Efektif Güç

Üçlü karışımlardaki euro dizel ve n-bütanol karışım oranına bağlı olarak maksimum moment devrindeki efektif güç değişimleri Şekil 6.5’te gösterilmektedir. RSM ile kurulan matematiksel modelden elde edilen efektif güç çıktısı ile ölçülen deney çıktısı arasındaki doğrulama değeri olan R2%99,94 olarak bulunmuştur.

DnBP yakıtıyla elde edilen efektif güç değerinin euro dizel yakıtının efektif güç değerine göre %5,08 azaldığı tespit edilmiştir. Bu devirde euro dizelle elde edilen efektif güç değeri 57,1 kW, DnBP ile elde edilen efektif güç değeri ise 54,20 kW’dır. Bu iki yakıt arasındaki tüm devirlerin efektif güç değişimlerinin ortlamasında ise %4,49’luk bir azalma tespit edilmiştir.

Maksimum moment devri için efektif güç değeri motor test cihazı tarafından eşitlik (5.6)’ya göre hesaplanmaktadır. Yani ölçülen moment değeri ile efektif güç değeri arasında doğrusal bir ilişki bulunmaktadır. Bu noktada, euro dizel yakıtı ile karşılaştırıldığında DnBP yakıtı ile elde edilen moment ve efektif güç değerlerinde meydana gelen düşüşler paralellik göstermektedir.

Şekil 6.5: Üçlü karşım oranına bağlı efektif güç değişimleri

DnBP yakıtının ısıl değerinin euro dizel yakıtına göre %6,04 düşük olması, efektif güç üzerinde düşürücü bir etki göstermektedir. Isıl değerdeki bu azalma DnBP yakıtının içerisinde %23,1 oranında bulunan n-bütanolün düşük ısıl değeri ile ilşkilendirilmiştir. Ayrıca, DnBP yakıtının içeriğinde bulunan pamuk yağının viskozitesinin yüksek olması karışımın viskozite değerini artırmaktadır. Yüksek viskozite, yakıtın enjektörden daha iri zerrecikler halinde püskürtülmesine sebep olmaktadır [32]. Bu ise dizel motorlarda yanmayı etkileyen en önemli parametre olan tutuşma gecikmesini uzatmakta ve böylece yanmanın kötüleşmesine sebep olmaktadır. Belirtilen nedenlerden dolayı DnBP yakıtının efektif güç değeri referans euro dizel yakıtına göre düşük ölçülmüştür.

Şekil 6.5 incelendiğinde, üçlü karışım içindeki euro dizel oranının artmasıyla, karışımın ısıl değerinin de arttığı ve buna paralel olarak efektif gücün yükseldiği yüzey grafiğindeki renk katmanlarından görülmektedir. Kimyasal yapısındaki oksijen nedeniyle ısıl değeri düşük olan n-bütanol ve yüksek viskoziteye sahip pamuk yağının karışım oranının artması efektif gücün azalmasına neden olmaktadır. Üçlü karışım içerisindeki n-bütanolün %35’in üzerindeki tüm karışım oranlarında efektif güç değerlerinde düşüş göstermektedir. Ayrıca n-bütanol ve euro dizel

karışım oranlarının sırasıyla %20 ve %35’in altındaki tüm karışım oranlarında da efektif güç değerlerinde düşüş olduğu görülmektedir.

6.6.1.3 Özgül Yakıt Tüketimi

Üçlü karışımlardaki euro dizel ve n-bütanol karışım oranına bağlı olarak maksimum moment devrindeki özgül yakıt tüketimi değişimleri Şekil 6.6’da gösterilmektedir. RSM ile kurulan matematiksel modelden elde edilen özgül yakıt tüketimi çıktısı ile ölçülen deney çıktısı arasındaki doğrulama değeri olan R2%99,22 olarak bulunmuştur.

Şekil 6.6: Üçlü karşım oranına bağlı özgül yakıt tüketimi değişimleri

DnBP yakıtıyla elde edilen özgül yakıt tüketimi değerinin euro dizel yakıtının özgül yakıt tüketimi değerine göre %24,53 artış gösterdiği tespit edilmiştir. Bu devirde euro dizel yakıtı ile elde edilen yakıt tüketimi değeri 193,5 g/kWh, DnBP ile elde edilen yakıt tüketimi değeri ise 240 g/kWh’dır. Bu iki yakıt arasındaki tüm devirlerin özgül yakıt tüketimi değişimlerinin ortlamasında ise %34,47’lik bir artış tespit edilmiştir.

Maksimum moment devrinde, yanma odasına hacimsel olarak püskürtülen euro dizel ve DnBP yakıt miktarlarının aynı olması durumunda, açığa çıkacak enerji miktarı euro dizel yakıtı için daha fazla olacaktır. Bu nedenle motordan aynı efektif gücü alabilmek için kütlesel olarak daha fazla DnBP yakıtı kullanılması gerekmektedir. Bu artışın başlıca nedeni, DnBP yakıtının ısıl değerinin euro dizel yakıtına göre %6,04 düşük olmasıdır.

Tablo 6.4’te görüldüğü gibi DnBP yakıtının setan sayısı euro dizel yakıtına göre %17,47 daha azdır. Düşük setan sayısı, tutuşma gecikmesi süresinin uzamasına neden olduğundan dolayı yanma odasında ilk alev çekirdeğinin oluşmasına kadar geçen sürede DnBP yakıtının püskürtme miktarının artmasına neden olmaktadır. Yanmanın geç başlaması yanma süresini uzatıcı etki göstereceği için bu süre içerisindeki motor parçalarına ısı transfer miktarı da artacaktır. Bundan dolayı, silindir içerisindeki efektif güce dönüşebilecek faydalı enerjinin azalması, DnBP yakıtının özgül yakıt tüketim değerinin artmasına neden olduğu değerlendirilmektedir.

Şekil 6.6’daki yüzey grafiği incelendiğinde, üçlü karışım içerisindeki pamuk yağı oranının artmasıyla, karışımın özgül yakıt tüketimi değerlerinde büyük bir miktarda artış meydana geldiği görülmektedir. Ayrıca, grafikteki üçlü karışımlar arasında euro dizel karışım oranının %50’den fazla ve n-bütanol karışım oranının %40’ın altında olduğu tüm karışımlarda özgül yakıt tüketim değerlerinde büyük oranda düşüş görülmektedir. Bunun nedeni, euro dizel yakıtının ısıl değerinin diğer iki bileşene göre yüksek olmasıdır. Üçlü karışım içerisindeki n-bütanol oranının %40’tan yüksek olduğu tüm karışımlarda özgül yakıt tüketim değerlerinde artış görülmektedir. Bunun nedeni n-bütanolün ısıl değerinin diğer iki bileşene göre daha düşük olmasıdır.

Grafikteki n-bütanol ve euro dizel karışım oranlarının sırasıyla %20 ve %45’in altındaki tüm karışım oranlarında da özgül yakıt tüketim değerlerinde artış olduğu görülmektedir. Bu artışın nedeni belirtilen karışımlardaki pamuk yağı oranının yüksek olmasıdır. Çünkü üçlü karışımlar içerisinde en yüksek yoğunluk ve viskoziteye sahip bileşen pamuk yağıdır. Üçlü karışım içerisindeki pamuk yağı karışım oranının %50’den daha fazla olması Tablo 5.9’da görüldüğü gibi karışımın yoğunluk ve viskozitesini büyük bir miktarda artırmaktadır. Yüksek yoğunluk ve

viskozite mekanik yakıt enjeksiyon sistemlerinde pompalama, püskürtme karakteristiklerini olumsuz yönde etkileyerek yanma verimini düşürücü etki göstermektedir ve bu durum da özgül yakıt tüketimini artırmaktadır.

6.6.1.4 Efektif Verim

Üçlü karışımlardaki euro dizel ve n-bütanol karışım oranına bağlı olarak maksimum moment devrindeki efektif verim değişimleri Şekil 6.7’de gösterilmektedir. RSM ile kurulan matematiksel modelden elde edilen efektif verim çıktısı ile ölçülen deney çıktısı arasındaki doğrulama değeri olan R2 %98,54 olarak bulunmuştur.

Şekil 6.7: Üçlü karşım oranına bağlı efektif verim değişimleri

DnBP yakıtıyla elde edilen efektif verim değerinin euro dizel yakıtının efektif güç değerine göre %13,82 azaldığı tespit edilmiştir. Bu devirde euro dizelle elde edilen efektif verim değeri %42,92, DnBP ile elde edilen efektif verim değeri ise %36,99’dır. Bu iki yakıt arasındaki tüm devirlerin efektif verim değişimlerinin ortlamasında ise %17,29’luk bir azalma tespit edilmiştir.

DnBP yakıtının Tablo 6.4’te belirtilen yakıt özellikleri incelendiğinde euro dizele göre ısıl değerinin ve setan sayısının düşüklüğü, viskozite değerinin yüksek olması yanma sonunda açığa çıkan enerjinin azalmasına ve faydalı işe dönüşüm oranının düşmesine neden olmaktadır. Bu durum DnBP yakıtı ile elde edilen efektif verim değerinin euro dizel yakıtına göre düşmesine neden olduğu değerlendirilmektedir.

Yakıtın faydalı işe dönüşüm oranının bir göstergesi olan efektif verimi etkileyen en önemli motor performans parametresi özgül yakıt tüketimidir. Şekil 6.6’da özgül yakıt tüketimi değerlerinin en az olduğu bölgelerde efektif verim değerlerinin Şekil 6.7’de maksimum olduğu görülmektedir. Buna paralel olarak her iki yüzey grafiği karşılaştırıldığında, özgül yakıt tüketim değerlerinin arttığı bölgelerde efektif verim değerlerindeki düşüş açıkça görülmektedir.

Şekil 6.7’deki yüzey grafiği incelendiğinde, üçlü karışım içerisindeki pamuk yağı oranının artmasıyla, karışımın efektif verim değerlerinde büyük bir miktarda azalma meydana geldiği görülmektedir. Ayrıca, grafikteki üçlü karışımlar arasında euro dizel karışım oranının %50’den fazla ve n-bütanol karışımı oranlarının ise %30- %55 aralığında olduğu tüm karışımlarda efektif verim değerlerinde büyük oranda artış görülmektedir. Bunun nedeni, euro dizel yakıtının ısıl değerinin diğer iki bileşene göre yüksek olmasıdır. Üçlü karışım içerisindeki n-bütanol oranının %55’den yüksek olduğu tüm karışımlarda, n-bütanolün yüksek gizli buharlaşma ısısından dolayı efektif verim değerlerinde düşüş meydana gelmektedir.

Şekil 6.7’nin tümü incelendiğinde, n-bütanol ve euro dizel karışım oranlarının sırasıyla %20 ve %45’in altındaki tüm oranlarında efektif verim değerlerinde büyük düşüş olduğu görülmektedir. Bu düşüş karışımlardaki pamuk yağı oranının yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. Çünkü üçlü karışımlar içerisinde en yüksek yoğunluk ve viskoziteye sahip bileşen pamuk yağıdır. Üçlü karışım içerisindeki pamuk yağı karışım oranının %50’den daha fazla olması Tablo 5.9’da görüldüğü gibi karışımın yoğunluk ve viskozitesini büyük bir miktarda artırmaktadır. Yüksek yoğunluk ve viskozite mekanik yakıt enjeksiyon sistemlerinde pompalama ve püskürtme karakteristiklerini olumsuz yönde etkilemekte ve yanma verimini düşürücü etki göstermektedir ve bu durum da efektif verimi azaltmaktadır.

6.6.1.5 Ortalama Efektif Basınç

Üçlü karışımlardaki euro dizel ve n-bütanol karışım oranına bağlı olarak maksimum moment devrindeki efektif verim değişimleri Şekil 6.8’de gösterilmektedir. RSM ile kurulan matematiksel modelden elde edilen ortalama efektif basınç çıktısı ile ölçülen deney çıktısı arasındaki doğrulama değeri olan R2 %99,94 olarak bulunmuştur.

Şekil 6.8: Üçlü karşım oranına bağlı ortalama efektif basınç değişimleri

DnBP yakıtıyla elde edilen ortalama efektif basınç değerinin euro dizel yakıtının ortalama efektif basınç değerine göre %5,12 azaldığı tespit edilmiştir. Bu devirde euro dizelle elde edilen ortalama efektif basınç değeri 12,50 bar, DnBP ile elde edilen ortalama efektif basınç değeri ise 11,86 bar’dır. Bu iki yakıt arasındaki tüm devirlerin ortalama efektif basınç değişimlerinin ortlamasında ise %4,49’luk bir azalma tespit edilmiştir.

Yakıt özellikleri incelendiğinde, DnBP yakıtının euro dizele göre ısıl değerinin az ve viskozite değerinin yüksek olması yanma sonunda açığa çıkan enerjinin ve

krank milini çevirmek için piston üzerine çevrim boyunca etki eden basınçların ortalaması olarak tanımlanan ortalama efektif basıncın azalmasına neden olmaktadır. Bunun sonucunda, DnBP yakıtı ile elde edilen ortalama efektif basınç değeri euro dizel yakıtı karşılaştırıldığında düşük olduğu tespit edilmiştir.

Ortalama efektif basınç, efektif güç ve motor devrinin bir fonksiyonudur. Yüzey grafikleri maksimum moment devri için çizildiğinden ortalama efektif basıncı belirleyen tek motor performans parametresi efektif güçtür. Şekil 6.5 efektif güç ile Şekil 6.8 ortalama efektif basınç yüzey grafikleri karşılaştırıldığında her iki şekilde de üçlü karışım içerisindeki euro dizel ve n-bütanol oranları ile elde edilen değişimler benzerlik göstermektedir.

Şekil 6.8’deki yüzey grafiği incelendiğinde, grafikteki üçlü karışımlar arasında euro dizel karışım oranının %40’dan fazla ve n-bütanol karışımı oranlarının ise %30’dan daha az olduğu tüm karışımlarda ortalama efektif basınç değerlerinde artış görülmektedir. Bunun nedeni, euro dizel yakıtının ısıl değerinin diğer iki bileşene göre yüksek olmasıdır. Üçlü karışım içerisindeki n-bütanol oranının %40’tan yüksek olduğu tüm karışımlarda, ortalama efektif basınç değerlerinde büyük oranda düşüş meydana gelmektedir. Bu azalmanın n-bütanolün yüksek gizli buharlaşma ısısı ve düşük ısıl değerine bağlı olduğu değerlendirilmektedir. Karışımın tutuşması esnasında, n-bütanolün sahip olduğu yüksek gizli buharlaşma ısısı nedeniyle yanma odasında ki soğutma etkisi diğer iki bileşene göre daha yüksektir.

Ayrıca, n-bütanol ve euro dizel karışım oranlarının sırasıyla %15 ve %30’un altındaki tüm oranlarında ortalama efektif basınç değerlerinde düşüş olduğu görülmektedir. Bu düşüş, üçlü karışım içerisinde en yüksek yoğunluk ve viskoziteye sahip bileşen olan pamuk yağı oranının yüksek olmasından kaynaklanmaktadır. Yüksek yoğunluk ve viskozite enjektörde püskürtme karakteristiklerini olumsuz yönde etkilemekte ve yanma sonu elde edilen basıncı düşürücü etki göstermektedir.