Pamuk yağı biyodizelinin bir dizel motorunda motor performansı ve egzoz emisyonlarına etkilerinin araştırılması

T.C

D CLE UN VERS TES

FEN B L MLER ENST TÜSÜ

PAMUK YA I B YOD ZEL N N B R D ZEL MOTORUNDA MOTOR

PERFORMANSI VE EGZOZ EM SYONLARINA ETK LER N N

ARA TIRILMASI

HÜSEY N AYDIN

YÜKSEK L SANS TEZ

MAK NA E T M ANAB L M DALI

D YARBAKIR A USTOS-2007

T.C

D CLE UN VERS TES

FEN B L MLER ENST TÜSÜ MÜDÜRLÜ Ü D YARBAKIR

HÜSEY N AYDIN taraf ndan yap lan “PAMUK YA I B YOD ZEL N N B R D ZEL MOTORUNDA MOTOR PERFORMANSI VE EGZOZ EM SYONLARINA ETK LER N N ARA TIRILMASI” konulu bu çal +ma, jürimiz taraf ndan MAK NA E T M Anabilim Dal nda YÜKSEK L SANS tezi olarak kabul edilmi+tir

Jüri Üyesinin

Ünvan Ad Soyad

Ba+kan: Yrd. Doç. Dr. M. Zahir DÜZ Üye : Yrd. Doç. Dr. Orhan ÇAKIR Üye : Yrd. Doç. Dr. Hasan BAYINDIR

Tez Savunma S nav Tarihi: 17/09/2007

Yukar daki bilgilerin do@rulu@unu onaylar m. .../.../2007

Prof. Dr. Necmettin P R NÇÇ O LU ENST TÜ MÜDÜRÜ

TE EKKÜR

Çal +malar m boyunca önemli yard m ve katk lar yla bana rehberlik eden, çal +malar m için bana gerekli ko+ullar sa@layan, tez dan +man m Yrd. Doç. Dr. Hasan BAYINDIR’a,

Ayr ca çal +malar m s ras nda bana gereken kolayl @ sa@layan B.Ü. Teknik E@itim Fakültesi Dekan Say n Prof. Dr. Mehmet BAHHAN’a

Ç NDEK LER TE EKKÜR Ç NDEK LER AMAÇ………..………... ÖZET……… SUMMARY……….……… 1.G R H…….……….…...…..1 2.B YOD ZEL……….…..….1

2.1. Motor Yak t Olarak Biyodizel……….1

2.2. Biyodizel Üretimi………..………...…2

2.3.Transesterifikasyon……...……….5

3.B TK SEL YA LARIN YAKIT ÖZELL KLER ……...………...…………5

3.1.Viskozite…....……….………...6

3.2.Yo@unluk………..………..………6

3.3.Setan Say s …….………...…………7

3.4.Is l De@er……..………..7

3.5.Akma Ve Bulutlanma Noktalar …...………..……7

3.6.Ak + Özellikleri…………..………..……..8 3.7.Parlama Noktas ………..………..……….8 3.8.Anilin Noktas …………..……….….8 3.9. yot Say s …….……..………...8 4.Biyodizelin Avantajlar ………..….………..……….……8 5.Biyodizelin Dezavantajlar ….…..………..………..9 6.Dünyada Biyodizel………..…...………..………..11

7.Avrupa Ülkelerinde Biyodizel……..…….………12

8.Türkiye’de Biyodizel……..……….………..14

9.ÖNCEK ÇALIHMALAR……..….…….……….17

10.MATERYAL VE METOD…….….……...……….25

10.1.Deneylerde Kullan lan Motorun Teknik Özellikleri……….…….…………25

10.2.Egzoz gaz analiz cihaz ….………...………..25

10.3.Motor Test Cihaz (dinamometre)……...……….………...26

10.4.Hesaplanan Büyüklükler…..………..………..28

10.4.2.Ortalama Efektif Bas nç…………..…………...……….29 10.4.3.Termik Verim……..……….29 10.4.4.Efektif Verim…..………..29 11.DENEY N YAPILIHI………..…….………...30 12.DENEYSEL SONUÇLAR ……….31 12.1.MOTOR PERFORMANSI……...……….31 12.1.1.Motor momenti….….………..31 12.1.2.Motor Gücü…….……….34 12.1.3.Özgül yak t Tüketimi……..……….36 12.1.4.Termik Verim ….………38 12.1.5.Efektif Verim ….……….40

12.1.6.Ortalama Efektif Bas nç……..………41

12.1.7.Egzoz Gaz S cakl @ ………43

12.2.EGZOZ EM SYONLARI……….46

12.2.1.CO(Karbon Monoksit) Emisyonlar ………..46

12.2.2.NOx (Azot Oksit) Emisyonlar ………..………48

12.2.3.SO2(Kükürtdioksit) Emisyonlar ..….…….………..49

12.2.4.O2Emisyonu…………...…………..………50 SONUÇ………52 KAYNAKLAR………55 TABLOLAR D Z N ………..61 EK LLER D Z N ………62 RES MLER D Z N ………...64 ÖZGEÇM ………....65

AMAÇ

Bu çal +man n amac , dizel motorlarda biyodizel kullan m ile ilgili bugüne kadar yap lm + çal +malar n bir özetini sunmak ve ayr ca pamuk ya@ metil esterinin(PYME) bir dizel motorunda motorun performans parametreleri ve egzoz emisyonlar na etkilerini ortaya ç karmakt r. Yap lan çal +malarda genellikle de@i+ik oranlardaki biyodizel-dizel yak t kar + mlar n n motor performans ve egzoz emisyonlar na etkileri ara+t r lm +t r.

Motor performans karakteristikleri belirlenirken biyodizel kar + mlar n n motor gücü, motor momenti, s l verim, hacimsel verim, özgül yak t tüketimi vb. parametreler üzerindeki etkisi deneysel olarak ara+t r lm + ve de@i+en bu parametrelerin her birinin motorun farkl çal +ma ko+ullar nda deney sonuçlar üzerindeki etkisi belirlenmi+tir.

Farkl çal +ma ko+ullar nda, biyodizel ve de@i+ik oranlardaki biyodizel-dizel yak t kar + mlar ile yap lan çal +malarda egzoz emisyonu karakteristikleri belirlenirken CO, NOx, SO2ve O2emisyonlar n n de@i+imi gözlemlenmi+tir.

Çal +malarda ortak amaç en uygun biyodizel-dizel yak t kar + m oran ve en iyi çal +ma ko+ullar n tespit etmek olmu+tur. Biyodizelin, dizel yak t kullanan motorlarda herhangi bir teknik de@i+iklik yap lmaks z n veya küçük de@i+iklikler yap larak kullan labilirlili@i ara+t rma konusudur.

ÖZET

Teknolojideki geli+meler sonucu artan teknolojik araç kullan m ülkelerin enerjiye olan ihtiyaçlar n da giderek art rmaktad r. Di@er taraftan var olan enerji kaynaklar n n da s n rl olmas enerjinin birim fiyat n art rmaktad r. Bu enerji kaynaklar ndan biri olan petrolün yak n bir zamanda tükenecek olmas petrole alternatif olabilecek kaynaklar üzerinde ara+t rmalar yo@unla+t rmaktad r.

Biyoyak tlar yenilenebilir olmas ve çevreye zararl gaz yay l m n n az olmas nedeni ile petrole alternatif olarak giderek daha çok kullan lmaktad r.

Bu çal +mada pamuk ya@ n n metil esteri, hacimsel olarak %5, %20, ve %50 oranlar nda motorine kat larak tek silindirli, direkt püskürtmeli, hava ile so@utmal bir dizel motorda denenmi+tir. Deneylerde pamuk ya@ metil esteri-motorin biyodizellerinin motor performans parametrelerine ve egzoz emisyonlar na etkileri farkl devir ve farkl yük durumlar için tespit edilmi+tir.

Performans deneylerinde B5, B20, B50 ve D2 yak tlar nda motor momenti, motor gücü, özgül yak t tüketimi ve egzoz gaz s cakl k de@erleri tespit edilmi+ ve ayr ca s l verim, efektif verim ve ortalama efektif bas nç de@erleri de hesaplanm +t r. Emisyon deneylerinde ise bu yak tlar n kullan m nda CO(Karbon Monoksit), NOx (Azot Oksit), SO2(Kükürt Dioksit) ve O2emisyonlar tespit edilmi+tir. Bütün deneyler hem tam yük-de@i+ken devir, hem de sabit devir farkl yüklerde yap lm +t r.

SUMMARY

As a result of technological developments, with the further use of technological devices, the countries energy demands are gradually increasing. On the other hand, because of the limited energy sources, the energy prices are increasing as well. Because the petroleum, one of the energy sources, will be used up at near future, researches on the alternative energy sources becoming more attractive.

As biofuels are renewable and reduces gasses emissions, they are used as alternative to petroleum fuels increasingly.

In this study, cotton oil methyl esters were added to diesel fuel by volume 5%, 20% and 50%. Blends were used in a one cylinder, direct injection, air cooled diesel engine. In experiments the effects of cotton oil methyl ester-diesel blend fuel on the engine performance and exhaust emissions were investigated at various engine speeds and different loaded engine.

At the performance tests, effects of B5, B20, B50 and D2 usage on the engine power, engine torque, bsfc’s and exhaust gasses temperature were clarified. Thermal efficiency, effective efficiency, and mean effective pressure (MEP) were calculated as well. At the emission tests, the effects of blends on CO, NOx, SO2and O2emissions were experimented.All experiments are carried out at full loaded engine with various engine speeds and at different loaded engine with constant engine speed.

1. G R

Biyodizel çevresel yararlar sayesinde son y llarda giderek artan bir dikkat çekmektedir. Petrol fiyatlar ndaki art + ve petrolün yeteri kadar bulunamamas nedeni ile biyodizel dizel motorlar için yeniden ilgi oda@ haline gelmi+tir. Biyodizel gibi alternatif enerji kaynaklar üzerindeki ara+t rmalar giderek önem kazanmaktad r.

Yakla+ k 100 y l önce ünlü mucit Rudolf Diesel ilk dizel motoru tasarlam + olup bu motoru bitkisel ya@la çal +t rm +t r. 1900 de Paris’teki bir sergide f st k ya@ kullanarak çal +t rd @ dizel motorunu sergilemi+tir[A. Demirba+, 2003]. Biyodizeller aras nda soya ya@ , kolza, ayçiçe@i ya@ ve pamuk ya@ gibi ya@lardan üretilen biyodizeller birçok nedenle büyük ilgi çekmektedir. Bu tür biyodizeller motorda fazla yap de@i+ikli@i yapmadan kullan labilmektedir. Motor gücü ve performans nda çok az bir dü+ü+ olmakta, sülfat emisyonu neredeyse s f r olmakta ve karbondioksit yanma sonucunda artmakta dolay s yla dizel motoruna göre besin zincirini olumsuz etkileyecek emisyonlar azalmaktad r. Bu nedenlerle biyodizel kullan m giderek daha yayg n hale gelmektedir.

2. B YOD ZEL

Biyodizel, kanola(kolza), aspir, soya, pamuk, ayçiçe@i, keten tohumu, yerf st @ , f nd k ya@ , palmiye ya@ ve b tt m ya@ gibi bitkisel ya@lardan, bunun yan s ra bitkisel veya hayvansal at k ya@lardan (evsel ve sanayi kaynakl at k ya@lar) ve hayvansal ya@lardan (bal k ya@ , tavuk ya@ gibi) transesterifikasyon ile üretilen ya@ esterleridir. Dizel motorlarda yak t olarak kullan ld @ ve ayr ca daha çok bitkisel ya@lardan elde edildi@i için “Biyodizel” ad n almaktad r.

2.1. Motor Yak-t- Olarak Biyodizel

Birçok çal +ma [Hofman V, 2003] biyodizelin dizel motorlar nda uzun bir zaman kullan labilece@ini göstermektedir. Missovri ve daho gibi birçok bölgeden ara+t rmac lar biyodizel-dizel yak t n n farkl kar + mlar n traktörlerde, kamyonlarda ve +ehir otobüslerinde kullanm +lard r. Bu kar + mlar 2/98 % (B2), 20/80 %(B20) ve 100 % (B100)’e kadar farkl oranlarda olmaktad r.

Biyodizel daha dü+ük s cakl klarda dizel yak t (D2)’na göre daha fazla kal nla+maktad r. Ancak akma noktas n dü+ürücü kat klar bulunmaktad r. Ayr ca ak c l @ n so@uk iklimlerde devam edebilmesi için yak t tank na bir s t c da konulabilir. Bir biyodizel kar + m yak t %100 biyodizelden daha dü+ük bir akma noktas na sahiptir. Ancak bahsedilen önlemler al nmazsa gresle+me problemi yine ortaya ç kacakt r. Tablo.1 Idaho üniversitesindeki motor deneylerinin bir özetini göstermektedir. Bu testler B100 ve B20 kolza ya@ metil esteriyle yap lm +t r [Hofman V, 2003].

Tablo.1. Idaho üniversitesinde yap lan emisyon testi sonuçlar [ Hofman V, 2003]. Emisyon 100% Ester yak-t

(B100) (%) 20/80 Kar. (B20) (%) Hidrokarbon W52.4 W19.0 Karbon monoksit W47.6 W26.1 Azot oksit W10.0 W3.7 Karbondioksit 0.9 0.7 Partikül madde 9.9 W2.8

Etil ve metil esterler neredeyse ayn s l de@ere sahiptirler. Etil esterlerin viskozitesi biraz daha yüksek, bulutlanma ve akma noktalar biraz daha dü+ük ve birçok motor deneyine göre güç ve moment de@erleri metil estere göre daha dü+ük ç kmaktad r [A. Demirbas, 2003].

2.2. Biyodizel Üretimi

Bitkisel ya@lar n enerji içerikleri fosil kökenli dizel yak tlar ile hemen hemen ayn düzeydedir. Ancak dizel yak t na göre viskozite de@erleri 10–20 kat daha fazlad r. Bu yüksek viskozite enjektörlerde t kanma, so@uk havalarda motorun ilk çal +t r lmas nda problem ve motor ömrünün k salmas gibi pek çok olumsuzluklara neden olabilmektedir. Bitkisel ya@lar n motorlarda yak t olarak kullan labilmesinde; motorun bitkisel ya@a uygun hale getirilmesi ya da, yak t n motora uygun hale getirilmesi seçenekleri söz konusudur.

Direkt püskürtmeli dizel motorlarda, yar rafine edilmi+ ya@lar, motorinle kar +t r larak yak t olarak kullan labilmektedir. Bitkisel ya@lar n dizel motorlarda

do@rudan kullan labilmesi, ancak bu amaç için tasarlanm +, türbülans prensibiyle çal +an, özel yanma odal motorlarla mümkün olabilmektedir. Nitekim; Deuts firmas taraf ndan geli+tirilmi+ olan ön yanma odal püskürtmeli ve türbülans prensibiyle çal +an motorlarda saf bitkisel ya@lar, sorunsuz olarak kullan labilmektedir. Söz konusu motorlar, normal dizel motorlardan %6 daha fazla yak t tüketmekle beraber güçlü ve güvenilirdir. Yak t tüketimi direkt püskürtmeli motorlara göre %5-20 kadar daha yüksektir. Bu alandaki di@er bir seçenekte John Dere firmas na ait, bitkisel ya@lar n da kapsamda oldu@u çe+itli yak tlarla çal +abilen Wankel motorudur.

Bitkisel ya@lar saf olarak, giderek yayg la+an direkt püskürtmeli motorlarda kullan lamamaktad r. Çünkü k sa bir çal +ma süresini müteakip, ya@ bozulmakta ve uzun sürede de motorun ilgili k s mlar nda kal nt lar olu+maktad r.

Direkt püskürtmeli motorlarda, bitkisel ya@lar n do@rudan yak t olarak kullan lmas nda ana sorun; enjektörler, yanma odas , piston ve supaplarda meydana gelen kal nt lard r. Bu kal nt lar, zamanla motorda güç kayb na ve ar zalara sebep olmaktad r. Kal nt lar n olu+mas n n ana sebebi bitkisel ya@ n viskozitesinin ve karbon içeri@inin, petrodizel ve bitkisel ya@ esterine (biyodizel) göre yüksek olmas ndand r. Petrodizelde %0,015 olan karbon art @ miktar kolza ya@ nda %0,25 iken kolza biyodizelinde bu de@er %0,02’ ye kadar inmektedir.

Günümüzde uygulamada direkt püskürtmeli motorlar n yayg n oldu@u dü+ünülürse bitkisel ya@lara gerekli kimyasal i+lemler uygulanmadan bu tip motorlarda yak t olarak kullan lmas n n uygun olmayaca@ anla+ labilir. Kolza biyodizelinin, yak t olarak kullan ld @ tar m traktörü motorlar nda ya@lama ya@ n n seyrelmesi sorunuyla kar+ la+ labilmektedir. Kolza biyodizelinin motor ya@ na geçmesi sonucunda ya@lama yetersiz hale gelmekte, piston üst yüzeyi, segman ve supaplarda sak zla+ma meydana gelmektedir. Bu durum, kullan m süresi, motor tipi, yanma odas n n yap s , püskürtme +ekli ve püskürtme zaman na ba@l d r. Biyodizelin neden olabilece@i seyrelme sorununu, motor ya@ de@i+tirme aral @ azaltmaktad r.

Bu nedenle; bitkisel ya@lar n dizel yak t alternatifi olarak de@erlendirilebilmesi için, öncellikle viskozite probleminin çözülmesi gerekmektedir. Bu amaçla uygulanan yöntemler:

-Mikro emülsiyon olu+turma, -piroliz,

-Süper kritik yöntem, -Transesterifikasyon’dur.

Seyreltme yönteminde, bitkisel ya@lar dizel yak t ile belli oranlarda kar +t r larak seyreltilmekte, böyle viskozite belirli oranlarda dü+ürülmektedir. Seyreltme yöntemi uygulamalar nda, en çok tercik edilen bitkisel ya@lara örnek olarak, ay çiçek ya@ , soya ya@ , aspir ya@ , kolza ya@ yer f st @ ya@ ve kullan lm + k zartma at k ya@lar kullan lmaktad r(O@uz ve ark.2000).

Mikro emülsiyon olu+turma yöntemi; metil ve etil alkol gibi k sa zincirli alkollerle bitkisel ya@ n mikro emülsiyon haline getirilmesinden ibarettir. Bu yöntemin sak ncas alkollerin setan say lar n n dü+ük olmas nedeniyle emülsiyonunda setan say s n n dü+ük olmas ve dü+ük s cakl klarda kar + m n n ayr +ma e@ilimi göstermesidir.

Piroliz yönteminde, moleküller yüksek s cakl kta daha küçük moleküllere parçalanmaktad r. Bu yöntem sayesinde viskozite oldukça dü+ürülmekte fakat i+lem ilave masraf gerektirmektedir.

Süper Kritik Yönteminde i+lem, transesterifikasyon yönteminden farkl olarak katalizör kullanmadan 350 °C gibi yüksek s cakl klarda, 240 saniye gibi k sa bir sürede gerçekle+mektedir.

2.3. Transesterifikasyon

Sekil 2. Trigliseridlerin alkollerle Transesterifikasyonu(J. Jitputti ve ark., 2005). Biyodizel üretiminin çe+itli metotlar olmakla birlikte günümüzde en yayg n olarak kullan lan yöntem transesterifikasyon yöntemidir. Transesterifikasyon; ya@ asitlerinin (bitkisel ya@lar, evsel at k ya@lar, hayvansal ya@lar) bazik bir katalizör e+li@inde alkol (metanol, etanol vb.) ile esterle+me reaksiyonudur.

3. B TK SEL YA LARIN YAKIT ÖZELL KLER

Dizel motorlar nda sa@l kl bir yanma için, yak t n atomizasyonu çok önemlidir. Yak t n pülverize edilebilmesinde viskozite belirleyici bir etkendir. Bitkisel ya@lar motorine göre çok daha kal n olmalar nedeniyle direk kullan lamazlar.

Tablo 2. Bitkisel Ya@lar n Baz Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri(C.Kaya, 2006). Bitkisel Ya@ Is l De@er Kj/kg Kinematik Viskozite mm2/sn (40 oC) Yo@unluk (15oC) Parlama Noktas o_C Akma Noktas o_C Bulutlanma noktas % C Yer f st @ 39964 22.72 0.8880 198 -6 0 70.002 Pamuk 39173 27.02 0.8830 218 -17 -1 72.7005 Aspir 39772 28.33 0.9050 226 -14 -2 67.2242 Kanola 40123 31.23 0.9030 234 -30 -14 72.3939 Susam 39445 25.78 0.8990 245 -10 1 68.9628 Keten 39552 26.61 0.9180 226 -30 -6 67.2569 Soya 40115 28.08 0.9050 242 -18 -4 71.2397 Ayçiçe@i 39827 31.52 0.9060 262 -18 -7 53.9418

Tablo 3. Biyodizellerin Yak t Özellikleri(C.Kaya, 2006). Biyodizel Is l De@er Kj/kg Yo@unluk (15 oC) Parlama Noktas (oC) Kinematik viskozite (40 oC) Akma Nokta s (oC) Bulut- lanma Nokta s (oC) % C Ester Verimi % Anilin Noktas (oC) Setan Say s Yer f st @ 40099 0.8485 166 4.42 -8 0 62 79 152 53.59 Pamuk 40201 0.8558 127 3.63 -20 -9 60 91 156 52.05 Aspir 40258 0.8703 187 3.90 -24 -5 59 89 171 53.14 Kanola 39876 0.8652 208 3.95 -30 -13 63 96 175 56.07 Susam 40397 0.8672 170 4.20 -14 -6 62 69 161 50.48 Keten 39952 0.8842 136 4.35 -30 -11 70 84 159 45.41 Soya 40535 0.9633 174 4.17 -20 -9 66 87 149 46.98 Ayçiçek 39649 0.8740 171 4.60 -19 -6 62 81 154 46.80 D2 42900 0.82-0.86 >55 2.5-3.5 -33 -16 - - - 49-55 3.1. Viskozite

S v lar n akmaya kar+ göstermi+ olduklar dirençtir. S v lar n kal n ya da ince olu+unu say sal olarak ifade eden bir göstergedir. S cakl k artt kça bir s v n n viskozitesi azal r. S v lar s t ld kça daha kolay akar. Bir viskozite de@erinin anlam ifade edebilmesi için daima hangi s cakl kta oldu@unun belirtilmesi gerekir. En çok kullan lan viskozite birimleri : Centistoke cSt. (santi stok) mm2/s., Engler derecesi, Centipoise cp (santipuaz), Redwood seconds, Saybolt Seconds.

Dizel motorlar nda kullan lan yak t n viskozitesinin yüksek olmas istenmeyen bir durumdur. Yüksek viskoziteye sahip bir yak t enjektörden daha iri tanecikleri halinde püskürtülür. Dolays yla iyi atomize olmam + bir yak t yanman n kötüle+mesine ve dolays yla motor performans n n azalmaz na sebebiyet vermektedir. Bununla beraber yüksek viskoziteli bir yak tta pompa planc r na yeteri kadar yak t dolmad @ ndan motorun hacimsel verimi dü+mekte ve sonuç olarak motor gücü ve momentinde bir azalma meydana gelebilmektedir.

3.2. Yo>unluk

Bitkisel kökenli ya@lardan elde edilen biyodizel yak tlar n yo@unluklar dizel yak t na yak n olmakla birlikte biraz daha fazlad r. Biyodizellerin motorine göre daha

yüksek yo@unlu@a sahip olmas nedeniyle pompadan gönderilen yak t miktar azalmakta sonuç olarak motorun hacimsel veriminde bir dü+ü+ görülmektedir.

3.3. Setan

Say-s-Bir yak t n kendi kendine tutu+ma kabiliyetini gösteren ölçüdür. setan say s dizel motorlar nda yanman n seyrine etki eden en önemli parametrelerden biridir. Yak t n vuruntuya kar+ direncini gösterir. Oktan say s gibi ölçülebilen bir özelliktir. Setan say s yüksek olan yak tlarda tutu+ma gecikmesi periyodu k sal r ve sonuçta yanma düzenli bir +ekilde devam eder. Setan say s dü+ük olan yak tlarda tutu+ma gecikmesi safhas uzar. Dolays ile bu safhada püskürtülen yak t miktar da artar. Yanman n ba+lamas ile birlikte bu safhada püskürtülen yak t n tamam bir anda yanma ba+lar. Sonuç olarak silindir içerisinde ani bir bas nç art + meydana gelir. Bu ani bas nç art + motor parçalar na etki ederek motorun gürültülü çal +mas na ve yanman n kötüle+mesine sebebiyet vermektedir. Bu durumu Dizel Vuruntusu ad verilmektedir. Sonuç ta vuruntulu çal +an bir motorda; güç kayb , ilk harekette zorlanma, karbon birikintisi, motorun geç s nmas , fazla yak t tüketimi gibi aksakl klar meydana gelebilmektedir.

3.4. Is-l De>er

Bir yak t n s l de@eri ne kadar yüksek ise yak ttan yanma sonucu elde edilebilecek enerji miktar da o kadar artar[Heywood, 1988].

Genel olarak bitkisel ya@lardan elde edilen biyodizellerin s l de@eri petrol türevi dizel yak t ndan daha dü+üktür. Bu nedenle biyodizel kullan m nda ayn gücü elde edebilmek için tüketilen yak t miktar daha fazla olmaktad r. Dolays yla özgül yak t tüketimi artmaktad r. Biyodizel yak tlar n n s l de@erinin motorine nazaran daha dü+ük olmas ayr ca motorun termik veriminin dü+ü+ göstermesine sebebiyet vermektedir.

3.5. Akma Ve Bulutlanma

Noktalar-Akma noktas yak t n akmaya devam edebildi@i en dü+ük s cakl k noktas d r. Bulutlanma noktas ise yak t n jelle+meye ba+lad @ noktay ifade eder. Akma ve bulutlanma noktalar yak t n so@uk iklimlerde kullan labilirli@i hakk nda bize fikir verir. Baz biyodizel yak tlarda akma ve bulutlanma noktalar motorine göre daha yüksektir. Bu durum bu yak tlar n kullan m nda özellikle k + aylar nda olumsuz etkileyebilmektedir.

3.6. Ak-@ Özellikleri

Akma noktas n n yüksek olmas ndan dolay biyodizel yak tlarda so@uk iklimlerde yak t ak + n n düzensizle+mesine ve dolays yla motorun düzensiz çal +mas na sebebiyet vermektedir.

3.7. Parlama

Noktas-Parlama noktas n n yanma üzerine herhangi önemli bir etkisi yoktur. Ancak yak t n depolama ve ta+ nma emniyetini gösteren bir özelliktir. Parlama noktas petrol kökenli motorine nazaran çok daha yüksek olan biyodizellerin ta+ nma ve depolanmalar s ras nda emniyetlidirler. Parlama noktas bir s v n n bir alev cephesiyle kar+ la+t @ nda alev almaya ba+lad @ noktad r.

3.8. Anilin

Noktas-Birim hacim için bir anilin ile bir baz ya@ veya yak t n tam olarak kar +t @ en dü+ük s cakl k noktas d r. Baz ya@ yada yak t içeri+indeki aromatik ve naftanik yap daki kimyasallar n toplam miktar n tahmin etmeye yarar. Aromatik ve naftanik yap daki kimyasal içeri@i fazla olan baz ya@lar n anilin noktalar dü+üktür. Birimi s cakl k birimleri olan °C veya °F’d r

3.9. yot

Say-s-Ya@ n toplam doymam +l @ n n bir sembolü olan iyot say s bitkisel ya@lar n özelli@i ve çift ba@ say s na göre de@i+mektedir [Kaya, 2006]. Yüksek iyot say l yak tlar enjektör deliklerinde t kanmalara, yanma odas nda polimerle+meye ve hasara sebep olabilmektedir. yot say s için uluslararas standartlar 120–130 aras nda de@i+mektedir.

4. Biyodizelin

Avantajlar-[C. Carraretto ve ark., 2004]’e göre konvansiyonel dizel motorlar nda güvenilir bir +ekilde kullan labilmesi, petrol türevi dizel yak t gibi performans ve kararl çal +ma sa@layabilmesi biyodizelin avantajlar ndand r.

Kendi kendine tutu+maz ve toksik özelli@i yoktur ve egzoz emisyonlar daha azd r [N. Chand, 2002].

Biyodizelin teknik özelliklerinden birkaç tanesi +öyle s ralanmaktad r;

1. Motorlarda uzun süreli kullan ma uygun olmas ve motorun bak ma olan ihtiyac n n azalmas n sa@lar. Biyodizel petrol türevi dizelden daha iyi ya@lama özelli@ine sahiptir.

2. Kullan m güvenli daha az toksik, parlama noktas yüksek ve sürdürülebilir bir yak t kayna@ d r.

3. Biyodizeller egzoz emisyonlar n dü+ürür. NOxve CO2baz egzoz emisyonlar n da artt rabilmektedir [ D.A. Wardle, 2003].

Biyodizel %100 natürel, temiz ve verimli bir alternatif yak tt r. Biyodizel dizel yak t na göre sülfür içeri@i daha az parlama noktas daha yüksek ve aromatik içeri@i daha yüksektir [Martini N and Schell S, 1997].

5. Biyodizelin

Dezavantajlar-Biyodizelin fosil kökenli dizel yak t na göre baz teknik dezavantajlar so@uk iklimlerde donmas , enerji içeri@inin daha dü+ük olmas ve uzun periyotlarda depo edildi@i zaman jelle+mesidir. Biyodizel bu dezavantajlar yla yak t tank nda ve özellikle yak t filtrelerinde bir katman olu+turmakta ve filtrelerin t kanmas na sebep olmaktad r. Fakat bu durum büyük bir problem olu+turmamaktad r. Filtrelerin ve yak t pompas n n düzenli bir +ekilde bak ma al nmas bu problemi ortadan kald racakt r [D.A. Wardle, 2003].

Bitkisel ya@lar n veya bitkisel ya@ kar + mlar n n direkt olarak dizel motorlar nda kullan lmas genellikle uygulanabilir olmam +t r. Yüksek viskozite, asit içeri@i, serbest ya@ asidi içeri@i, oksidasyon ve polimerle+me nedeniyle reçine te+ekküllü (depolama ve yanma s ras nda), karbon birikintisi ve ya@lama ya@ n kal nla+t rmas belli ba+l problemlerdir [F. Ma and M.A. Hanna, 1999].

Tablo.4 Bitkisel ya@lar n dizel motorlar nda oldu@u gibi kullan lmas nda Bilinen problemler ve olas çözümler [F. Ma and M.A. Hanna, 1999].

Problem Olas Nedenleri K-sa Vadede

1- so@ukta ilk hareket zorlu@u Yüksek viskozite, dü+ük setan _{say s , dü+ük alevlenme noktas} 2- filtreleri t kamas , reçinele+me

yak t borular nda ve enjektörlerde t kanma

Reçine te+ekküllü, Yüksek iyot say s

3- motor vuruntusu Baz ya@lar n çok dü+ük setan _{say s , yanl + püskürtme zaman} Uzun Vadede

4- enjektörün piston ba+ na ve üst karterde kurum ba@lamas .

Yüksek viskozite, tamamlanmam + yanma ve kötü yanma ko+ullar 5- karbon birikintisi

Bitkisel ya@lar n yüksek viskoziteli olmas eksik yanma ve kötü yanma ko+ullar .

6- motorda fazla a+ nma ve contan n

a+ nmas . Asit içeri@i

8- polimerle+me nedeniyle ya@lama ya@ n n bozulmas

Yanmam + bitkisel ya@ n krank mili yataklar ndan ya@lanma ya@lar na kar +mas .

Bitki ya@lar n n ve özellikle hayvan ya@lar n n kullan lmas n n di@er dezavantajlar yüksek viskozite, motorlarda yetersiz yanmadan ileri gelen birikmelere neden olan dü+ük uçuculuk ve uygun olmayan buharla+ma özellikleridir. Bu sorunlar büyük trigliserit molekülü ve yüksek molekül a@ rl @ yla ili+kilidir. Ya@a ve kullan m ko+ullar na göre motor modifiye edilerek halledilebilir. Modifiye edilmi+ motorlar Almanya ve Malezya’da Elsbett taraf ndan, Almanya ve ABD’de diesel morten und Geraetebau GmbH (DMS) taraf ndan yap lmakta, bu motorlar de@i+ik bile+imli ve dereceli bitki ya@lar yla çal +t r ld klar nda iyi bir performans göstermektedir [Raymond R. Tan, Avlin B.Culaba, Michael R. I. Purvis, 2004].

Ayr ca, biyodizelin sudaki canl lara kar+ herhangi bir toksit etkisi yoktur. Buna kar+ l k 1 litre ham petrol 1 milyon litre içme suyunun kirlenmesine neden olabilmektedir. Biyodizel mevcut yak t da@ t m zinciri vas tas yla tüketiciye ula+abilir, k sa ve orta vadede uygulamaya aktar labilir. Büyük ölçekli yap sal yat r m gerektirmez, biyodizel üretiminin yayg nla+mas , k rsal kalk nmaya do@rudan yans yabilir.

6. Dünyada Biyodizel

Hu an itibariyle, ço@u büyük ülkeler ba+ta olmak üzere 36’y a+k n ülkede biyodizel üretimi söz konusudur. 1980’li y llar ile birlikte özellikle Avrupa’n n çe+itli ülkelerinde küçük çapta da olsa biyodizel üretimine ba+lanm +t r. Ba+lang çta biyodizel için belli bir norm olamamas ve üretimin +imdikilere göre ilkel say labilecek +ekilde yap lmas sonucunda pek kaliteli olmayan biyodizel üretilmi+tir. Daha sonra geli+en biyodizel teknolojisi ve biyodizele bir standart getirilmesi ile üstün kalitede biyodizel üretilmi+tir. Günümüzde yap lan ara+t rmalar, incelemeler ve deneyler sonucunda biyodizel için Almanya’da DIN 51606 ve A.B.D.’de soya bitkisinden elde edilen biyodizel için ASTM’ nin normlar mevcuttur. Bu normlara uygun üretilmi+ biyodizel sorunsuz +ekilde kullan lmaktad r. Hu an itibariyle, ço@u büyük ülkeler ba+ta olmak üzere 36’y a+k n ülkede biyodizel üretimi söz konusudur.

Yap lan planlamalara göre Almanya’da 2005 y l nda dizel ihtiyac n n %2,2 kadar biyodizel ile kar+ lanacakt r. Bu oran n 2010 y l na kadar belirli oranlarda artt r larak % 10 ve üstü seviyelere ç kar lmas hedeflenmi+tir. Almanya için biyodizel geçerli norm DIN 51606 say l normdur. Avusturya’da biyodizelin petrol kaynakl ile % 2 oran nda kar +t r lmas devlet taraf ndan tavsiye edilmektedir. Ayr ca Avusturya ve Almanya’da biyodizel için fosil yak t vergisi al nmamaktad r.

Çek cumhuriyetinde irili ufakl i+letmelerde ve benzin istasyonlar nda % 30 biyodizel + % 70 motorin kar + m bionafta ad ile daha ucuza sat +a sunulmaktad r.

Fransa’da ise benzin istasyonlar nda %5 biyodizel + % 95 motorin kar + m kullan c lar n hizmetine sunulmu+tur. Bu % 5’lik k s m fosil yak t vergisinden muaft r ve her y l bu oran artt r lmaktad r.

talya’da 1999 y l na kadar 125.000 ton 7 y l vergiden muaf bir kota bulunmaktayd . talya hükümetinin 100.000’den fazla nüfuslu belediyelerinin kulland @ araçlarda alternatif enerji kaynakl yak tlar n n kullan m tavsiyesi bulunmaktad r.

Yap lan planlara göre 2010 y l nda A.B.D.’de enerji ihtiyac n n %30’u alternatif enerji kaynaklar ndan kar+ lanacakt r. A.B.D.’de özellikle soya bitkisinin ya@ ndan

biyodizel üretimi söz konusudur. ASTM kurulu+unun normlar na uygun biyodizel araçlarda yak t olarak sorunsuz bir +ekilde kullan labiliyor.

7. Avrupa Ülkelerinde Biyodizel

Avrupa’da en önemli biyoyak t biyodizeldir. Biyodizel Avrupa’da üretilen biyoyak tlar aras nda en fazla paya sahip olup. Biyoyak t tüketiminin % 82’ sini te+kil etmektedir[K. Bozba+,2004].

2003 y l nda dünyan n toplam biyodizel üretimi 18 milyar litre civar ndad r [L. Fulton, T. Howes and J. Hardy, 2004].

Tablo.5 2002, 2003, 2004 ve 2005 y llar nda Avrupa birli@indeki toplam biyodizel üretimi göstermektedir. Biyodizel üretiminde Avrupa birli@i ülkeleri aras nda Almanya ba+ çekmektedir. Almanya’y Fransa ve talya takip etmektedir. Avrupa ve

talya’da yasal düzenlemeler sayesinde biyodizel üretimi te+vik edilmektedir [EC, 2004].

Tablo 5. EU-25 ülkelerinin biyodizel üretimi (ton) [EC,2004 ve USDA, 2005].

Ülke 2002 2003 2004 2005 Almanya 450,000 715,000 1.088.000 1.345.000 Fransa 366,000 357,000 502,000 805,000 Italya 210,000 273,000 419,000 617,000 Çek cumhuriyet 68,800 70,000 47,000 56,000 Danimarka 10,000 41,000 44,000 67,000 Avusturya 25,000 32,000 100,000 145,000 ngiltere 3,000 9,000 15,000 23,000 spanya – 6,000 70,000 180,000 sveç 1,000 1,000 8,000 25,000 Polonya – – 1,200 2,500 Macaristan – – 2,000 3,600 Toplam (EU–25) 1.133.800 1.504.000 2.296.200 3.269.100

Biyodizel üretimi için Avrupa birli@inde 1,4 milyon hektar ekilebilir alan kullan lmaktad r. 2004 y l itibariyle Avrupa birli@inde 40’a yak n üretim tesisi bulunmakta ve bu say giderek artmaktad r. Bu tesisler genel olarak Almanya, Fransa,

talya, Çek Cumhuriyeti ve Avusturya’da bulunmaktad r [AMFI, 2004].

2003 y l na kadar Almanya’da B100 kullan m yayg nd . 2004 y l ndan sonra biyodizel ve dizel kar + m yak tlar Almanya’da piyasaya sürülmü+tür. Fransa’da biyodizel üretimi 1992 y l nda ba+lam + olup çok h zl bir +ekilde artm +t r. Almanya’ya nazaran Fransa B100 yerine daha çok B5 ve B30 yak tlar n kullanmaktad r [R. Brand, 2004]. 2006 y l nda E21M biyodizel tesisi kurulmu+ olup bu tesisin kapasitesi y lda 250 bin ton biyodizeldir. Bu tesis kolza ya@ , palmiye ya@ ve soya ya@ gibi yenilenebilir kaynaklardan biyodizel üretmektedir. Proje Avusturya’n n Energea teknoloji lisans n kullanmaktad r. Bu teknoloji ile çok daha verimli ve ucuz biyodizel üretimi yap lmaktad r [AMFI, 2004].

Avrupa birli@inin en önemli enerji politikalar ndan biri biyoyak t politikas olup amac Avrupa ekonomisinin rekabet gücünü artt rmak, enerji kaynaklar n n güvenli@i ve çevresel yararlard r. Avrupa birli@inin alternatif motor yak tlar üzerindeki politikas biyodizel yak tlar n te+vik edilmesine dayanmaktad r. Avrupa birli@i komisyonu biyodizel kullan m n n yayg nla+t r lmas için baz kolayl klar getirmi+tir. Komisyonun bu kolayl @ getirmesindeki görü+ü biyoyak tlar n enerji kaynaklar n n güvenli@ini artt raca@ , sera gazlar n azaltaca@ ve k rsal kesimin gelirini artt raca@ ve istihdam sa@layaca@ d r. Avrupa birli@inin hedeflerinden biri de +u anda en az %2 oran nda benzin ve dizele kat lmas zorunlu olan biyoyak tlar n 2010 y l sonunda en az % 5.75 oran nda kat lmas n n zorunlu hale getirilmesidir[A.C. Hansen, Q. Zhang and P.W.L. Lyne, 2005]. Avrupa birli@i komisyonunun biyoyak tlar n kullan lma zorunlulu@u ile ilgili düzenlemesi tablo.6’da verilmi+tir[ECN, 2003]. Fransa Çevre ve Enerji Yönetimi Ajans (ADEME)’nin tahminine göre 2010 y l nda hedeflenen düzeyi yakalamak için kolza bitkisi üretiminde +u anda kullan lan 3 milyon hektar ekilir alan n 2010 y l nda 8 milyon hektara ç kaca@ n göstermektedir[USDA, 2003].

Tablo 6. Avrupa Komisyonu raporuna göre biyodizel katma zorunlulu@u Y l _{Katma Mecburiyeti} % Minimum

2005 2 2006 2.75 2007 3.5 2008 4.25 2009 5 2010 5.75 8. Türkiye’de Biyodizel

Ülkemizde son y llarda biyodizele yo@un bir yat r m süreci ba+lam +t r. Bu konuda ülkemizde geçti@imiz y llarda, çok say da ya@l tohum bitkisi (ayçiçek, soya, kanola, pamuk, aspir gibi) tar m yap lmas için te+vikler ç kar lm +t r. Ülkemizin motor yak tlar na olan ihtiyac her geçen gün artmaktad r. Tablo 7. Türkiye’nin benzin ve dizel yak t ihtiyac n n y llara göre de@i+imini göstermektedir.

Tablo 7. Türkiye’nin Benzin ve Dizel Yak t htiyac n n Y lara Göre De@i+imi [Türkiye statistik Enst. 2005].

Y-l Benzin Gereksinimi Mt Dizel Yak-t Gereksinimi Mt Gereksinim Duyulan Dizel Yak-t-n-n Benzine Oran-2002–2003 2.72 7.84 2.88 2003–2004 2.61 7.89 3.02 2004–2005 2.68 7.85 2.92 2005–2006 2.74 7.92 2.89 2006–2007* 2.85 8.65 3.03 2011–2012* 3.56 12.65 3.55

Tablo 8. Türkiye’nin Ham Petrol Üretimi ve thalat [ Enerji ve Tabii Kaynaklar Bakanl @ 2006].

Y-l Üretim(Mt) thalat (Mt) Toplam (Mt)

thalat-n toplamdaki Yüzdesi Petrol Ürünleri thalat- (Mt) 1999 2.9 22.9 25.8 88.7 5.5 2000 2.7 21.7 24.4 88.9 8.6 2001 2.5 23.3 25.8 90.3 5.7 2002 2.4 23.6 26 90.7 7.5 2003 2.3 24.1 26.4 91.3 8.2 2004 2.1 25.2 27.3 92,3 9.4 2005 2.1 25.7 27.8 92.5 9.6 2006 1.9 24.3 26.2 92.74 N.A

Tablo 9. Türkiye’nin y ll k biyodizel üretim kapasitesi[Kas m 2005].

L Firma Say-s- Kurulu

Kapasite(Ton/Y-l) ZM T 7 160.645 GAZ ANTEP 16 158.004 ANKARA 11 71.040 MERS N 4 70.534 ADANA 7 58.745 BURSA 5 46.062 ZM R 6 35.588 D ERLER 34 377.818 TOPLAM 90 978.436

Tablo 10. Ya@ bitkilerinin ekili+ alanlar , ya@ oranlar , üretim verimleri [Anonim 2000]. Ya@ bitkisinin ad Ekili+ alan

(ha) Ya@ oran (%) Üretim verimi (kg/ha) Üretim miktar (ton) Yer f st @ 28 000 35-55 2679 75 000 Soya 24 000 13-25 2750 66 000

Kanola 187 40-45 1765 330 Aspir 50 9-28 1000 50 Ayçiçe@i 595 000 40-50 1597 950 000 Keten tohumu 385 30-40 590 227 Susam 51 000 45-59 549 28 000 Ha+ha+ 55 000 44-50 570 899 117 Pamuk tohumu 731 362 16-24 1798 1 314 660 M s r 518 000 17-18 4434 2 297 000 Kenevir tohumu 536 103 55 Türkiye Toplam 2 003 520 - 5 630 439

Tablo 11. Türkiye’nin ekilebilen, nadasa b rak lan ve toplam arazi varl @ (ha) 1990 1995 1998 1999 Ekilen alan 18.868.000 18.464.000 18.751.000 18.448.000 Nadasa b rak lan alan 5.324.000 5.124.000 4.905.000 4.900.000 Toplam alan 24.192.000 23.588.000 23.348.000 23.656.000

Biyoetanol ve biyodizel için ülkemizde, “Petrol Piyasas Kanunu” 20 Aral k 2003’te, “Petrol Piyasas Lisans Yönetmeli@i” 17 Haziran 2004’te, “Petrol Piyasas nda Uygulanacak Teknik Kriterler Hakk nda Yönetmelik” 10 Eylül 2004’te, “Bitkisel At k Ya@lar n Kontrolü Yönetmeli@i” 19 Nisan 2005’te ve Biyodizel Standartlar gibi yasal düzenlemeler getirilmi+tir. Ülkemizde biyoetanol yak t harmanlama bile+eni, biyodizel ise hem yak t harmanlama bile+eni hem bir akaryak t tan m alm +t r. Yerli kaynaklardan üretilen biyoetanolun benzine ve biyodizelin ise motorine yüzde 2 oran nda kat lmas nda, motor biyoyak t ÖTV’den muaf tutulmu+tur.

Biyodizel piyasas için son yasal düzenleme “Petrol Piyasas Kanununda De@i+iklik Yap lmas na li+kin Kanun Tasar s ” içinde yer almaktad r. Bu tasar ile tar m için enerji kullan m nda, biyodizel için ÖTV ve KDV muafiyeti getirilmesi, enerji tar m m z n da önünü açacak ve tar mda maliyet dü+ü+üne neden olacakt r.

Türkiye’nin ilk ticari motor biyoyak t uygulamas 2005 y l nda ba+lam +t r. Yerli kaynaklardan üretilen biyoetanol (Tarkim ürünü) kur+unsuz benzine yüzde 2 oran nda kat larak piyasaya (POAH Ürünü Biobenzin) sunulmu+tur. Piyasaya arz edilecek biyodizel de benzer +ekilde motorine kat larak ÖTV’siz kullan lacakt r.

9. ÖNCEK ÇALI MALAR

Ham pamuk tohum ya@ esas olarak Grosspium hirsutum (Amerikan) veya Grosspium barbadanse’n n (M s r) tohumlar ndan elde edilmektedir. Ham ya@; sert, özel aroma ve kokuya sahip olup, ekstraksiyon esnas nda renk maddelerinin ya@a önemli düzeyde geçmesinden dolay da koku ve k rm z ms -kahverengi bir renge sahiptir. Bütün tohum % 15-24, tohum çekirde@i ise %30-38 ya@ içerir. Pamuk tohum ya@ presleme ile elde edilebildi@i gibi esas olarak çözücü ekstraksiyonu ile elde edilmektedir. Çözücü ekstraksiyonu metotlar n n kullan m alan gittikçe artmaktad r[Nas S., Gökalp H.Y., Ünsal M., 2001]. Pamuk tar m nda en önemli iklim faktörlerinin ba+ nda s cakl k, gün + @ , ya@ + ve oransal nem gelmektedir. Y ll k ortalama s cakl @ n 19 `C, yaz aylar s cakl @ ise 25 `C olmas gerekir. S cakl k tarak olu+mas ndan önce 20 `C, çiçeklenme döneminde 25 `C, kozalar n geli+me döneminde ise 30–32 `C olmal d r. Hasat döneminde kozalar n iyi aç labilmesi için s cakl @ n azalmas (15 `C ‘ye kadar) istenir.

Türkiye sahip oldu@u uygun ekolojik ko+ullar nedeniyle önemli bir pamuk üreticisi ülkedir. Ülkemizde yakla+ k 750 bin hektar alanda pamuk tar m yap lmakta ve y lda 850 bin ton lif (2,1 milyon ton kütlü) pamuk üretilmektedir. Buna ek olarak Güney Do@u Anadolu Bölge’mizde sulama olanaklar n n artmas yla birlikte pamuk ekim alanlar sürekli olarak geni+lemektedir. Bu geli+meye paralel olarak bölgenin Türkiye toplam üretimindeki pay % 40’a yükselmi+tir.

Yücel ( 1998 ), Dizel yak t na belirli oranlarda pamuk ya@ katarak, motor performans ve emisyon karekteristikleri üzerindeki etkisini incelemi+tir. Ara+t rma sonucunda uzun süreli çal +malarda yanma odas içerisinde, supaplarda, piston ve segmanlarda karbon birikti@i, birikinti miktar n n artan pamuk yüzdesi ile orant l de@i+ti@ini, güç aç s ndan olumsuz bir durum gözlenmedi@ini, CO ve HC emisyonlar n n D2’ den fazla NOxemisyonlar n n daha dü+ük oldu@unu ifade etmi+tir.

Hekil 3. Pamuk ya@ metil esteri ve Dizel Yak t (D2)’n n viskozitelerinin s cakl kla de@i+imi (Y.He. Y.D. Bao, 2005).

Pamuk ya@ -motorin kar + m bir dizel motorunda s l verimi art rmak amac yla denenmi+(Y.He. Y.D. Bao, 2004) ve konvansiyonel bir dizel motorunda performans art r c özelli@i test edilmi+tir. Deneysel sonuçlar %30 pamuk ya@ -%70 Dizel yak t kar + m n n pratikte yüksek s l verim, homojenlik ve stabilite sa@lad @ tespit edilmi+tir.

Tablo 12. Pamuk ya@ ve Dizel yak t n n baz özellikleri Parametre Dizel Yak-t- Pamuk Ya>-Viskozite (P) 0.048 0.625

Net kalori de@eri (MJ/kg) 42.52 39.47 Yo@unluk (g/dm3) 815 874

Tablo 13. ki farkl çal +ma durumunda, özgül yak t tüketiminin kar + mdaki pamuk ya@ oran na göre de@i+imi[Y.He. Y.D. Bao, 2004].

Pamuk ya>-/Dizel Yak-t- Özgül Yak-t Tüketimi (g/kW h) 7.35 kW/2000 d/d 8.82 kW/2000 d/d

0/100 266.67 278.91

10/90 275.60 289.17

20/80 278.47 295.84

Pamuk ya>-/Dizel Yak-t- Özgül Yak-t Tüketimi (g/kW h) 7.35 kW/2000 d/d 8.82 kW/2000 d/d

50/50 304.86 332.63

70/30 318.67 351.48

Pamuk ya@ metil esterinin motorin ile 30/70, 50/50 ve 70/30 oranlardaki kar + mlar n n yak t olarak tek silindirli bir dizel motorunda 1500 – 3700 d/d devirleri aras nda kullan ld @ bir çal +mada(Ilk l ç, C., Yücesu, H.S., 2002)yüksek motor h zlar nda pamuk ya@ metil esterinin dizel yak t ile motorda benzer tork de@erleri gösterdi@i, yüksek ve dü+ük motor devirlerinde güç de@erlerinin dizel yak t de@erlerine yak n oldu@u ve özgül yak t tüketiminin de dizel yak t na göre daha yüksek oldu@u belirtilmi+tir. Sonuç olarak; pamuk ya@ metil esteri/dizel yak t kar + mlar n n dizel motorlarda dizel yak t na alternatif olarak rahatl kla kullan labilece@ini ve bu kar + mlar alternatif yak t olarak kullanan araçlar n egzoz emisyon testinden ba+ar l bir +ekilde geçece@i belirtilmi+tir[Ilk l ç, C., Yücesu, H.S., 2002].

Pamuk ya@ (PY), pamuk ya@ metil esteri (PME) ve D2 ile kar + mlar ndan olu+an sekiz adet yak t (PY/D2 - PME/D2 - % 30/70, 50/50, 65/35, 80/20) oranlar nda alt silindirli s ra tipi turbo+arjl bir dizel motorda test edilmi+tir.

Yap lan testlerde kar + mda PY oran n n artmas yla motor gücünün artt @ , PME ile yap lan testlerde ise PME oransal art + n n güçte azalmaya neden oldu@u belirtilmektedir. D2 yaln z kullan l rken %36 olan termik verim PY kar + mlar nda çok az bir dü+ü+, PME kar + mlar kullan ld @ nda %35 civar olarak verilmi+tir. Yap lan k sa süreli testlerde motor performans ve emisyon de@erleri aç s ndan elde edilen sonuçlar n D2 ye yak n oldu@u, uzun süreli çal +mada ise özellikle karbon birikintileri ve yak t sistemi problemlerinden dolay iyi sonuçlar al nmad @ belirtilmi+tir (Yücesu’ ya (1999) göre, Port ve ark. (1982 ) den).

Ulusoy ( 1999 ), ayçiçe@i, kolza, pamuk ve soya ya@lar n n dizel motorlarda yak t olarak kullan lmas ile ilgili ara+t rmas nda bitkisel ya@ (BY) ile D2 kar + mlar ile yapt @ deneylerde, bütün bitkisel ya@ kar + mlar ndan elde edilen moment ve güç de@erlerinin D2’ye göre daha dü+ük ç kt @ n göstermi+tir. Deneylerde kullan lan

kar + mlardaki ya@ oran artt kça bu fark daha da artm + ve D2’ye en yak n de@erleri % 25’lik ya@ kar + mlar nda 1500- 1900 d/d aras nda elde etmi+tir. D2 –BY kar + m nda bitkisel ya@ oran art + na ba@l olarak D2’ye göre yak t tüketiminin de artt @ tespit edilmi+tir. BY özgül yak t tüketimlerinin birbirine yak n ç kt @ n ve BY kar + mlar ndan elde edilen verimin, % 100 D2’ ye göre daha dü+ük ç kt @ n tespit etmi+tir.

Geyer ve ark. ( 1984 ), üç silindirli direk enjeksiyonlu do@al so@utmal bir dizel motorda 1/3, 2/3 ve tam yükte 2400 d/d sabit devirde, pamuk ya@ metil esteri (PYME), ile yapt klar deneylerinde, termik verimin iyile+ti@i, partikül madde emisyonunda dü+ü+, NOx emisyonunda art + oldu@unu belirtmi+lerdir.

N. Usta (2005), Tütün ya@ metil esterinin turbo+arjl direkt püskürtmeli bir dizel motorunda motor performans ve egzoz emisyonlar üzerindeki etkisini motorda tam yükte ve k smi yükte test etmi+tir. Test sonuçlar tütün ya@ metil esterinin dizel yak t na eklenmesiyle CO, SO2 emisyonlar n dü+ürdü@ü, NOx emisyonlar n ise biraz yükseltti@ini göstermi+tir. Ayn zamanda motor gücü ve veriminin tütün ya@ metil esterinin ilave edilmesiyle biraz yükseldi@i tespit edilmi+tir. Tütün ya@ metil esterinin alt s l de@eri, 15 `C’deki yo@unlu@u ve 40 oC’deki kinematik viskozitesi s ras yla 39811 kj/kg, 886.8 kg/m3ve 3,98 mm2/s bulunmu+tur [N. Usta, 2005].

Deneylerde (N. Usta, 2004) dört silindirli, dört zamanl direkt püskürtmeli bir dizel motorunda yap lm +t r. Motor 112 KW, 9000 rpm, su so@utmal Cussons P8651 marka bir hidrolik dinamometreye monte edilmi+tir.

Deneyler sonucu 1500–3000 rpm, motor h z nda %10, %17.5 ve %25 oran nda tütün ya@ metil esteri içeren kar + m ile motor gücü ve motor momentinin de@i+imi ortaya ç kar lm +t r.

Tütün ya@ metil esterinin alt s l de@eri dizel yak t ndan %10.8 daha dü+ük olmas na ra@men %25 kar + mda motor gücü ve momentinde herhangi bir dü+ü+ olmam +t r. Is l verim kar + m yak tlar nda yanman n düzelmesi nedeniyle motorinden daha yüksek ç km +t r.

Dizel motorlar ço@unlukla k smi yükte çal + rlar. Bu nedenle kar + mlardan en yüksek güç ve s l verimi sa@layan kar + m olan %17.5’lik kar + m %75, %50 ve tam yükte denenmi+tir. Motorun tam yükte iken yanman n iyile+mesi nedeniyle ve kar + m n oksijen bak m ndan zengin olmas sayesinde güç ve moment art + göstermi+tir. Oksijen bak m ndan zengin kar + mlar yanman n iyile+mesinde oldukça etkilidir. Alt s l de@erinin kar + mlarda daha dü+ük olmas nedeniyle k smi yüklerde motor performans na çok az yararl etkisi olmu+tur.

%17.5 tütün ya@ metil esteri içeren kar + mda motor gücünün k smi yüklerde dizel yak t nda daha dü+ük ç kmas na ra@men (N.Usta, 2005), Kalan ve ark. Hindistan cevizi metil esterinin k smi yüklerde daha yüksek motor gücü verdi@ini söylemi+lerdi.

Bu anla+mazl k motor tipinin ve biyodizelin özelliklerinin farkl olmas nda kaynaklanabilir. Bu durum turbo +arj n dizel motorunda kullan lmas yla motor gücünün Biyodizel için k smi yük ile benzer de@i+im göstermi+tir. Özgül yak t tüketimi motorun tam yükünde dizel yak t na göre daha dü+ük ç km +t r. K smi yüklerde ise dizel yak t ndan daha yüksek bir özgül yak t tüketimi ile kar+ la+ lm +t r.

Egzoz gazlar n n s cakl k de@i+imi tutu+ma gecikmesinden kaynaklanmaktad r. Setan say s daha dü+ük olan biyodizellerde tutu+ma gecikmesi daha uzun olmakta ve yanma daha yava+ olmaktad r [O.M.I. Nwafor, G. Rice and A.I. Ogbonna, 2000]. Bu durum geni+leme zaman na, yanman n sarkmas na ve egzoz gazlar n n ve ya@lama ya@ n n s cakl @ n artmas na neden olmaktad r.

Motorun bütün devirlerinde CO emisyonlar dizel yak t na göre daha dü+ük ç km +t r. En büyük dü+ü+ 1500–2500 rpm motor devrinde görülmektedir(N. Usta, 2004). Bu dü+ü+ yüksek oksijen miktar ndan kaynaklan r. Tam yükte ve dü+ük h zlarda silindir içerisinde yeteri kadar oksijen bulunmamaktad r. Bu yüzden CO emisyonlar bak m ndan tütün ya@ metil esterinin yararl etkisi tam yükte ve yüksek motor devrinde görülmektedir.

Tütün ya@ metil esteri dizel yak t ndan çok daha az sülfür içermektedir. Beklendi@i gibi kar + mlar motorinden daha dü+ük SO2 emisyonu üretmi+tir. Örne@in %17.5 civar ndad r(N. Usta, 2004). Ancak Dorado ve arkada+lar n n da deneylerde buldu@u gibi motorun bütün yüklerinde SO2‘deki dü+ü+ %45 olmu+tur.

Bütün yüklerde kar + mlardan kaynaklanan NOx emisyonu daha yüksek ç km +t r(N. Usta, 2004). Bu durum oksijen sayesinde yanman n iyile+mesi ve dolay s yla yanma sonu s cakl @ n n artmas yla ili+kilidir

Humke (1982), 6 silindirli, DI bir dizel motorunda ham soya ya@ (SY) ve % 50 SY-%50 D2 kar + mlar ile yapt @ testlerde;

Test süresi uzad kça SY ve SY-D2 kar + mlar n n enjektörde olu+turduklar karbon birikimine ba@l olarak, motor performans nda dü+ü+, emisyonlarda art + oldu@unu, BY motorinden daha yo@un ve viskoz olmas dolay s yla, tam gazda D2’ye oranla % 20 fazla BY transfer edildi@ini, buna kar+ l k motor gücünde % 6 art + görüldü@ünü, Bitkisel ya@da termik verim ve NOx‘ lerin D2’ ye göre daha dü+ük, CO, HC ve partikül madde (PM) emisyonlar n n daha yüksek gerçekle+ti@i, Di@er ara+t rmac lar taraf ndan ifade edilen Motor ya@ kal nla+mas , a+ nma ve segmanlarda reçinele+me gözlenmedi@ini, Motor ya@ probleminin enjektör problemine ba@l olarak kartere bitkisel ya@ giri+i ile olabilece@ini ortaya ç karm +t r.

Ventura ve ark. (1982), Almanya ve Brezilya’da direkt enjeksiyonlu 3 ayr motorda soya ya@ ve metil esterleriyle yapt klar denemelerde egzoz gaz nda beyaz duman art + , motor ya@lama ya@ nda viskozite dü+ü+ü tespit etmi+lerdir. Beyaz duman n püskürtme avans n ayarlayarak kontrol edilebildi@ini belirtmi+lerdir.

Worgetter( 1991), yak t olarak KYME ( kolza ya@ Metil Esteri ) kulland @ çal +mas nda, Yak t n malzeme uyumlulu@u, k + +artlar nda çal +mas , emisyon de@erleri ve yak t depolama emniyeti ile ilgili çal +malar yap lm +t r. 25000 çal +ma saatinden fazla ve de@i+ik marka ve modelde 33 ayr traktörün kullan ld @ çal +mada Ya@lama ya@ nda KYME konsantrasyonunun artt @ n ve viskozitesini dü+ürdü@ünü, bilahare esterin polimerizasyonu sonucu ya@lama ya@ viskozitesinde art + oldu@unu ifade etmi+tir. Yak t sarfiyat nda art + ve güç dü+üklü@ü gözlenmi+tir. lk hareket problemi ya+anmad @ , motor parçalar nda olumsuzluk görülmedi@i ifade edilmi+tir. Florin plastikleri d + ndaki, kauçuk malzemelerin KYME’nden çok etkilendi@i ve deformasyonlar görüldü@ü, yanmam + hidrokarbonlar n D2’ye göre daha az, NOx’lerin ise biraz fazla oldu@u ifade edilmi+tir. KYME, D2’ye göre az miktarda zehirleyici özelli@i olmakla birlikte ta+ ma ve depolamada bir sorun ya+anmad @ ifade edilmi+tir.

Perkins ve ark. ( 1991), üç silindirli direk enjeksiyonlu do@al so@utmal bir dizel motorunda KYME ile yapt klar 1000 saatlik deneylerde yak t sarfiyat nda art +, ya@lama ya@ viskozitesinde dü+ü+, KYME’nin D2 ile %50 kar + mlar nda ise yak t sarfiyat nda dü+ü+ oldu@unu belirtmi+lerdir.

Mittelbach ve ark. ( 1985 ), dört silindirli direk enjeksiyonlu turbo +arjl bir dizel motorunda KYME kulland klar deneyde yak t sarfiyat nda art +, ya@lama ya@ viskozitesinde dü+ü+ oldu@unu belirtmi+lerdir.

Peterson ve ark. ( 1992 ), yapm + olduklar KYME çal +malar nda motor yak t sarfiyat nda art +, enjektörlerde karbon birikimi, güç ve moment ve egzoz gaz s cakl @ nda dü+ü+ oldu@unu ifade etmi+lerdir.

C. Carraretto ve ark.(2004), taraf ndan 6 silindirli direkt püskürtmeli, s k +t rma oran 17/1, 24o püskürtme avans silindir hacmi 9572 cc unic 8220.12, hava so@utmal bir dizel motorunda %80 , %70, %50, %30, %20, %0 ve %100 biyodizel kar + mlar n de@i+ik çal +ma ko+ullar nda denemi+tir. Bu motor genellikle +ehir içi ta+ mac l kta kullan lan otobüslerde bulunmaktad r. Deneyler s ras nda Biyodizel oran ndaki art +la beraber motor gücü ve motor momentinde bütün devirlerde bir miktar dü+me gözlenmi+tir. Özellikle saf Biyodizel kullan m nda maksimum güçteki dü+ü+ %3 ve maksimum momentteki dü+ü+ %5 oran nda olmu+tur. Üstelik Biyodizel kullan m nda maksimum tork en yüksek devirde elde edilmi+tir. Baz çal +malar [M. Cardone ve ark., 1998] bu durumun biyodizelin yanma h z ndaki art +tan kaynakland @ n öne sürmü+ler. Bütün motor devirlerinde saf biyodizel yak t kullan m nda, özgül yak t tüketiminde önemli art +lar (ortalama %16) gözlenmi+tir. Bu durum biyodizelin alt s l de@erinin daha dü+ük olmas ndan ve yo@unlu@unun yüksek olmas ndan kaynaklanmaktad r. Püskürtme avans ndaki dü+ü+le beraber motor gücü ve momenti h zla artm + ve özgül yak t tüketimi ise dü+er.

Püskürtme avans ndaki dü+ü+le beraber motorun orta devirlerinde CO emisyonu h zla dü+mü+, bu durum dü+ük devirlere nazaran yanma ko+ullar n n düzelmesinden kaynaklanmaktad r. Motorun daha yüksek devirlerinde CO emisyonu yine art + göstermi+tir. Bunun aksine NOx emisyonlar bütün motor devirlerinde dü+ü+ göstermi+tir. Bu durum yanma sonu S cakl @ n n dü+ük olmas ndan kaynaklanmaktad r.

Common-Rail yak t enjeksiyon sistemi, yak t püskürtme stratejileri sistemleri(Multi-stage enjeksiyon), turboj-+arj sistemi ve EGR (Egzoz Gaz Resirkülasyon) gibi sistemler sayesinde daha güçlü ve çevre aç s ndan daha temiz dizel motorlar hedeflenmi+tir(C.R. Ferguson, 1986, J.B. Heywood, 1988). Ancak bu alternatiflere ço@unlukla yak t tüketimi veya fiyat dezavantajlar e+lik etmi+tir.( Oblaender K. ve ark., 1989, T. Muruyama ve ark, 1995). Tam donan ml bir dizel motorunda yap lan deneylerde (C.D. Rocapoulos ve ark) %10 ve %20 biyodizel kar + m ile dizel yak t n n emisyon karakteristikleri tespit edilmi+tir. Bu motor tek silindirli, hava so@utmal , 4 zamanl Ricardo Cussons”Hydra” tipi bir dizel motordur. Deneyler sonucunda;

CO emisyonlar bütün kar + mlar için dizel yak t ndan çok daha dü+ük ç km +t r. Ancak biyodizelin türüne göre CO emisyonlar de@i+mekle beraber yinede dizel yak t ndan daha dü+ük ç km +t r.

Bütün biyodizel kar + mlar için NOx emisyonlar n n dizel yak t na nazaran biraz daha dü+ük ç kt @ tespit edilmi+tir.

Deneyler sonucunda bütün kar + mlar için duman yo@unlu@unun dizel yak t na göre dü+ük oldu@u tespit edilmi+tir.

HC emisyonlar ise sabit bir seyir izlememi+tir. Ancak HC emisyonlar bütün yak tlar için dü+ük ç kt @ ndan bu belirsizlik çok fazla önem arz etmemektedir.

Motor performans bütün biyodizeller için dizel yak t na göre çok az de@i+im göstermi+tir. Is l verim neredeyse ayn kalm + ve tam yükte özgül yak t tüketimi biraz artm +t r.

Schumacher (2001 ), Idaho ve Missouri üniversitelerince 1991 den beri bir pick-up’ta kullan lan 5,9L Cummins marka dizel deney motorunda ya@ de@i+imlerinde al nan numunelerin analizi neticesinde, Soya Ya@ ve Kolza Ya@ metil ve etil esterleri ve bunlar n, % 0- 100 aras D2 kar + mlar n n yak t olarak kullan ld @ , %100 D2 ile benzer +artlarda çal +t r lan motordan al nan ya@ numunelerinin kar+ la+t r lmas sonucu ya@ esterlerin a+ nmay art r c ilave bir etkilerinin görülmedi@ini belirtmektedir.

10. MATERYAL VE METOD

10.1. Deneylerde Kullan-lan Motorun Teknik Özellikleri

Deneyler, Dicle Üniversitesi Batman Teknik E@itim Fakültesi Makina E@itimi Bölümü Otomotiv Anabilim Dal Motor Test Laboratuar nda yap lm +t r.

Tüm ölçümler için, maksimum gücü 10 HP, silindir hacmi 406 cc, tek silindirli, dört zamanl , hava so@utmal Rainbow marka bir dizel motoru kullan lm +t r. Deney Motoruna ait teknik özellikler Tablo 14'te verilmi+tir.

Tablo 14. Deney Motorunun Teknik Özellikleri

Markas Rainbow–186 Dizel

Püskürtme sistemi Direkt püskürtmeli

Silindir say s 1

Strok hacmi 406 cc

S k +t rma oran 18/1

Maksimum moment 25.21 Nm (1800 d/d’da)

Maksimum güç 10 HP

Maksimum motor devri 3600 d/d ±20 So@utma sistemi Hava so@utmal

Püskürtme bas nc 19.6±0.49 Mpa (200 ±5 Kgf/cm2) Ortalama efektif bas nç 561.6 Kpa

Ortalama piston h z 7.0 m/sn (3000 d/d’da)

10.2.Egzoz gaz- analiz

cihaz-Deneylerde egzoz gazlar n n ölçümü için DRAGER marka MSI COMPACT 150 model gaz analiz cihaz kullan lm +t r. Bu analiz cihaz ppm cinsinden CO, SO2, ve NOx emisyonlar n 5 ppm hassasiyetinde ölçmekte ve % cinsinden O2 ve CO2 emisyonlar n da % 0.3 hassasiyet ile ölçebilmektedir. Ölçüm cihaz n probu egzoz borusuna yerle+tirilerek motor çal +ma s cakl @ na geldikten sonra, cihaz n okudu@u de@erler yine cihaz üzerinde bulunan bir yaz c ile ç kt +eklinde al nabilmektedir.

Resim 1. Egzoz gaz analiz cihaz

10.3. Motor Test Cihaz- (dinamometre)

Tablo 15. Motor test cihaz n n teknik özellikleri

Fren Modeli BT-140

Maksimum frenleme gücü 50 HP

Maksimum devir 7000 d/d

Maksimum moment (Tork) 250 Nm Yük hücresi kapasitesi 1000 N

Maksimum güç için su sarfiyat V maks. 0,75 m³/h Fren suyu bas nc 1–2 Kg/cm²

Fren kontrol tipi Kay c fan perdeleri ile A@ rl k sistemi Metrik-Elektr. Yük Hücresi

Fan adedi 1

Elektrik ihtiyac 220/380 V. 50 Hz. Dönü+ yönü Sa@ dönü+lü

Motor deneylerinde BT–140 model, maksimum gücü 50 KW, maksimum devri 7500 d/d olan hidrolik bir dinamometre kullan lm +t r. Deneylerde kullan lan motor test cihaz n n teknik özellikleri tablo.15’te verilmi+tir.

Resim 2. Deneylerde kullan lan BT–140 model hidrolik dinamometre

Motor test stand (Bremze) kontrol cihaz n n teknik özellikleri tablo.16’da verilmi+tir. zleme cihaz n n üzeride motor devrini rpm(d/dak.) cinsinden, motor gücünü beygir gücü (HP) ve motor momentini kg.m olarak gösteren ekranlar mevcuttur. Ayr ca motora uygulanan yük kademeli olarak %10’ar dilimler halinde de@i+tirilebilmektedir. Böylelikle motora uygulanan yük azalt l p art r labilmektedir.

Tablo 16. Motor test tezgâh (Bremze) izleme/kontrol cihaz teknik özellikleri Modeli PC101BMS

Do@ruluk s n f % 0.2

Hassasiyet ± 1 Digit

Ölçüm h z 5 ölçüm / saniye

A@ rl k ölçüm tipi Lineer (Yük Hücresi-Load-Cell Devir ölçüm giri+ tipi Manyetik alg lay c

Ekran tipi 3x6 adet, 7- Bölgeli LED 2x16 karakter LCD

Güç sarfiyat 16 W

Çal +ma ortam s cakl @ 0-50º C Çal +ma gerilimi 220± %5 VAC

Ç kt Döküm almak için paralel yaz c ba@l

Resim 3. Yak t tüketimi ölçüm ünitesi

10.4. Hesaplanan Büyüklükler

10.4.1. Özgül Yak-t Tüketimi

Özgül yak t tüketimi, deney s ras nda tüketilen yak t miktar n n hesaplanan güce oran d r. 3 10( ) / e y B = cm x t (1.) e B =Yak t tüketimi(kg h/ ) t=10 3

y=yak t n yo@unlu@u (kg lt/ )

3

10 e/

be= xB Pe (2.)

be= özgül yak t tüketimi(kg kWh/ )

10.4.2. Ortalama Efektif Bas-nç

Motor gerçek çevrim ile çal + rken verdi@i güce e+de@er bir güç vermesi için i+ stroku boyunca pistona etki etmesi gereken bas nçt r. Deneylerde kullan lan motorun strok hacmi, motor gücü, ve devir say s esas al narak hesaplanm +t r.

(3.) Pe= motor gücü (kW) VH= strok hacmi( 3 m ) =çevrim( =1/2) n = devir say s (d/d) 10.4.3. Termik Verim

Termik verim, motordan al nan mekanik enerjinin, motorun o anda tüketti@i yak t n enerjisine oran d r. Termik verim, motorin ve biyodizel kar + mlar n n alt s l de@erleri ve yak t tüketimleri dikkate al narak belirlenmi+tir.

632 t Pex n BexHu = (4.) Pe= motor gücü (kW)

Hu=yak t n alt s l de@eri(kcal kg/ ) e

B =Yak t tüketimi(kg h/ )

10.4.4. Efektif Verim

Motordan al nan toplam i+in verilen toplam enerjiye oran efektif verim +ekline tan mlanabilmektedir. Devir say s na ba@l olarak yak t n alt s l de@eri ve deney motorunu özgül yak t tüketimleri esas al narak hesaplanm +t r.

(5.)

Hu=yak t n alt s l de@eri(kcal kg/ ) e

B =Yak t tüketimi(kg h/ )

11. DENEY N YAPILI I

Deneye ba+lamadan önce yak t enjektör püskürtme bas nc , püskürtme avans ve supap ayarlar motorun katalog de@erlerine uygun oldu@u tespit edilmi+tir. Motor deneylerine ba+lamadan önce ya@lama ya@ ve hava filtresi de@i+tirilmi+tir.

Deney s ras nda al nan veriler motor çal +ma s cakl @ na(85–90 ºC) ula+t ktan sonra kaydedilmi+tir ve deney süresince bu s cakl kta tutulmu+tur. Yeni bir deneye ba+lamadan önce motor so@umaya ve dinlenmeye b rak lm +t r. Ayr ca bir önceki deneyde test edilen yak t n tamamen tükenmesi için motor stop edene kadar çal +t r lmaya devam edilmi+ ve daha sonra yak t deposu yeni yak t ile doldurulmu+ böylece deneylere ba+lanm +t r. Her bir deney 5 defa tekrarlanm + ve aritmetik ortalamalar de@erlendirmeye al nm +t r.

Deneyler, motorin(D2), %5 pamuk ya@ metil esteri- %95 motorin kar + m (B5), %20 pamuk ya@ metil esteri- %80 motorin kar + m (B20), %50 pamuk ya@ metil esteri- %50 motorin kar + m (B50) yak tlar için ayr ayr yap lm +t r.

Bütün deney yak tlar için motor performans ve egzoz emisyonlar n n tespiti; - Tam yük de@i+ik devirler testleri

- Sabit devir de@i+ik yük testleri

12. DENEYSEL SONUÇLAR

12.1. MOTOR PERFORMANSI

12.1.1. Motor momenti

çten yanmal motorlarda motor konstrüksiyonu da dikkate al narak, motor devri artt kça, buna ba@l olarak motor momentinde art + görülmekte ve bu art + bir maksimum noktadan geçerek tekrar dü+ü+ göstermektedir [Fiaschetti vd., 1995].

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar n ½ yükte motor devrine ba@l moment de@i+imleri +ekil 4’te görülmektedir. Buradan da anla+ laca@ gibi PYME-Dizel yak t kar + mlar da benzer bir özellik göstermi+tir.

26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) m o m en t (N m ) D2 B5 B20 B50

Hekil 4. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar n ½ yükte motor devrine ba@l moment de@i+imleri

Bütün kar + m yak tlar nda ve dizel yak t nda maksimum moment 2250 d/d’da tespit edilmi+tir.

Motor dinamometre ile ½ oran nda yüklendi@inde maksimum moment devri yüksüz duruma göre de@i+mi+ ve maksimum moment bütün yak tlar için 2000 d/d’ da elde edilmi+tir. Bu devirde D2 yak t nda 33,46 Nm, B5 yak t nda 34,05 Nm, B20 yak t nda 31,89 Nm ve B50 yak t nda 30,71 Nm olarak ölçülmü+tür. Motor devri artt kça elde edilen moment de@erleri aras nda fark giderek artm +t r. Bu durumun yine kar + m yak tlar n viskozitelerinin ve yo@unluklar n n D2 yak t na göre yüksek olmas ndan ve dolays yla pompaya yeteri kadar akamamas ndan kaynakland @ üzerinde durulmaktad r.

Kar + m yak tlar n viskozitelerin yüksek olmas ndan dolay pompaya yak t dolmas n n zorla+mas B50 yak t nda moment de@erinin dü+ük düzeyde kalmas na neden olmu+tur. B5 yak t nda moment de@erinin belirli bir devirden sonra di@er yak tlardan yüksek ç kmas yanma ko+ullar n n iyile+mesi ve setan say s n n yüksek olmas ile aç klanabilir.

Biyodizel-D2 kar + mlar ile yap lan baz deneylerde motor momentinin ve nadiren de motor gücünün D2 yak t ndan daha yüksek oldu@u tespit edilmi+tir. Bunun nedeni ise biyodizel yak tlar n yüksek viskozitesinden dolay yak t pompas planc r ve enjektör i@nesinde olu+an geri kaçaklar n azalmas d r.

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar n tam yükte motor devrine ba@l moment de@i+imleri +ekil 5’te görülmektedir.

Motor tam gaz konumuna getirilip gaz pedal sürekli bu konumda tutulmu+tur. Bu durumda dinamometrenin yük art rma dü@mesi ile motor yüklenmeye ba+lanm + ve 1250, 1500, 1750, 2000, 2250 ve 2500 d/d’da moment de@erleri ölçülmü+tür. Hekilde görüldü@ü üzere D2 ve B5 yak tlar nda motorun tüm devirlerinde moment de@erleri birbirine yak n seyretmi+ ve B20 özellikle de B50 yak t ndan daha yüksek ç km +t r.

Bu durumun motorun dü+ük devirlerinde hava fazlal k katsay n n dü+ük kalmas ndan dolay silindir içine yeterli düzeyde hava al namamas ve yak t n yüksek viskozitesinden dolay havan nda az olmas nedeni ile ve yak t n hava ile iyi atomize

olamamas ndan kaynakland @ üzerinde durulmaktad r. Yüksek devirlerde ise viskozite ve yo@unluktan dolay pompadan gönderilen yak t miktar n n azalmas ndan kaynakland @ san lmaktad r.

27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) m o m en t (N m ) D2 B5 B20 B50

Hekil 5. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar n tam yükte motor devrine ba@l moment de@i+imleri

B20 yak t nda motor momenti motorun dü+ük devirlerinde ve 2200 d/d’dan sonra D2’ye nazaran çok daha dü+ük seviyelerde kalm +t r. Bu fark 3500 d/d’da % 4,71 oran na kadar yükselmi+tir.

Dizel yak t ve B20 yak t n n tam yükte ve ¼ yük durumda motor devrine ba@l moment de@i+imleri kar+ la+t rmal olarak +ekil 6’da görülmektedir.

25 27 29 31 33 35 37 39 41 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) m o m en t (N m )

D2,TAM YÜK D2,1/4 YÜK B20,TAM YÜK B20, 1/4 YÜK

s

Hekil 6. D2 ve B20 yak tlar n tam yükte ve 1/4 yükte motor devrine ba@l moment de@i+imleri

12.1.2. Motor Gücü

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar nda gücün 1/2 yükte motor devrine ba@l de@i+imi sekil 7’de görülmektedir.

Dizel yak t ve tüm yak tlar için maksimum güç 3500 d/d’da elde edilmi+ ve bu devirden sonra dü+meye ba+lam +t r. Bütün devirlerde ve bütün yüklerde D2 yak t nda güç de@erleri dizel yak t -PYME kar + mlar ndan elde edilen güç de@erlerinden daha yüksek ç km + ve kar + mdaki metil ester oran artt kça bu fark daha da belirginle+mi+tir.

Viskoziteden dolay yüksek devirlerde atomizasyonun kötüle+mesi sonucu yanma alternatif yak tlar için kötüle+mektedir. Yak t n viskozitesinin yüksek olmas enjektörden daha iri tanecikler halinde püskürtülmesine ve iyi atomize olamamas na neden olmaktad r. Bu durum püskürtmeden sonra yak t n geç tutu+mas na yani tutu+ma gecikmesi periyodunun uzamas na neden olmaktad r. Tutu+ma gecikmesi periyodunun uzamas yanmay kötüle+tirmekte ve dizel vuruntusuna sebebiyet vermektedir. Sonuç olarak motor gücü de dü+mektedir.

3 4 5 6 7 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) E fe k ti f G ü ç (k W ) D2 B5 B20 B50

Hekil 7. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar n kullan m ile 1/2 yükleme durumunda motor devrine ba@l güç de@i+imi

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar nda gücün tam yükte motor devrine ba@l de@i+imi sekil 8’de görülmektedir.

3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 7.5 8 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) E fe k ti f G ü ç (k W ) D2 B5 B20 B50

Hekil 8. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar nda motor gücünün tam yükte motor devrine ba@l de@i+imi

Biyodizel kar + m yak tlar nda güç de@erlerindeki bu azalman n PYME’nin yüksek viskozite ve yüksek yo@unluktan kaynakland @ dü+ünülmektedir.

Bununla beraber pamuk ya@ metil esterinin s l de@erinin dizel yak t ndan az olmas nedeniyle s l verimde dü+ü+ ve bunun sonucunda da güç dü+mektedir.

12.1.3. Özgül Yak-t Tüketimi

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar nda ½ yükte ve tam yükte motor devrine ba@l ÖYT de@i+imleri +ekil 9’da ve +ekil 10’da görülmektedir.

100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) Ö Y T (g /k W h ) D2 B5 B20 B50

Hekil 9. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar nda ½ yükte motor devrine ba@l ÖYT de@i+imleri

Hekil.9 incelendi@inde D2, B5 ve B20 yak tlar nda özgül yak t tüketimleri yak n de@erlerde seyretmi+ B50 yak t için ise özgül yak t tüketiminin artt @ görülmü+tür. Bütün yak tlar için en dü+ük özgül yak t tüketimi 2200 d/d’da kaydedilmi+tir.

100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) Ö Y T (g /k W h ) D2 B5 B20 B50

Hekil 10. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar nda tam yükte motor devrine ba@l ÖYT de@i+imi

Motor ½ yükle yüklenmi+ken minimum özgül yak t tüketimi 2000 d/d’da tespit edilmi+tir. Bu devirde ÖYT, D2 yak t nda 160 g/kWh, B5 yak t nda 169 g/kWh, B20 yak t nda 173 g/kWh ve B50 yak t nda 181 g/kWh olarak tespit edilmi+tir. Kar + mda metil ester oran artt kça ÖYT’nin artt @ ve bu fark n gittikçe daha h zl artt @ görülebilmektedir. Bu fark n nedeni ise yüksek viskozite ve dü+ük s l de@erden dolay ayn gücü elde edebilmek için daha fazla yak t yak lmas gere@inden kaynakland @ kan s na var lm +t r.

Motor tam yük alt nda çal + rken +ekil 10’d0 görüldü@ü gibi minimum özgül yak t tüketimi bütün yak tlarda 2250 d/d’da tespit edilmi+tir. Bu devirde motor tam yük alt nda çal + rken ÖYT, D2 yak t nda 168 g/kWh, B5 yak t nda 174 g/kWh, B20 yak t nda 179 g/kWh ve B50 yak t nda 202 g/kWh olarak ölçülmü+tür. Bu deneyde ÖYT, B50 yak t nda D2 yak t na oranla %20,23 daha fazla ç km +t r. Pamuk ya@ metil esterinin ÖYT’nin dizel yak ta göre daha fazla olmas n n en önemli nedeni bu yak t n alt s l de@erinin dizel yak ta göre daha dü+ük olmas d r. Is l de@erin dü+ük olmas birim güç ba+ na tüketilen yak t miktar n n artmas na neden olmaktad r.

12.1.4. Termik Verim

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar n ½ yükte motor devrine ba@l Is l Verimi sekil 11’de görülmektedir.

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) Is !l V e ri m (n t) D2 B5 B20 B50

Hekil 11. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar nda ½ yükte motor devrine ba@l Is l Verim de@i+imi

Gerek D2 ile yap lan testlerde gerekse PYME-D2 kar + mlar ile yap lan testlerde motorun 2000 d/d devri civar nda maksimum Is l Verim elde edilmi+tir.

Motor ½ yük alt nda çal + rken D2 yak t nda termik verim %39, B5 yak t nda %38, B20 yak t nda %37 ve B50 yak t nda %35 olarak 2000 d/d’da tespit edilmi+tir.

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar n tam yükte motor devrine ba@l s l verim de@i+imi +ekil 12’de görülmektedir.

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) n t( !s !l ve ri m ) D2 B5 B20 B50

Hekil 12. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar nda tam yükte motor devrine ba@l Is l Verim de@i+imi

Motor tam yükte alt nda çal + rken D2 yak t nda termik verim %39, B5 yak t nda %38, B20 yak t nda %36 ve B50 yak t nda %32 olarak 2250 d/d civar ndaki devirlerde tespit edilmi+tir.

Yap lan baz çal +malarda da benzer sonuçlar elde edilmi+tir.(Fort ve Blumberg 1982; Pryor ve ark. 1983; Thomson ve ark. 1998; Mazed 1984; Schumacher 1999).

Is l verimdeki bu dü+ü+ün temel nedeninin metil ester yak tlarda yak t tüketiminin yüksek olmas bunun yan s ra bu yak tlar n alt s l de@erlerinin D2 yak t ndan daha dü+ük oldu@u kan s na var lm +t r.

Bir di@er öngörü ise metil ester yak tlar nda yanma sonu s cakl klar n n dü+ük seviyede kalmas sonucunda s l verimin dü+tü@üdür.

12.1.5. Efektif Verim

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar n ½ yükte motor devrine ba@l Efektif Verimi sekil 13’te görülmektedir.

0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1250 1500 1750 2000 2250 2500 Motor Devri(d/dak.) n e (e fe kt if ve ri m ) D2 B5 B20 B50

Hekil 13. D2 ve D2-metil ester kar + m yak tlar nda ½ yükte motor devrine ba@l Efektif Verim de@i+imi

Motor ½ oran nda yüklenmi+ken motordan maksimum momentin al nd @ motor devri olan 2000 d/d’da D2 yak t nda efektif verim %53, B5 yak t nda efektif verim %51, B20 yak t nda efektif verim %50 ve B50 yak t nda %48 olarak tespit edilmi+tir. Buradan da anla+ laca@ gibi kar + mdaki metil ester oran artt kça efektif verimde bir dü+me gözlemlenmektedir.

Biyodizel yak tlar için maksimum efektif verim de@erleri 2000 d/d’da elde edilmesine kar+ n D2 yak t nda ise maksimum efektif verim(%54,4) 2250 d/d’da elde edilmi+tir.

Dizel yak t ve dizel yak t-metil ester kar + m yak tlar n tam yükte motor devrine ba@l efektif verim de@i+imi +ekil 14’te görülmektedir.