ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

14th International Combustion Symposium (INCOS2018) April 2018

Aspir Biyodizelinde Farklı Enjektör Basınçlarının Motor Performansına Etkisi

MJS

BİYODİZEL KULLANIMININ ÇEVRE İÇİN ÖNEMİ

KETENCİK BİYODİZELİNİN ÜRETİMİ VE COMMON RAİL ENJEKSİYON SİSTEMLİ BİR MOTORUN EMİSYONLARINA ETKİSİ

Hayvansal ve Bitkisel Yağlardan Elde Edilen Biyodizelin Dizel Yakıtı ile Karşılaştırılması

ÇANAKKALE BOĞAZINDAKİ CHLOROPHYTA ENTEROMORPHA YOSUNUNDAN POTASYUM HİDROKSİT DESTEKLİ KATALİZÖR VARLIĞINDA BİYODİZEL ELDESİ

İÇERİK. Amaç Yanma Dizel motorlardan kaynaklanan emisyonlar Dizel motor kaynaklı emisyonların insan ve çevre sağlığına etkileri Sonuç

Mikroalg metil esterinin bir dizel motorunda, motor performansı ve egzoz emisyonlarına etkisinin araştırılması

BİTKİSEL YAĞLARIN ALTERNATİF YAKIT OLARAK DİZEL MOTORLARINDA KULLANILMASI

BİYODİZEL ÜRETİMİNDE YENİLENEBİLİR ENERJİ KAYNAĞI OLARAK ATIK KIZARTMA YAĞLARININ DEĞERLENDİRİLMESİ

ATIK KIZARTMA YAĞI KÖKENLİ BİYODİZELİN ÖN YANMA ODALI BİR DİZEL MOTORUN EMİSYONLARI ÜZERİNE ETKİSİ

KAYISI ÇEKİRDEK İÇİ YAĞINDAN, KANOLA YAĞINDAN VE ATIK YAĞDAN BİYODİZEL ÜRETİMİ

3. Nesil Biyoyakıt Teknolojisi Alglerin bir Dizel Motorunda Performans ve Egzoz Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması

Metil ve Etil Ester Kullanılan Bir Common-Rail Dizel Motorda Performans, Yanma ve Enjeksiyon Karakteristiklerinin Karşılaştırılması

BUTANOL, ETANOL VE BENZİN KARIŞIMLARININ BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA ÖZGÜL YAKIT TÜKETİMİ VE EMİSYONA OLAN ETKİSİ

Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi. Hardal Yağından Biyodizel Üretiminin Optimizasyonu ve Motor Performans Testleri

Kanola Yağı Metil Esteri ve Dizel Yakıt Karışımlarının Tek Silindirli Dizel Bir Motorun Performans ve Gürültü Emisyonlarına Etkisi

Cilt:11 Sayı: 3 s , 2008 Vol: 11 No: 3 pp , Yakup SEKMEN, Abdurrazzak AKTAŞ ÖZET

Dizel Yakıtına İzobütanol İlavesinin Performans ve Emisyonlara Etkisi

Dizel Yakıtındaki Sıcaklık Değişiminin Püskürtülen Yakıt Miktarına Etkisi ve Dinamik Yakıt Sıcaklığı Kontrolü

Etanol Dizel Yakıt Karışımlarının Kısmi Homojen Dolgulu Bir Dizel Motorun Performansına Etkisi

ÖZGEÇMİŞ. Araştırma Görevlisi Makine Mühendisliği Çukurova Üniv Öğretim Görevlisi Makine Mühendisliği Çukurova Üniv.

Benzin nitrometan karışımlarının özgül yakıt sarfiyatı ve emisyonlara etkisinin incelenmesi

Dietil Eter-Dizel Karışımlarının Direkt Enjeksiyonlu Bir Dizel Motorunun Performans ve Emisyonlarına Etkisi

BİR DİZEL MOTORUNDA KANOLA YAĞI KULLANIMINDA ÖN-ISITMA İŞLEMİNİN EGZOZ EMİSYONLARINA ETKİLERİNİN DENEYSEL ARAŞTIRILMASI

Nötralize Atık Kızartma Yağından Elde Edilen Biyodizelin Yanma, Motor Performansı ve Egzoz Emisyonları Üzerindeki Etkilerinin Deneysel İncelenmesi

İÇTEN YANMALI MOTORLARDA SOĞUTMA SUYU SICAKLIĞININ MOTOR PERFORMANSINA ETKİLERİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

DİZEL MOTORLAR İÇİN YÜKSELEN BİR ALTERNATİF YAKIT: BİYODİZEL

Bir Traktör Modelinde Yakıt Olarak Değişik Oranlarda Biodizel Kullanımının Motor Karakteristiklerine Etkilerinin Belirlenmesi*

Atık Zeytinyağından Elde Edilen Biyodizelin Motor Performansı ve Egzoz Emisyonlarına Etkileri

Tek Silindirli Bir Dizel Motorunda Değişik Püskürtme Zamanlaması Değerlerinin Motor Performansına ve Emisyonlarına Etkisinin Araştırılması

HAYVANSAL KÖKENLİ YAĞLARDAN BİYODİZEL ÜRETİMİ

Biyodizel yaparak küresel ısınmaya katkımız nedir?

Biyodizel-Dizel Yakıt Karışımlarının Motor Gürültü Ve Egzoz Emisyonlarına Olan Etkisi

Çiftçi Şartlarına Uygun Bir Biyodizel Üretim Tesisinin Tasarım ve İmalatı *

DİZEL YAKITI, KANOLA YAĞI VE SOYA YAĞI METİL ESTERLERİNİN DİREKT PÜSKÜRTMELİ BİR DİZEL MOTORUNDA PERFORMANS VE EMİSYONLARINA

Dizel Motorlarında Yanma Odası İçerisine Su Püskürtmenin Egzoz Emisyonlarına Etkisi

Dizel Motor Performansı ve Egzoz Emisyonları Üzerinde Biyodizel Yakıtların Etkisi

Kanola Biyodizeli İçerisine n-hexadecane İlavesinin Motor Performansına ve Eksoz Emisyonlarına Etkisinin İncelenmesi

Restoran Atığı Yağların Dizel Motor Yakıtı Olarak Değerlendirilmesi

Bir Dizel Motora Metanol Fumigasyonunun Performans ve Emisyonlara Etkisi

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

Bölüm 3 Motor Çalışma Koşullarının Emisyonlara Etkisi

Grup:İcat Çıkartma Mahmut KARADAĞ Adem DOĞU Kemalettin ARVAS

ANALİZ TALEP FORMU FUEL OİL ÖZELLİK KOD DENEY YÖNTEMİ. TS1451 EN ISO 3104 *TS 2031 Görünüş 120 İç Metot (TY-AY-046) Toplam Tortu 140

Alkol ve Katalizör Miktarlarının Farklı Katalizörlerle Üretilen Kanola Biyodizelinin Dönüşüm Oranı ve Yakıt Özellikleri Üzerindeki Etkisi

T.C. SELÇUK ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ PAMUK YAĞI METİL ESTERİ KARIŞIMLARININ MOTOR EMİSYONLARINA ETKİSİNİN BELİRLENMESİ CİHAN BAYINDIRLI

ÖZGEÇMİŞ. Derece Alan Üniversite Yıl Lisans Tarımsal Mekanizasyon Atatürk Üniversitesi 1988 Y. Lisans Tarım Makinaları Bölümü Anabilim Dalı

SERAMİK KAPLI BİR DİZEL MOTORUNDA BİYODİZEL KULLANIMININ EMİSYON PARAMETRELERİNE ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI

BUJİ ATEŞLEMELİ BİR MOTORDA ALTERNATİF YAKIT OLARAK SAF ETANOLUN KULLANILMASI

Biyodizel/Hidrojen Çift Yakitinin Bir Dizel Motor Performans ve Emisyonlarina Etkisi

HAM AYÇİÇEK YAĞI KULLANILAN BİR DİZEL MOTORUN PERFORMANS VE EMİSYONLARI

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

Bilinen en eski yöntemdir. Bu alanda verim yükseltme çalışmaları sürdürülmektedir.

ÖZGEÇMİŞ VE ESERLER LİSTESİ

Termal Bariyer Kaplı Bir Buji Ateşlemeli Motora Su Enjeksiyonunun Motor Performans ve Egzoz Emisyonları Üzerine Etkilerinin İncelenmesi

BUJİ İLE ATEŞLEMELİ MOTORLARDA TEK NOKTA YAKIT ENJEKSİYON VE KARBÜRATÖR SİSTEMLERİNİN PERFORMANSA ETKİLERİ ÜZERİNE DENEYSEL BİR ARAŞTIRMA

Transkript:

AYÇİÇEĞİ YAĞINDAN ELDE EDİLEN BİYODİZELİN MOTOR PERFORMANS VE EMİSYONLARINA ETKİSİ Doğan ŞİMŞEK Bitlis Eren Üniversitesi, Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu, Motorlu Araçlar ve Ulaştırma Teknolojileri Bölümü, Bitlis Türkiye dgnsimsek@gmail.com Özet Küresel endüstrinin gelişmesi ile yaşam standartlarının artması enerji tüketimini artırmaktadır. Ayrıca fosil kökenli enerji kaynaklarının sınırlı olması da alternatif enerji kaynaklarının araştırılması zaruriyetini ortaya koymaktadır. Yıllardır bu kaynaklar araştırmacılar tarafından sürekli olarak irdelenmektedir. Yapılan bu çalışmada ayçiçeği yağından transesterifikasyon yöntemi ile biyodizel elde edilmiş ve tek silindirli dizel motorda test edilmiş, sonuçlar standart dizel yakıtı ile grafiksel olarak karşılaştırılmıştır. Elde edilen sonuçlarda; motor momentinde maksimum %11, motor gücünde maksimum %5 oranında bir azalma, ÖYT de ise maksimum %5 oranında bir artış olduğu görülmüştür. HC, CO emisyonlarında azalma olduğu, buna karşın NOx emisyonunda %13 oranında artış ve is emisyonunda ise %18 oranında bir iyileşme olduğu ortaya konulmuştur. Anahtar Kelimeler: Biyodizel, Motor Performansı, Egzoz Emisyonu, Alternatif Yakıtlar EFFECTS OF BIODIESEL PRODUCED FROM SUNFLOWER OIL ON THE ENGINE PERFORMANCE AND EMISSIONS Abstract With developing industry increasing living standards increase energy consumption. Also depletion of fossil fuels forces the researchers to seek for alternative energy resources. These resources are studied for many years and one of them is transesterification of sunflower oil to produce biodiesel. It is tested in diesel engine and the results are compared with the diesel fuel as graphs. Results indicate a maximum 186

11% decrease in engine torque, 5% decrease in power and 5% increase in Break Specific Fuel Consumption. HC and CO emissions are observed to decrease while NOx emissions increased by 13% and soot emissions improved by 18%. Keywords: Biodiesel, Engine Performance, Exhaust Emission, Alternative Fuels 1. Giriş Enerji krizi içten yanmalı motorlu araçlarda, alternatif enerji kaynaklarının geliştirilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır. Çünkü fosil kökenli yakıt kullanımında rezervlerin kısıtlı olması ve kirli emisyonları sınırlamak karşılaşılan ciddi sorunlardır [1]. Günümüzde biodizel, CNG ve hidrojen gibi alternatif yakıtların içten yanmalı motorlarda kullanımının artmasına rağmen fosil kökenli yakıtlar hala hızla tükenmeye devam etmektedir [2, 3]. Geleneksel petrol kökenli yakıtların rezervlerinin azalması, fiyatlarındaki artış, çevresel kaygılar nedeni ile tetiklenen egzoz emisyonları üzerindeki kısıtlamalar mevcuttur. Bu nedenle dizel motorlarda yenilenebilir yakıtların kullanılması son zamanlarda ivme kazanmıştır. Günümüzde, birçok ülkede yenilenebilir ve sürdürülebilir enerji kaynakları, konvansiyonel enerji kaynaklarının yerini almaktadır [3]. Petrol kökenli yakıtlardan kaynaklanan bu kaygılar bilim adamlarını yıllardır alternatif yakıt kaynakları ile ilgili çalışmalar yapmaya yöneltmiş, özellikle dizel motorları için bitkisel yağların kullanılması birçok araştırmanın içinde kendine önemli bir yer bulmuştur [4, 5]. Ayrıca araştırmacılar tarafından günümüzde araştırmalar hala devam etmektedir. Sugözü, İ. vd. yaptıkları çalışmada ayçiçeği yağından elde edilen biyodizeli B100 ve B50 oranlarında tek silindirli dizel motorda test etmişlerdir. Test sonuçlarında CO emisyonunda, motor gücü ve momentinde azalma, özgül yakıt tüketiminde ve NOx emisyonunda artma olduğunu belirtmişlerdir [6]. Keskin, A. vd. mısır yağı biyodizeli ile yaptıkları çalışmada motor gücü ve momentinde azalma olduğunu, biyodizelin genel olarak alt ısıl değerinin düşük olmasına bağlı olarak özgül yakıt tüketiminin arttığını, CO ve is emisyonlarının azaldığını ve NOx emisyonlarının arttığını belirtmişlerdir. Ayrıca yaptıkları çalışmada SOx emisyonlarına rastlamadıklarını belirtmişlerdir [7]. 187

Biyodizel, yağ bitkilerinden ve atık bitkisel yağlardan elde edilmektedir. Bitkisel yağların az oranda sülfür içermeleri, yapılarında oksijen bulunması, setan sayılarının yüksek olması ve yanmaları sonucunda daha az zararlı emisyon yaymaları, onların özellikle dizel motorlar için uygun bir alternatif yakıt olabileceklerini göstermektedir. Ayrıca, daha yüksek parlama noktasına ve daha iyi yağlama özelliğine sahip olmaları da olumlu özellikleridir [8]. Bitkisel yağların viskozitesinin yüksek, uçuculuğunun ise düşük olması bitkisel yağların dizel motorlarında yakıt olarak kullanımını olumsuz yönde etkilemektedir. Yüksek viskozite, püskürtme işlemini olumsuz etkilediğinden yakıtın atomizasyonu kötüleşmektedir. Yüksek viskozite ayrıca enjektörlerin tıkanmasına, segmanlarda karbon birikintisine ve yağlama yağının bozulmasına neden olmaktadır. Parlama noktasının yüksek olması, uçuculuk özelliğinin az olduğunu göstermektedir. Bu ise yanma odasında daha fazla birikintiye, enjektör ucunda karbonizasyona ve segman yapışmasına neden olmaktadır. Viskozitenin yüksek, uçuculuğun düşük olması soğukta ilk hareket zorluğuna, alev sönmesine ve tutuşma gecikmesi periyodunun uzamasına sebep olmaktadır [9]. Bitkisel yağların yol açtığı olumsuzlukları ortadan kaldırmak amacı ile piroliz, transesterifikasyon, mikroemülsiyon ve inceltme gibi yöntemler kullanılmaktadır. Bu yöntemler arasında en yaygın olarak kullanılan transesterifikasyon yöntemidir [10]. Transesterifikasyon yöntemi; bitkisel yağların monohidrik bir alkolle (metanol, etanol), katalizor (asidik, bazik katalizorler ve enzimler) varlığında esas ürünler olarak yağ asidi esterleri ve gliserin ortaya çıkartarak esterleştirilmesi işlemidir [11]. Transesterifikasyon sürecinde metanol, etanol, propanol, butanol ve amil alkoller kullanılabilmesine rağmen düşük maliyeti, kimyasal ve fiziksel avantajları nedeniyle metil alkol yaygın olarak kullanılmaktadır [12]. Reaksiyon sırasında katalizör olarak sodyum hidroksit, potasyum hidroksit, sodyum metoksit ve potasyum metoksit yaygın olarak kullanılmaktadır [13, 14]. Ayrıca biyodizelin ağırlıkça karbon atomlarının az olması ve oksijen içeriğinin fazla olması yakıt olarak kullanımının olumlu bir yönüdür. Yapılan analizlerde biyodizel içerisindeki karbon oranının petrol kökenli yakıtta ASTM D975 standardına göre ağırlık olarak %87 iken, biyodizel yakıtında ise ASTM PS 121 standardına göre ağırlık olarak %77 olduğu belirtilmiştir. Oksijen içeriği bakımından aynı standartlara 188

göre petrol kökenli yakıtta 0 iken bitkisel kökenli yakıtlarda ağırlıkça %12 olduğu belirtilmiştir [15]. Yapılan bu çalışmada araştırmacılar tarafından sürekli irdelenen ancak ülkemizde kullanım yaygınlığı hala gerçekleşmemiş, hatta hiç olmayan bitkisel kökenli yakıtların küçük ölçekli olarak üretilebilirliği ve çevreye olan etkisi incelenmiş, sonuçlar tartışmalı olarak verilmiştir. Ayrıca petrol kökenli yakıtlar yerine bitkisel kökenli yakıtların kullanımının daha çevreci olduğunu ortaya koymak amaçlanmıştır. 2. Materyal ve Metot Ayçiçeği yağından elde edilen biyodizel Bitlis Eren Üniversitesi Teknik Bilimler Meslek Yüksekokulu otomotiv laboratuvarında üretilmiş ve aynı laboratuvarda motor test standında test edilmiştir. Biyodizel üretimi akış şeması Şekil 1 de gösterilmektedir. Bitkisel yağ + Alkol + Katalizör Karıştırma - Isıtma - Dinlendirme Gliserin Ester Yıkama Sabun Kurutma Biyodizel Şekil 1. Biyodizel üretim akış şeması Biyodizel olarak adlandırılan yağın esterleştirilmesi işlemi, etanol veya metanol kullanılarak yapılmaktadır. Bu reaksiyonda katalizör olarak asit ya da alkali maddeler kullanılmaktadır. Ancak reaksiyon işleminde alkali katalizörlerin kullanılması durumunda reaksiyon süresinin kısalması bitkisel yağın biyodizel dönüşüm oranının artması gibi daha iyi sonuçların elde edildiği araştırmacılar tarafından ortaya konulmuştur [12, 16]. 189

Kullanılan bitkisel yağ piyasadan temin edilmiştir. Esterleştirme sürecinde katalizör olarak sodyum hidroksit ve alkol olarak metil alkol (Metanol) kullanılmıştır. Küçük ölçekli üretim sürecinde bitkisel yağ 6:1 molar oranında alkol ve (ağırlıkça) %5 oranında NaOH kullanılarak transesterifikasyon reaksiyonu gerçekleştirilmiştir. Ayçiçeği yağı içerisinde su bulunma ihtimaline karşın 100 C ye kadar ısıtılmış ve içerisinde olabilecek suyun buharlaşması sağlanmıştır. Metil alkol içerisinde katalizör çözdürülüp 60 C ye ısıtılmış bitkisel yağ üzerine ilave edilmiştir. Karışım 60 C sabit sıcaklıkta 60 dev/dak da 2 saat süre ile karıştırılmıştır. Dinlendirme hunisine alınan karışım 8 saatlik bir süre dinlenmeye bırakılmış ve fazların ayrışması beklenmiştir. 8 saatlik dinlendirme işlemi sonunda fazlar (gliserin / ester) ayrıştırılmış ve elde edilen ester 60 C ye ısıtılan su ile 1:1 oranında yıkama işlemi gerçekleştirilmiştir. Yıkama işlemi sonrasında ayrılan su alınarak ester içerisinde su kalabilme ihtimaline karşın 100 C ye kadar tekrar ısıtılıp suyun buharlaşması sağlanmıştır. Elde edilen biyodizel Ph metre ile kontrol edilip nötrüzasyon işlemi uygulanmıştır. Nötrüzayson işlemi bazik katalizör kullanılmasından dolayı asit ilavesi ile sağlanmıştır. Tablo 1. Ayçiçeği yağı biyodizeli ve dizel yakıtlarının özellikleri Yakıt Tipi Dizel Yakıtı Ayçiçeği Yağ Metil Esteri Yoğunluk (kg/m 3 ) (15 C) 835 882 Viskozite (mm 2 /sn) (40 C) 2,60 4,78 Alt Isıl Değeri (kj/kg) 42640 38388 Setan Sayısı 47 50 Akma Noktası C -15-3,9 Alevlenme Noktası C 58 136 Tablo 2. Test motoru özellikleri Motor Tipi ANTOR 3 LD 510 Silindir Sayısı 1 Silindir Çapı x Strok 85 x 90 mm Silindir Hacmi 510 cm 3 Sıkıştırma Oranı 17:1 Maksimum Motor Devri 3200 dev/dak Maksimum Motor Gücü 12 Hp Maksimum Motor Momenti 3,5 kg.m 1800 dev/dak 190

Şekil 2. Motor test cihazı şeması (1. Test Motoru, 2. Dinamometre, 3. Test kontrol ünitesi, 4. Güç ünitesi, 5. Yakıt deposu, 6. Emisyon ölçüm cihazı) Motor test standı Şekil 2 de görülmektedir. Test sisteminde 26 kw, 80 Nm tork ve max 5000 rpm hızında elektrikli dinamometre kullanılmaktadır. Test siteminde yakıt tüketimi, motor momenti ve motor gücü verileri anlık olarak, kullanılan arayüz programı ile bilgisayara kaydedilmiştir. Testler tek silindirli dört zamanlı, sıkıştırma ile ateşlemeli motorda tam gaz konumunda altı farklı motor yükünde test edilmiştir. Egzoz emisyonları Mobydic marka gaz analiz cihazı kullanılarak kayıt altına alınmıştır. Kullanılan cihazın ölçüm aralıkları Tablo 3 de verilmiştir. Tablo 3. Emisyon cihazı özellikleri MOBYDIC 5000 GAZ ANALİZ CİHAZI CO % Vol 0-10 CO2 % Vol 0-20 HC ppm Vol 0-20000 O2 % Vol 0-21 NOx ppm 0-5000 Lambda 0-5 N % 0-100 K 1/m 0-20 Partikül mg/m 3 0-1000 3. Bulgular Ve Tartışma Değişik oranlarda biyodizel kullanımının motor momentine Şekil 3 de verilmiştir. Grafik incelendiğinde dizel yakıtı içerisindeki biyodizel oranı arttıkça motor 191

momentinde azalma olduğu görülmektedir. Kullanılan biyodizelin standart dizel yakıtına göre ısıl enerjisinin düşük olması motor momentindeki azalmanın temel sebebidir. Ayrıca kullanılan biyodizelin yoğunluğu ve viskozitesinin dizel yakıtına göre yüksek olması püskürtme sürecinde silindir içerisinde yakıtın nüfuzunu olumsuz yönde etkilemekte ve yanmayı kötüleştirmektedir [17]. Bu durum motor momentinde düşmeye neden olmaktadır. Motor Momenti (Nm) 35 33 31 29 27 25 23 21 19 17 15 B25 B50 B75 B100 Dizel Şekil 3. Farklı oranda biyodizel kullanımının motor momentine etkisi Değişik oranlarda biyodizel kullanımının motor gücüne etkisi Şekil 4 de verilmiştir. Standart dizel yakıtı içerisinde biyodizel oranı arttıkça ve saf biyodizel kullanımında motor gücünde azalma olduğu görülmektedir. Bu azalma maksimum gücünün elde edildiği motor devrinde (2600 dev/dak) B25 yakıtı ile yaklaşık % 1, B50 yakıtı ile yaklaşık %3, B75 yakıtı ile %4 B 100 yakıtı ile yaklaşık olarak % 5 oranında azalma olduğu kaydedilmiştir. Bu güç kaybının biyodizel yakıtının alt ısıl değerinin, standart dizel yakıtından düşük olması ve biyodizel yakıtının viskozitesinin ve yoğunluğunun yüksek olmasından kaynaklandığı literatürde açıklanmaktadır [3, 6]. Kullanılan yakıtın viskozitesinin yüksek olması püskürtülen yakıtın atomizasyon çapını etkilemektedir. Atomizasyon çapının büyük olması silindir içerisinde hava/yakıt karışımını olumsuz yönde etkilemekte ve bu durumda yanma kötüleşmektedir. Yanmanın kötüleşmesi motor gücünde azalmaya sebep olmaktadır [18]. Değişik oranlarda biyodizel kullanımın özgül yakıt tüketimine etkisi Şekil 5 de verilmiştir. Biyodizel içerisinde biyodizel oranının artması ile özgül yakıt tüketiminde artma olduğu görülmektedir. Biyodizel yakıtının alt ısıl değerinin düşük olması aynı enerjiyi elde edebilmek için daha fazla yakıtın kullanılması ÖYT artışının temel 192

sebebidir. Minimum ÖYT elde edildiği motor devrinde (2600 dev/dak) B25 yakıtı kullanılması ile ÖYT de yaklaşık olarak %0.5, B50 yakıtı ile yaklaşık olarak %1, B75 yakıtı kullanımında yaklaşık olarak %3, B100 yakıtı kullanımında ise yaklaşık %5 oranında bir artış olduğu görülmüştür. ÖYT nin artışının diğer bir sebebi ise biyodizel yakıtının yoğunluğunun yüksek olması bütün karışım oranlarında yakıtın yoğunluğunun yükselmesi ile aynı hacimde daha fazla yakıt püskürtülmesidir [17]. Motor Gücü (Hp) 12 10 8 6 4 Dizel B25 B50 B75 B100 Şekil 4. Farklı oranda biyodizel kullanımının motor gücüne etkisi 350 Özgül Yakıt Tüketimi (g/hph) 300 250 200 150 100 Dizel B25 B50 B75 B100 Şekil 5. Farklı oranda biyodizel kullanımının özgül yakıt tüketimine etkisi Değişik oranlarda biyodizel kullanımın HC emisyonuna etkisi Şekil 6 da verilmiştir. Dizel yakıtı içerisinde biyodizel oranı arttıkça ve saf biyodizel kullanımında HC emisyonlarının azaldığı görülmektedir. Maksimum güç elde edildiği motor devrinde (2600 dev/dak) dizel yakıtı ile 8 ppm, B25 yakıtı ile 6 ppm, B50 yakıtı ile 5 ppm B75 yakıtı ile 4 ve B100 yakıtı ile 3 ppm emisyon ölçümleri kaydedilmiştir. Bu azalma biyodizel içerisinde standart dizel yakıtına göre, yapısında karbon (C) atomlarının az ve oksijenin fazla olmasından kaynaklanmaktadır [15]. 193

HC (ppm) 60,5 50,5 40,5 30,5 20,5 10,5 0,5 Dizel B25 B50 B75 B100 Şekil 6. Farklı oranda biyodizel kullanımının HC emisyonuna etkisi Değişik oranlarda biyodizel kullanımının CO emisyonlarına etkisi Şekil 7 de verilmiştir. Bütün motor devirlerinde yakıt içerisindeki biyodizel oranı arttıkça CO emisyonlarında azalma olduğu görülmüştür. Maksimum güç elde edilen motor devrinde (2600 dev/dak) dizel yakıtına göre B25 yakıtı kullanıldığında yaklaşık olarak %8 oranında azalma olduğu görülmektedir. Ayrıca saf biyodizel kullanımında bu oran yaklaşık olarak %30 lara kadar azalma olduğu görülmektedir. Bu azalmanın temel sebebi biyodizelin yapısındaki karbon (C) atomlarının az, oksijenin ise fazla olmasından kaynaklanmaktadır [15]. 3 2,5 Dizel B25 B50 B75 B100 CO (%) 2 1,5 1 0,5 0 Şekil 7. Farklı oranda biyodizel kullanımının CO emisyonuna etkisi Değişik oranlarda biyodizel kullanımının NOx emisyonlarına etkisi Şekil 8 de verilmiştir. Bütün motor devirlerinde, dizel yakıtı içerisindeki biyodizel oranının artması ile NOx emisyonlarının arttığı görülmektedir. Maksimum güç elde edilen motor devrinde NOx emisyonlarında standart dizel yakıtına göre B25, B50, B75, B100 yakıtı kullanımında sırası ile %5, %8, %10, %13 oranında bir artma olduğu görülmektedir. İçten yanmalı motorlarda egzoz gazlarının içerisinde NOx oluşumunun temel sebebi 194

silindir içi yüksek sıcaklıktır [19]. Biyodizel yapısında oksijen bulunması silindir içerisinde yanma sonu sıcaklığı yükseltmektedir. Bu durum biyodizel yakıtı ve karışımları kullanılması durumunda NOx emisyonlarının artmasına neden olmaktadır. Ayrıca silindir içerisinde biriken yanmayan yakıtın aniden yanması NOx emisyonunun artmasının başka bir nedenidir [18]. NOx emisyonu sonuçları daha önce yapılan çalışmalarla benzer sonuçlar göstermektedir [6,12]. 3500 Dizel B25 B50 B75 B100 NOx (ppm) 3000 2500 2000 1500 1000 Şekil 8. Farklı oranda biyodizel kullanımının NOx emisyonuna etkisi Değişik oranlarda biyodizel kullanımının is emisyonlarına etkisi Şekil 9 da verilmiştir. Motor devri arttıkça is emisyonu azalmaktadır. Maksimum gücün elde edildiği motor devrinde (2600 dev/dak) yakıtların sırası ile B25 %4, B50 %7, B75 %12 ve B100 %18 oranında azalma olduğu tespit edilmiştir. Yakıt içerisinde biyodizel oranı arttıkça bütün motor devirlerinde is emisyonu azalmaktadır. Bu azalmanın temel nedeni biyodizel içerisinde oksijen bulunmasıdır. Yapılan diğer çalışmalarda araştırmacılar tarafından benzer sonuçlar ortaya konulmuştur [20]. 5 Dizel B25 B50 B75 B100 İs (%) 4 3 2 1 0 Şekil 9. Farklı oranda biyodizel kullanımının is emisyonuna etkisi 195

4. Sonuçlar Yapılan bu çalışmada standart dizel yakıtı içerisine ayçiçeği yağından elde edilen biyodizel %25, % 0, % 5 oranlarında karışımları ve saf biyodizel, tek silindirli bir dizel motorda kullanılmıştır. Yapılan testlerde standart dizel yakıtı içerisinde biyodizel oranı arttıkça motor momenti ve motor gücünde azalma, ÖYT de ise artma olduğu belirtilmiştir. Maksimum momentin elde edildiği motor devrinde karışımlar ve saf biyodizel kullanımında standart dizel yakıtına göre %5 ile %11 arasında, motor momentinde düşme olduğu belirtilmiştir. Aynı şartlarda motor gücünde %1 ile %5 oranında bir azalma olduğu, ÖYT de ise aynı şartlarda standart dizel yakıtına göre %0 ile %5 oranında bir artış olduğu ortaya konulmuştur. Standart dizel yakıtı içerisinde biyodizel oranı arttıkça HC, CO ve is emisyonlarında azalma olduğu NOx emisyonlarında artış olduğu görülmektedir. Biyodizel kullanımında emisyonların iyileştiği görülmektedir. NOx emisyonunun farklı kontrol yöntemleri kullanılarak NOx emisyonunun daha az salınımı sağlanabilir. İçten yanmalı motorlarda fosil kökenli yakıtlara alternatif olarak biyodizel kullanılması motor performansında azda olsa bir kayıp olmasına rağmen daha çevreci bir yakıt olduğu söylenebilir. Kaynaklar [1] Banapurmath, NR, Tewari, PG, and Hosmath, RS, Combustion an emission characteristics of a direct injection, compression-ignition operated on Hongeoil, HOME and blends of HOME and diesel. International Journal of Sustainable Engineering, 2008; 2: 80-93 [2] Murugesan A, Umarani C, Subramanian R, and Nedunchezhian N., Bio-diesel as an alternative fuel for diesel engines - A review, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2009;13: 653-662. [3] Sugözü, B., Influence of Diesel Fuel and Soybean Oil Ethyl Ester Blends on the Performance and Emission Characteristics of a Diesel Engine, International Journal of Automotive Engineering and Technologies, 2016; 5: 1-7. 196

[4] Aksoy, F., Bayrakçeken, H., Baydır, Ş., A.,Yavuz, H., Kanola Yağı Metil Esterine Ön Isıtma Uygulamasının Motor Performans Ve Emisyonlarına Etkisi, Taşıt Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2009; 1: 25-33. [5] Peterson, Charles, L., et al., Ethyl ester of rapeseed used as a biodiesel fuel-a case study, Biomass and Bioenergy, 1996, 10(5): 331-336. [6] Sugözü, İ., Aksoy, F., and Baydır, Ş., A., Bir dizel motorunda ayçiçeği metil esteri kullanımının motor performans ve emisyonlarına etkisi, Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2009; 6(2): 49-56. [7] Keskin, A., and Ekşi, A., K., Dizel Motorlarda Mısır Yağı Biyodizelinin Yakıt Olarak Kullanımının Motor Performans ve Emisyonuna Etkisi, Celal Bayar University Journal of Science, 2006; 2(1): 49-55. [8] Bayrakçeken, H., Yavuz, H., Aksoy, F., Baydır, Ş., A., Soya Yağı Metil Esterinin Motor Performans Ve Emisyonlarına Etkisi, 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), 13-15 Mayıs 2009, Karabük, Türkiye. [9] Cesur, İ., Ayhan, V., Parlak A., Bir dizel motorunda tavuk yaği metil esteri kullanilmasinin performans ve emisyonlara etkisi, 10. Uluslararası Yanma Sempozyumu, 2008, 331-337. [10] Ramadhas, A., S., Jayaraj, S., Muraleedharan C., Use of vegettable oils as I.C. engine fuels-a review, Renewable Energy, 2004, 29, 727 742. [11] Karabektaş, M., Ergen,G., Biyodizel Yakıt Kullanılan Bir Dizel Motorunda Isı Balansı Uygulaması, 10. Uluslararası Yanma Sempozyumu, 2008 424-429. [12] Fukuda, H., Kondo A., Noda H., Biodiesel Fuel Production by transesterification of Oils, Journal Of Bioscience And Bioengineering, 2001, 92(5), 405-416. [13] Raheman, H., Phadatare, A.G., Diesel engine emissions and performance from blends of karanja methyl ester and diesel, Biomass and Bioenergy, 2004, 27, 393 397. [14] Leung, D.Y.C., Guo, Y., Transesterification of neat and used frying oil: Optimization for biodiesel production, Fuel Processing Technology, 2006, 87, 883 890. [15] Öner, Z., Biyodizel üretiminde adsorban maddelerin rolünün incelenmesi, Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 2011. 197

[16] Özer, S., Vural, E., ve Özdalyan, B., Dizel Motorlarında Kanola Yağı Metil Esteri-Dizel Yakıtı Karışımlarının Motor Performansına ve Egzoz Emisyonlarına Etkileri, Electronic Journal of Vehicle Technologies (EJVT), 2011; 3(1); 9-18. [17] Vural, E., Şimşek, D., Özer, S., The Analysis of the Effect of Diesel Fuel Additive 5%, Compression Ratio and Injection Pressure on the Performance with Diesel-RK Programme, International Conference on Natural Science and Engineering (ICNASE 16) March 19-20, 2016, Kilis 2125-213. [18] İlkılıç, C., Behçet, R., Aydın, S., Aydın, H., Dizel motorlarında azot oksitlerin oluşumu ve kontrol yöntemleri, 5. Uluslararası ileri Teknolojiler Sempozyumu (IATS 09), Karabük, 2009; 2062-2066. [19] Xue, J., et al., Effect of Biodiesel on Engine Performances and Emissions, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2011; 15(2): 1098-1116. [20] Labeckas, G., Slavinskas, S., The effect of rapeseed oil methyl ester on direct injection diesel engine performance and exhaust emissions, Energy Conversion and Management, 2006; 47 (13-14): 1954 1967. 198