Dizel-amonyak karışımları ile çalıştırılan bir dizel motor için emisyon azaltmaya yönelik deneysel uygulamalar ve simülasyon çalışmaları

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, GEMİ İNŞAATI VE GEMİ MAKİNELERİ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2026

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: BERNA KANBEROĞLU ARSLAN

Danışman: Güven GONCA

Özet:

Bu tez çalışmasında, denizcilik sektöründe karbon emisyonlarının azaltılması hedefi doğrultusunda amonyağın dizel motorlarda alternatif yakıt olarak uygulanabilirliği bütünleşik bir yaklaşımla incelenmiştir. Çalışma üç temel aşamada yürütülmüştür. İlk aşamada, daha önce gerçekleştirilen deneysel motor verileri referans alınarak ANSYS Forte yazılımı ile oluşturulan motor modeli doğrulanmış ve doğrulanan model üzerinden enjektör delik çapı, enjeksiyon süresi, enjeksiyon başlangıç zamanlaması, emme havası sıcaklığı ve emme havası basıncı parametreleri değiştirilerek motor performansı ve emisyon çıktıları üzerindeki etkileri parametrik olarak analiz edilmiştir. Sonuçlar, enjeksiyon süresi ve zamanlamasının NO emisyonları üzerinde belirleyici olduğunu, püskürtülen yakıt miktarındaki artışın ise CO2 emisyonlarını belirgin şekilde artırdığını göstermiştir. İkinci aşamada, amonyak kullanımına bağlı NOx emisyonlarını azaltmak amacıyla motor egzoz hattına entegre edilebilen bir nitrik asit tankı geliştirilmiş ve hidrojen peroksit–su karışımı ile egzoz gazı reaksiyona sokulmuş ve NO'nun nitrik aside dönüştürülmesi hedeflenmiştir. Deneysel bulgular, uygun koşullarda NO emisyonlarının yaklaşık %77'ye, CO2 emisyonlarının ise yaklaşık %69'a varan oranlarda azaltılabildiğini ortaya koymuştur. Son aşamada ise ANSYS Fluent ile yürütülen simülasyonlar aracılığıyla egzoz sonrası arıtma sisteminin farklı çalışma koşullarındaki davranışı incelenmiştir. Tek gövdeli ve çift gövdeli olmak üzere iki farklı tank geometrisi için egzoz gazı hızı, NO kütle kesri ve egzoz sıcaklığı değişken parametreler olarak değerlendirilmiştir. Sonuçlar, NO dönüşüm veriminin egzoz hızı ile ters orantılı, sıcaklık ile doğru orantılı olduğunu ortaya koymuştur. Düşük hızlarda %100'e yakın dönüşüm verimi elde edilirken, artan hızla birlikte kalış süresinin azalmasına bağlı olarak verim düşmüştür. Çift gövdeli tank tasarımı, uzun akış yolu ve arttırılmış kalış süresi sayesinde tek gövdeli tasarıma kıyasla daha yüksek NO dönüşüm verimi sağlamıştır. Aynı koşullarda (300 °C, 10 m/s) çift gövdeli tankta NO dönüşüm verimi %99'a ulaşırken, tek gövdeli tankta bu değer yaklaşık %97 olarak elde edilmiştir. Sonuç olarak bu çalışma, amonyak yakıtlı dizel motorlarda silindir içi parametre optimizasyonu ve egzoz sonrası arıtma stratejilerini değerlendirerek denizcilik uygulamalarında düşük karbonlu dönüşüme katkı sunmaktadır.