Model Jet Motorunun Yapımı Ve Sıvı Yakıtlarla Test Edilmesi



Benzer belgeler
Otto ve Dizel Çevrimlerinin Termodinamik Analizi. Bölüm 9: Gaz Akışkanlı Güç Çevrimleri

Soru 5) Pistonun, silindir içersinde iki ölü nokta arasında yaptığı tek bir harekete ne denir? a) Çevrim b) Vakum c) Basma d) Zaman

İÇTEN YANMALI MOTORLARIN ÇALIŞMA PRENSİPLERİ DİZEL MOTORLARI

Gerçek ve ideal çevrimler, Carnot çevrimi, hava standardı kabulleri, pistonlu motolar

Buji ile ateşlemeli motorlar için teorik çevrimin (Hava Standart OTTO çevrimi) Sıkıştırma ile ateşlemeli motorlar için teorik çevrimin (Dizel Teorik

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders 3

Halit YAŞAR. Doç. Dr. Makina Mühendisliği Bölümü Otomotiv Anabilim Dalı Öğretim Üyesi

TERMODİNAMİK II BUHARLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ. Dr. Nezaket PARLAK. Sakarya Üniversitesi Makine Müh. Böl. D Esentepe Kampüsü Serdivan-SAKARYA

SU ÜRÜNLERİNDE MEKANİZASYON

İçten yanmalı motorlarda temel kavramlarının açıklanması Benzinli ve dizel motorların çalışma prensiplerinin anlatılması

Temel Motor Teknolojisi

BURSA TEKNİK ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAKİNE LABORATUVAR DERSİ. Yakıt Püskürtme Sistemleri Deneyi

SAKARYA ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNA MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

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

İÇTEN YANMALI MOTORLAR 2. BÖLÜM EK DERS NOTLARI

Uçak motorunun ana fonksiyonu uçağa gereken hareketi sağlamaktır. Motorun uçaktaki diğer fonksiyonları ise

MODÜL-15 ÖRNEK SORULAR

Bölüm 9 GAZ AKIŞKANLI GÜÇ ÇEVRİMLERİ. Bölüm 9: Gaz Akışkanlı Güç Çevrimleri

Gaz Türbinli Uçak Motorları

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders 4

DENİZ MOTORLARI. e. Egzoz Sistemi Motor içinde yanma sonrası oluşan kirli gazların dışarı atılmasını sağlayan sistem.

MAKİNE VE MOTOR DERS NOTLARI 4.HAFTA

İçten Yanmalı Motorların Doğalgazla Çalışır Hale Getirilmeleri ve Dönüştürülmüş Motorların Performans Parametrelerinin Analizi

Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Esasları. Niğde Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

BASINÇLI KAPLARDA MEYDANAGELEBİLECEK TEHLİKELER

Direkt Enjeksiyonlu Araçlara LPG Dönüşümü. Hazırlayan ve Sunan: Utku Beyaztaş Sercan Küçükbeycan

ANKARA ÜNİVERSİTESİ GAMA MESLEK YÜKSEKOKULU ELEKTRİK VE ENERJİ BÖLÜMÜ ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI TEKNOLOJİSİ ELEKTRİK ENERJİ SANTRALLERİ 2.

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİNE GİRİŞ Ders 2

Bölüm 2 Kirletici Maddelerin Oluşumu

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

OTOMOTİV TEKNOLOJİLERİ

YARI OTOMATiK PELET KAZANI. Yeni Nesil Eco Mini Serisi

Kalorifer Tesisatı Proje Hazırlama Esasları. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü Doç. Dr.

Buhar çevrimlerinde akışkan olarak ucuzluğu, her yerde kolaylıkla bulunabilmesi ve buharlaşma entalpisinin yüksek olması nedeniyle su alınmaktadır.

BENZİN MOTORLARI. (Ref. e_makaleleri, Rafineri Prosesleri)

8. Silindirlerin Düzenleniş Şekline Göre

Hidroliğin Tanımı. Hidrolik, akışkanlar aracılığıyla kuvvet ve hareketlerin iletimi ve kumandası anlamında kullanılmaktadır.

OREN3005 HİDROLİK VE PNÖMATİK SİSTEMLER

010 SİSTEMİ. TEKNOSİSTEM MÜHENDİSLİK - Gazcılar Cad. Anafarta Sok. No:1/A BURSA, Tel:(224) Faks:

Hidrolik Paletli Pompa

BASINÇLI KAPLARDA MEYDANAGELEBİLECEK TEHLİKELER

Anlatım-sunum-laboratuar

MOTORLU ARACI OLUŞTURAN KISIMLAR

MOTORLAR VE TRAKTÖRLER Dersi 3

Karbonmonoksit (CO) Oluşumu

Dersin Adı Alan Meslek / Dal Dersin Okutulacağı Dönem/Sınıf/Yıl Süre. Dersin Amacı. Dersin Tanımı Dersin Ön Koşulları

Bölüm 8 EKSERJİ: İŞ POTANSİYELİNİN BİR ÖLÇÜSÜ. Bölüm 8: Ekserji: İş Potansiyelinin bir Ölçüsü

Bölüm 7 ENTROPİ. Bölüm 7: Entropi

UÇUŞ MEKANİĞİ ve UÇAK PERFORMANSI Güç Sistemi Kuvvetleri (Devam)

ÇÖZÜM 1) konumu mafsallı olup, buraya göre alınacak moment ile küçük pistona etkileyen kuvvet hesaplanır.

DİZEL MOTOR YAKIT SİSTEMLERİ

HİDROLİK VE PNÖMATİK KARŞILAŞTIRMA

7. Krank Mili 8. Biyel Kolu 9. Pistonlar 10. Segmanlar 11. Kam Mili 12. Subaplar

Bölüm 3 Motor Çalışma Koşullarının Emisyonlara Etkisi

DENİZ HARP OKULU MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. Gaz Türbinleri MKM-423 4/II (3+0+0) 3 4

Gemi Diesel Motorları

ATIK ISIDAN ELEKTRİK ÜRETİMİ

ISI POMPASI DENEY FÖYÜ

DENİZ HARP OKULU MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. İçten Yanmalı Makineler MKM-413 4/I (3+0+0) 3 3

Öğretim planındaki AKTS TERMODİNAMİK II : Yüz yüze eğitim Face to Face / e-learning / b-learning

SOĞUTMA SİSTEMLERİ VE ÇALIŞMA İLKELERİ (Devamı)

Prof. Dr. Selim ÇETİNKAYA

BAŞKENT ÜNİVERSİTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MAK 402 MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ LABORATUVARI DENEY - 5 PSİKROMETRİK İŞLEMLERDE ENERJİ VE KÜTLE DENGESİ

Vakum Teknolojisi * Prof. Dr. Ergun GÜLTEKİN. İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi

SOĞUTMA ÇEVRİMLERİ 1

Karlı Bir Yatırım Yeni Nesil Caria Serisi

MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜM BAŞKANLIĞI DERS TANITIM BİLGİLERİ. İçten Yanmalı Makineler MK-412 4/Güz (2+0+0) 2 5

MOTORLAR-5 HAFTA GERÇEK MOTOR ÇEVRİMİ

YARI OTOMATiK PELET KAZANI. Yeni Nesil Eco Mini Serisi

GİRİŞ TURBO MAKİNALARIN TANIMI SINIFLANDIRMASI KULLANIM YERLERİ

ANADOLU ÜNİVERSİTESİ HAVACILIK VE UZAY BİLİMLERİ FAKÜLTESİ

2009 MÜFREDATI MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ / MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ EĞİTİM PLANI SINIF: 1 DÖNEM: GÜZ. Ders Kodu Dersin Adı T P K ECTS Ders Tipi

MEKATRONİĞİN TEMELLERİ HİDROLİK/PNÖMATİK SİSTEMLER

İÇİNDEKİLER ÖNSÖZ Bölüm 1 DAİRESEL HAREKET Bölüm 2 İŞ, GÜÇ, ENERJİ ve MOMENTUM

KMPT-Montaj-Bakım Kılavuzu

EĞİTİM NOTLARI 16 BASINÇLI HAVA HATLARI BASINÇLI HAVA HATLARI

MAKİNE VE MOTOR DERS NOTLARI 9.HAFTA

BUHARLI VE BİRLEŞİK GÜÇ ÇEVRİMLERİ

MOTORLAR. 1 Ders Adi: MOTORLAR 2 Ders Kodu: MAK Ders Türü: Seçmeli 4 Ders Seviyesi Lisans

DUAL FUEL SYSTEM. «Dizel araçlar için CNG Çift Yakıt Sistemleri»

Termodinamik Termodinamik Süreçlerde İŞ ve ISI

AYC / PB SERİSİ PİLOT BRÜLÖRLER

Universal Tip Susturucu Yuvarlak Şekil

(A) CETVELİ. Yeni Vergi Tutarı (TL) Vergi Tutarı (TL) Birimi. (Hafif yağlar ve müstahzarları) Özel bir işleme tabi tutulacak olanlar (Yalnız nafta)

Basınç Ayar Supabının Çalışması :

GRYP2#028STDEUR017611

Bölüm IV KAZANLAR, KAZAN DAİRESİ VE GENLEŞME DEPOLARI

Motor kullanıcısı açısından seçimi etkileyen faktörler:

6. GENLEŞME DEPOLARI 6.1 AÇIK GENLEŞME DEPOSU

EĞİTİM PROGRAMI ÇERÇEVESİ BİRİNCİ EĞİTİM MODÜLÜ

(İçindeki kurşun miktarı litrede 0,013 gramı geçmeyenler)

HHO HÜCRESİNİN PERFORMANSININ DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ. Konya, Türkiye,

TEMEL HİDROLİK BİLGİLER ŞEMSETTİN IŞIL

(I) SAYILI LİSTE (A) CETVELİ (Yeni) Vergi Tutarı (TL) (Eski) Vergi Tutarı (TL) Birimi. (Hafif yağlar ve müstahzarları)

Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ. Bölüm 5: Kontrol Hacimleri için Kütle ve Enerji Çözümlemesi

Hidrostatik Güç İletimi. Vedat Temiz

HR. Ü. Müh. Fak. Makina Mühendisliği Bölümü Termodinamik II Final Sınavı (15/06/2015) Adı ve Soyadı: No: İmza:

(karbondioksit), CH CI (metilalkol), C H 5 CI (etil klorür), C H 6 (etan) ve (CH ) CH (izo bütan) gibi soğutucu akışkanlar yaygın olarak kullanılmakta

ÖZEL EGE LİSESİ AKAN SUYUN ENERJİSİNİN ELEKTRİĞE DÖNÜŞÜMÜ

Makine Mühendisliği Bölümü 2018 Eğitim - Öğretim Planı

Transkript:

Taşıt Teknolojileri Elektronik Dergisi (TATED) Cilt: 4, No: 1, 2012 (11-21) Electronic Journal of Vehicle Technologies (EJVT) Vol: 4, No: 1, 2012 (11-21) TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR www.teknolojikarastirmalar.com e-issn: 1309-405X Makale (Article) Model Jet Motorunun Yapımı Ve Sıvı Yakıtlarla Test Edilmesi * Mehmet Murat ARAS, ** Can HAŞİMOĞLU *Sakarya Üniversitesi Tek. Eğt. Fak. Mak. Eğt. Böl., 54187 Sakarya/TÜRKİYE **Sakarya Üniversitesi Tek. Eğt. Fak. Mak. Eğt. Böl., 54187 Sakarya/TÜRKİYE murat_aras38@hotmail.com, hasimoglu@gmail.com, Özet Yapılan çalışmada model bir jet motorunun imali amaçlanmış, yapılan tasarım çalışmasında teorik Brayton çevrimi, uygulamada ise havacılık gaz türbin motorlarından turbojet motorları referans alınmıştır. Turbo jet motorlarındaki kompresör-türbin bölümüne karşılık, çalışmada bir dizel motoru aşırı doldurma ünitesi kullanılmıştır. Yapılan deneylerde türbin giriş sıcaklığının 892-1181 o C arasında değişiklik gösterdiği tespit edilmiştir. Türbin çıkışı ve egzoz nozulu girişindeki ise sıcaklık 638-702 o C arasında ölçülmüştür. Yakıt basıncı 7 bar ve kompresör giriş basıncı 6 bar iken, türbin giriş sıcaklığı 892 o C, yanma odasına giren havanın sıcaklığı 5 o C, manometrik basıncı 0,39 bar ve egzoz nozulundaki sıcaklık ise 702 o C olarak ölçülmüştür. Yakıt basıncı 7 bar ve kompresör giriş basıncı 12 bar iken, türbin giriş sıcaklığı 1181 o C, yanma odasına giren hava sıcaklıklığı 18 o C, manometrik hava basıncı 0,39 bar ve egzoz nozulundaki sıcaklık ise 638 o C olarak ölçülmüştür. Jet motoru çalışır durumda iken dinamometre ile yapılan ölçümler neticesinde, 11-18,3 N arasında değişen bir itme kuvveti elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Turboşarj, Turbojet, Model Jet, Brayton Çevrimi Model Of A Jet Engine With The Construction And Testing Of Liquid Fuels Abstract The aim of this study was to desing and manufacture a model jet engine. To build the engine, Brayton cycle in theory and aircraft turbojet in pratice were referred. As the conpressor-turbine section of the model, a turbocharger, which was built for a diesel engine, was selected and adopted. During the experiment, turbine inlet temperature was between 892 and 1181 o C. However, temperature of the turbine outlet and exhaust nozzle temperatures were between 638 and 702 o C. When the fuel pressure was around 7 bar and compressor inlet pressure of 6 bar, inlet temperature was 892 o C, combustion chamber inlet temperature was 5 o C, manometric pressure was 0,39 bar and the exhaust nozzle temperature was 702 o C. When the fuel pressure was aronud 7 bar and compressor inlet pressure of 12 bar, inlet temperature was 1181 o C, combustion chamber inlet temperatures was 18 o C, manometric pressure was 0,39 bar and the exhaust nozzle temperature was 638 o C. Measured thrust values of the model jet engine were between 11 and 18,3 N. Keywords : Turbocharger, Turbojet, Modeljet, Brayton Cycle Bu makaleye atıf yapmak için Aras M, HAŞİMOĞLU C., Model Bir Jet Motorunun Yapımı Ve Sıvı Yakıtlar İle Test Edilmesi, Taşıt Teknolojileri Elektronik Dergisi 2012, (cilt 4) 11-21 How to cite this article Aras M, HAŞİMOĞLU C., Model Of A Jet Engine With The Construction And Testing Of Liquid Fuels, Electronic Journal of Vehicle Technologies, 2012, (cilt 4) 11-21

Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 Model Bir Jet Motorun Yapımı Ve Sıvı Yakıtlar İle Test Edilmesi 1. GİRİŞ JET MOTORLARI GELİŞİMİ Newton un III. hareket yasası olarak adlandırılan tezin hayata geçirilmesi için yüzyıllarca bilim adamları tarafından uğraşı verilmiştir. Yasanın temeli her etkinin aynı büyüklükte ve ters yönde bir tepki doğuracağıydı. Bu temele dayanarak herhangi bir aracın arkasından püskürtülen gaz veya bir sıvının aracı ters yöne hareket ettirilmesi gerekiyordu [3]. Uçalar da jet itmesi ilkesinden 1940 larda yaralanılmaya başlandı. II. Dünya savaşı sırasında, pistonlu motorlar ile çalışan uçakların artık daha fazla geliştirilemeyeceği oraya çıkmıştı. 2000 kw güç üretebilen pistonlu motorlar 3 ton ağırlığında, son derece büyük ve karmaşıktı; uçakların giderek hantallaşmasına neden oluyordu. Artık daha küçük ve daha hafif, ama daha etkili ve büyük güç üreten motorlara gereksinim vardı. Jet motorları için gerekli olan itme kuvvetinin önemli bir bölümü motordan dışarıya atılan egzoz gazları tarafından sağlandığından, bu alanda kullanılan gaz türbinleri tepkili motorlar olarak adlandırılır [3]. Şekil 1 de etki ve tepki prensibi görülmektedir. Şekil 1. Impulse (Etki) ve reaksiyon (Tepki) prensibi Uçaklarda kullanılan tepkili motorlar, jet yakıtı adı verilen (kerosen) gaz yağına benzeyen bir yakıtın yakılmasıyla açığa çıkan enerjiyi kullanarak, motordan geçen havanın momentumunu artırma suretiyle itme kuvveti sağlayan motorlardır. Bu motorlar temelde termodinamik olarak Brayton çevrimine göre çalışırlar. 2. MODEL JET MOTORU YAPIM SÜRECİ 2.1. Turboşarj Ünitesi Seçimi Turboşarj ünitesi kullanılarak yapılan model jet motoru çalışmasında ana parça olarak ve diğer birçok parçanın tasarımında turboşarj ünitesi önemli bir yer teşkil etmektedir. Model jet motorunun ölçüleri için tercih edilecek turboşarj ünitesinin büyük veya küçük olması önemlidir. Hem yanma odasının hem de alev tüpünün ölçüleri, seçilen turboşarj ünitesine göre değişebilmektedir. Bu nedenle turboşarj ünitesi seçiminin iyi yapılması gerekmektedir. Küçük turboşarj kullanılarak yapılan model jet motorunda, yapım sürecinde sistem parçalarının küçük tasarımından doğan birçok sorun ile karşılaşıldığı için küçük turboşarj üniteleri fazlaca tercih edilmemektedir. Büyük turboşarj seçiminde ise gerek yanma odası ve alev tüpü ve gerekse yağ ve yakıt tesisatı gibi sistem parçaları daha rahat tasarlanabilmektedir [5]. Şekil 2 de turboşarj ünitesini oluşturan parçalar görülmektedir. 12

Aras M., Haşimoğlu C. Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 Şekil 2. Turboşarj ünitesi parçaları Model jet motoru çalışmasında MITSUBISHI FUSO CANTER FE859 E araca ait ve MITSUBISHI firması tarafından üretilmiş olan TD 08 12 modeli turboşarj ünitesi kullanılmıştır. Firma tarafından kullanılan turboşarj 4 silindirli, 2977 cm 3 silindir hacmine sahip motorda kullanılmaktadır. Turboşarj ünitesinin kompresör A/R oranı 1, türbin A/R oranı ise 1 dir. 2.2. Alev Tüpü Tasarım ve İmalatı Alev tüpü (flame tube), model jet motorunda yanma olayının gerçekleştiği kısımdır. Yakıt bu kısmın içine püskürtülür. Üzerinde belli adet ve çaplardaki deliklerden giren hava yardımı ile yanma olayı iç kısımda gerçekleştirilmiş olur. Alev tüpü üzerindeki bu delikler değişik isimler ve işlevselliğine göre nitelendirilmektedir. Şekil 3 te alev tüpü ve kısımları görülmektedir. Şekil 3. Alev tüpü ve kısımları [5] 13

Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 Model Bir Jet Motorun Yapımı Ve Sıvı Yakıtlar İle Test Edilmesi Model jet motoru çalışmaların da bu kısımlar sırası ile şöyle tanımlanmaktadır: Birinci kısım (Primary) İkinci kısım (Secondary) Üçüncü kısım (Tertiary) Yakıt-hava karışımı, yanma ve yanma sonrası genleşme gibi bütün yanma olayları bu üç kısım içinde gerçekleşmektedir. Alev tüpünün boyutlandırılması için bazı bilgisayar yazılımları kullanılmaktadır. JetSpecs 2.0 adlı küçük bir yazılım model jet motoru tasarımında en çok kullanılan programdır [2]. 2.3. Yanma Odası Tasarım ve İmalatı Yanma odası (combustion chamber), model jet motorunda alev tüpünün, ateşleme ve yakıt sisteminin bağlandığı, alev tüpünü çevreleyen ve yanma işleminin gerçekleştiği bölümü tamamen kapatarak yanma işleminin kapalı bir odada gerçekleşmesini sağlayan parçadır. Şekil 4 te yanma odası görülmektedir. Şekil 4. Yanma odası Yanma odası türbin salyangozunun flanş kısmına monte edilmektedir. Alev tüpü, ateşleme ve enjektör sistemi de yanma odasına bağlı olduğu için yanma olayının olduğu ve gerçekleştirildiği sistem komple türbin salyangozunun flanşına bağlanmıştır. Yanma odasının ölçülerine referans teşkil edecek parça ise alev tüpüdür. Yanma odası, daha önce kompresör kanatçık çapına göre belirli ölçülerde yapılan alev tüpünü hem boy hem de çap bakımından tam anlamı ile çevrelemesi ve kapatması gerekmektedir. Bu sayede alev hiçbir yere kaçamayacağı için alev tüpü çıkışından sonra, direk türbine girmesi sağlanmış olacaktır. 14

Aras M., Haşimoğlu C. Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 2.4. Ateşleme Sistemi Ateşleme sistemi, alev tüpü içindeki hava/yakıt karışımının ateşlenmesini sağlayan kısımdır. Ateşleme sistemi için otto motorlarda kullanılan sıcak bujiler tercih edilmiştir. Bujilerin silindir kapağına bağlandığı şase elektrotu diş açılmış kısımları kesilerek; merkez elektrot ve üzerindeki yalıtım porseleni korunmuştur. Bu sayede ateşleme bujisi orta elektrot kısmından gövdeye kıvılcım atlaması önlenmiş olacaktır. Alev tüpünü kapatan kapak üzerine, ateşleme bujilerinin uç kısımları birbirine bakacak şekilde montaj edilmiştir. Şekil 5 te alev tüpü kapağı görülmektedir. Şekil 5. Alev tüpü kapağı üzerine monte edilmiş ateşleme bujileri Ateşleme bujileri arasında kıvılcım oluşmasını sağlamak için brülör ateşleme sisteminde kullanılan trafo tercih edilmiştir. Trafo 220 volt olan şehir şebeke elektriğini 10.000 voltun üstüne çıkartır ve ateşleme buji elektrotları için gerekli olan yüksek gerilimi sağlar. Uygulanan yüksek gerilim nedeniyle buji elektrotları arasında kıvılcım meydana gelerek yakıt enjektöründen alev tüpü içerisine püskürtülen yakıt ateşlenecektir. 2.5. Yakıt Sistemi Model jet motorlarında yakıt olarak genellikle LPG türü gaz yakıtlar kullanılmaktadır. Hem kolay bulunması hem de istenilen basınçta ve kolaylıkla püskürtülmesinden dolayı tercih edilmektedir. Püskürtülmesi için ek bir pompaya gerek duyulmadığı için bağlantı elemanları vasıtası ile çok kolay yanma odası içine püskürtülebilmektedir. Kerosen, motorin, benzin ve propan gibi yakıtlar model jet motorlarında kullanılsa da LPG ye nazaran daha az sıklıkta tercih edilmektedir. Yapılan çalışmada motorin, 10 numara yağ ve uçak yakıtının bir türevi olan; gaz yağı tercih edilmiştir. Yakıt brülör yardımıyla yakıt deposundan emilerek yakıt enjektörüne sevk edilmektedir. Brülör 2 7 bar basınç altında yakıt basıncı oluşturabilmektedir. Şekil 6 da basıncı ayarlanabilir brülör görülmektedir. Şekil 6. Model jet motorunda kullanılan yakıt brülörü 15

Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 Model Bir Jet Motorun Yapımı Ve Sıvı Yakıtlar İle Test Edilmesi Yakıtlar ateşleme yapılarak yakılmadan önce, zerrecikler haline getirilip hava ile karıştırılması gerekir. Isıtma sistemlerinde yakıtı, yanma odası içerisine püskürten, yanma için gerekli havayı temin eden, hava/yakıt karışımını sağlayan ve ateşlemeyi yaparak karışımı yakan yakıt sistemine brülör denir [1]. 2.6. Yağlama Sistemi Yağlama sistemi, model jet motorunda kullanılacak olan turboşarj ünitesinin yataklarını yağlamak ve soğutmak için kullanılır. Yağ sayesinde turboşarj ın yataklarındaki ısınma, aşınma ve yatak sarması gibi durumlar engellenmiş veya asgari seviyeye inmesi sağlanmış olur. Bu sorunların giderilmesi veya asgari seviyeye indirgenmesi için kullanılacak olan yağın özelliği, yağ pompasının gücü, yağ iletim borularının ölçüleri (uzunluk, çap), turbosarj ın yağ giriş- çıkışlarının nasıl yapıldığı ve yağın ne denli iyi soğutulduğu gibi etkenler büyük önem arz etmektedir. Şekil 7 de yağlama sistemi görülmektedir. Şekil 7. Yağlama sistemi elemanları Basınçlı yağlama sistemi elemanı olarak Ford Transit V348 araca ait dişli yağ pompası kullanılmıştır. Yağ pompasına hareket için 220 V elektrik motoru kullanılmıştır. Elektrik motoru ile dişli yağ pompası arasındaki hareket iletimi zincir-dişli yardımıyla sağlanmıştır. Yağ deposu olarak ise Ford Focus araca ait yağ karteri tercih edilmiştir. 2.7. Egzoz Nozulu Tasarımı Benzer model jet motorlarına dair yapılan araştırmalarda, kullanılan egzoz tipleri şekil ve ölçü olarak değişiklik gösterse de hepsi yakınsak nozul sınıfına girmektedir. Turboşarj ünitesinde yanma sonucu oluşacak itki kuvveti nozulun yapısına ve boyutuna bağlıdır. Bu yüzden nozul tasarımına oldukça dikkat edilmelidir. Örneğin, uçaklarda hareketli nozullar yardımıyla uçağın kısa sürede ivmelenmesi sağlanmaktadır. Şekil 8 de egzoz nozul tasarımı görülmektedir. Şekil 8. Egzoz Nozulu 16

Aras M., Haşimoğlu C. Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 3. DENEY SONUÇLARI VE DEĞERLENDİRİLMESİ Tablo 1. Motorin, gazyağı ve 10 numara yağ ile yapılan deney sonucu elde edilen sıcaklık değişimleri Kompresör Giriş Basıncı Türbin Giriş Motorin Egzoz Çıkış Motorin Türbin Giriş Gaz Yağı Egzoz Çıkış Gaz Yağı Türbin Giriş 10 Numara Yağ 6 892 702 682 442 693 493 6,5 898 712 692 440 701 502 7 902 799 709 450 781 534 7,5 932 814 731 451 771 541 8 945 851 753 448 812 602 8,5 968 852 759 452 882 611 9 961 856 834 442 923 653 9,5 972 857 873 473 962 664 10 1018 836 903 465 1011 703 10,5 1089 734 987 469 1089 752 11 1101 738 1033 467 1140 769 11,5 1163 715 1037 461 1198 801 12 1181 638 1046 511 1239 843 Egzoz Çıkış 10 Numara Yağ Yapılan deney -12 o C dış ortam sıcaklığında yapılmış olup; üç farklı yakıt kullanılarak türbin giriş sıcaklığı ile egzoz nozul çıkış sıcaklığında meydana gelen değişim gözlemlenmiştir. Tablo 1 de görüldüğü üzere en verimli yanmanın gaz yağı kullanılarak yapılan deneyde meydana geldiği; ancak kompresör giriş hava basıncı 11,5 bar dan sonra egzoz sıcaklığının hızla yükselmeye başladığı görülmektedir. Motorin yakıt ile yapılan deneyde, kompresör giriş hava basıncına bağlı olarak Tablo 1 de görüldüğü gibi yaklaşık olarak 9,5 bar hava basıncına kadar türbin giriş sıcaklığı ile egzoz nozul sıcaklık değerleri birbirlerine yakın sıcaklık değerleri gözlemlenmiştir. 10 bar kompresör hava giriş basıncından sonra ise türbin giriş sıcaklığı yükselen bir eğri çizmesine rağmen egzoz nozul sıcaklığı hızla düştüğü tespit edilmiştir. Yakıttan alınan verimin 10 bar hava basıncından sonra hızla arttığı gözlemlenmiştir. Termik verim 10 bar basınçtan sonra hızla artarken meydana gelen itme kuvvetinin de buna bağlı olarak arttığı gözlemlenmiştir. 17

Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 Model Bir Jet Motorun Yapımı Ve Sıvı Yakıtlar İle Test Edilmesi 10 numara yağ ile yapılan deneyde kontrolsüz yanma olduğu ve kompresör giriş hava basıncı 6 7,5 bar arasında iken şiddetli patlamalar meydana geldiği gözlemlenmiştir. Hava basıncı 11,5 bar dan sonra ise türbin giriş sıcaklığı aniden kontrolsüz olarak yükselerek 1200 o C nin üzerine çıkmış olup; türbin girişine bağlı olan K tipi termokuplün erimesine neden olmuştur. 10 numara yağ ile yapılan deneylerde enjektör memesinin sık sık tıkanmış olduğu ve aşırı kurum meydana geldiği tespit edilmiştir. Piyasada yakıt olarak satılan 10 numara yağların özellikleri farklılık göstermekte ve herhangi bir standarda uymamaktadır. Satın alınan her tenekede farklı içerikte yağ ile karşılaşılmaktadır. Yakıt olarak kullanılan 10 numara yağın tutuşma noktasını ve viskozitesini düşürmek için yağın içine değişik oranlarda motorin, gaz yağı, solvent vb. çözücüler katılmaktadır. 10 numara madeni yağın viskozitesi motorinin viskozitesinin yaklaşık 10 katıdır. Bu yüzden 10 numara yağ püskürtüldüğünde yakıt zerrecikleri daha büyük olmaktadır. İri yakıt zerreciklerinin sahip oldukları kinetik enerjiden dolayı tamamı buharlaşamadan yanmaya katıldığı için yakıtın bir kısmının ise egzoz nozulun da yanmaya devam ettiği tespit edilmiştir. 10 numara yağın birim hacimdeki enerji miktarının dizel yakıtından fazla olması yanma odası içerisine her enjeksiyon periyodunda daha fazla enerji sürülmesine ve dolayısıyla yanma esnasında daha yüksek sıcaklıklara ulaşılmasına sebep olacaktır; sıcaklık artışının malzeme dayanımını olumsuz etkilediği bilinmektedir. Türbin kanatçıkları ve türbin giriş sıcaklığını ölçmek için kullanılan K tipi termokuplün termal ve fiziksel olarak zorlanmasına neden olmuştur. 4. SONUÇLAR Bu çalışmada bir dizel motoru turboşarj ünitesi kullanılarak, Brayton çevrimine göre çalışan model bir jet motoru yapılmış ve başarılı bir şekilde çalıştırılmıştır. Yapım süresince kullanılan ve yeni imal edilen parçalar ile sistemin bir bütün haline getirilmesi sonucunda aşağıdaki veriler elde edilmiştir. Sistemin sağlıklı bir şekilde çalışmasını sağlayan parçaların başında gelen basınçlı yağlama sistemi; FORD Transit V348 araçlarda kullanılan yağ pompasıdır. Yağ pompasına hareket 220 V elektrik motoru ile zincir-dişli sistemiyle sağlanmıştır. Yapılan denemelerde ilk çalıştırma esnasında sistemin yağ basıncının yaklaşık olarak 5 bar a kadar yükseldiği bu esnada elektrik motorunun çok fazla yüklendiği ve aşırı ısındığı; turboşarj ünitesinde ise yataklardaki aşırı basınç nedeniyle milin zor döndüğü tespit edilmiştir. Bu yüzden yağ pompası üzerinde bulunan emniyet valf yayı küçültülerek sistem basıncı 3,5 bar a düşürülmüştür. Değişken yakıt basıncı (2-7 bar) ve sabit kompresör giriş basıncında (10 bar) yapılan denemler de; yakıt basıncı 4 bar a kadar yanma sağlanamamıştır. Yakıt basıncı yaklaşık olarak 4-5,5 bar arasında ise yanmanın kesikli olarak meydana geldiği gözlemlenmiştir. 5,5-7 bar arasında ise yanmanın sürekliliği sağlanmıştır. Model jet motorunda yakıt sistemi olarak kazanlarda kullanılan brülör ve enjektör sistemi tercih edilmiştir. Brülör sisteminde kullanılan yakıt basıncı; manuel olarak ayarlanma imkanı sağladığından değişken yakıt basıncı denemelerinde kolaylık sağlamıştır. Model jet motorlarında yakıt olarak kullanılan LPG, sıvı yakıtlara oranla daha kolay yanma sağlanmasına rağmen sistemde kullanılan ateşleme sistemi yardımıyla sıvı yakıt tercihi ile yanma daha verimli hale getirilmiştir. Sistemde ateşleme sistemi olarak brülör trafosu ve kantitatif güç yönetim sistemlerinde kullanılan sıcak ateşleme bujileri tercih edilmiştir. Yakıt olarak ise motorin, 10 numara yağ ve uçak yakıtının bir türevi olan gaz yağı kullanılmıştır. 18

Aras M., Haşimoğlu C. Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 12 bar türbin hava giriş basıncı ve 7 bar yakıt basıncında motorin, gaz yağı ve 10 numara yağ kullanılarak değişik itme kuvvetleri elde edilmiştir. Motorin yakıt kullanılarak yapılan deneyde 18 N, gaz yağı kullanılarak yapılan deneyde 13 N ve 10 numara yağ kullanılarak yapılan deneyde 21 N itme kuvveti elde edilmiştir. 5. TEORİK BRAYTON ÇEVRİM HESAPLAMALARI Şekil 9. İdeal Brayton çevrimi P-V ve T-S diyagramları Brayton çevrimi dört içten tersinir hal değişiminden oluşur [4]: Kompresörde izentropik sıkıştırma Sisteme sabit basınçta ısı (P= Sabit) geçisi Türbinde izentropik genişleme Çevreye sabit basınçta (P= Sabit) ısı geçisi 1-2 noktasında izentropik işlem boyunca kompresörün işi [8]; w kom = - w 1,2 = h 2 -h 1 Yanma odasında verilen ısı; q giren = q 2,3 = h 3 -h 2 3-4 noktaları arasında türbin işi; w türbin = w 3,4 = h 3 -h 4 Dışarıya atılan ısı; q çıkış = q 4,1 = h 4 -h 1 Pozitif türbin işi ile negatif kompresör işi arasındaki fark net işi, sisteme verilen ısı ile sistemden alınan arasındaki fark ise net ısıyı verir. w net = (h 3 -h 4 ) (h 2 -h 1 ) q net = (h 3 -h 2 ) (h 4 -h 1 ) 19

Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 Model Bir Jet Motorun Yapımı Ve Sıvı Yakıtlar İle Test Edilmesi w net = q net ve çevrimin ısıl verimi; = = veya olur. Çalışma maddesi, sabit ısı kapasiteli ideal bir gaz olan hava olduğu için çevrimin ısıl verimi [6]: q giriş = q 2-3 = h 3 -h 2 = c p (T 3 -T 2 ) -q çıkış = q 4-1 = h 4 -h 1 = c p (T 4 -T 1 ) Bu eşitlikler kullanılarak, Brayton çevriminin verimi aşağıdaki gibi ifade edilir. 1-2 ve 3-4 hal değişimlerinin izentropik ve P 2 = P 3, P 4 = P 1 not edilirse, olur. Bu bağıntılar, ısıl verim için yazılan denklemde yerine konur ve sadeleştirme işlemi yapılırsa, elde edilir. Burada, r p basınç oranı olup, şeklinde tanımlanmıştır. k, özgül ısıların oranını ifade eder ve k = 1,4 olarak alınır. 6. KAYNAKLAR (REFERENCES) 1. MEGEP (MEGEP (Mesleki Eğitim Ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi) Tesisat Teknolojisi ve İklimlendirme http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/modul_pdf/582yim011.pdf 2. Model Jet Motor Tasarımı http://www.ivcity.com/turbosoft/ 3. Time Travel Research Center 2005 Çetin BAL, http://www.zamandayolculuk.com/cetinbal/htmldosya2/turbojetmotoru.htm 4. Çetinkaya, S. Gaz Türbinleri, Nobel Yayın Dağıtım, 2. Baskı, Ankara, 1-6, 46-53, 123-141, 191-196, 20-26 (1999). 5. Silo Tipi Yanma Odalı Türbo Jet Motor Prototipi http://www.obitet.gazi.edu.tr/yarisma/yarisma.html 6. MEGEP (Mesleki Eğitim Ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi) Uçak Bakım Termodinamik Hesaplamalar http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/modul_pdf/440fb0006.pdf 20

Aras M., Haşimoğlu C. Teknolojik Araştırmalar: TATED 2012 (cilt 4) 11-21 7. MEGEP (Mesleki Eğitim Ve Öğretim Sisteminin Güçlendirilmesi Projesi) Motorlu Araçlar Teknolojisi Motor Çevrimleri Ve Yakıtları http://megep.meb.gov.tr/mte_program_modul/modul_pdf/525mt0112.pdf 8. Öztürk, E., Türbo Makinelerde Akış-Türbo Makinelerin Termodinamiği Ve Akışkanlar Mekaniği, Birsen Yayınevi, 1.Baskı, İstanbul, 91-210 (1997). 21