Dizel-amonyak-alkol karışımları ile çalıştırılan bir dizel motorun performans ve emisyon karakteristiklerinin analizi
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: ONUR KOCATEPE
Danışman: Güven GONCA
Özet:Küresel iklim değişikliği ve artan çevresel düzenlemeler, denizcilik ve ağır hizmet taşımacılığı sektörlerinde alternatif yakıt arayışlarını hızlandırmıştır. IMO'nun 2050 net sıfır emisyon hedefi ve AB Emisyon Ticaret Sistemi'nin denizcilik sektörünü kapsamına alması, karbonsuz yakıtlara geçişi zorunlu kılmaktadır. Amonyak, karbonsuz yapısı ve yüksek enerji yoğunluğuyla stratejik bir alternatif yakıt olarak öne çıkmakta; ancak düşük laminer alev hızı ve dar yanabilirlik sınırları gibi zorlu yanma karakteristikleri doğrudan kullanımını kısıtlamaktadır. Alkol yakıtları (metanol, etanol, bütanol), yapılarındaki bağlı oksijen içeriği sayesinde amonyağın yanma özelliklerini iyileştiren etkili katkılar olarak değerlendirilmektedir. Bu tez çalışmasında, dizel-amonyak-alkol üçlü yakıt karışımlarının içten yanmalı motorlardaki performans ve emisyon karakteristikleri, ANSYS Forte yazılımıyla gerçekleştirilen hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) simülasyonları aracılığıyla incelenmiştir. Antor 3LD510 tek silindirli dizel motor (510 cm³, 17,5:1 sıkıştırma oranı, 9 kW) modellenmiş; türbülans için RNG k-ε modeli, yanma kimyası için 247 tür ve 2431 reaksiyon içeren kimyasal kinetik mekanizma kullanılmıştır. HAD modeli deneysel verilerle doğrulanmış, tüm parametrelerde %5'in altında sapma elde edilmiştir. Amonyak-dizel ikili yakıt modunda amonyak oranı %10'dan %50'ye yükseltildiğinde CO2 emisyonlarında %77, NOx emisyonlarında %55, CO'da %34 ve UHC'de %63 azalma sağlanmıştır. Ko-enjeksiyon stratejisi %38,7 indike termal verimle (ITE) öne çıkarken, post-enjeksiyon NOx emisyonlarını %83 oranında azaltmıştır. Üçlü yakıt karışımlarında metanol içeren konfigürasyonlar en yüksek performansı sergilemiş; ön ısıtmalı yüksek metanol oranlarında pik silindir basıncı 145 bar'a, ITE %46-48 aralığına ulaşmıştır. Ön ısıtmalı yakıt enjeksiyonu tüm üçlü yakıt karışımlarında NH3 slip ve UHC emisyonlarını 0,1-0,5 g/kWh düzeylerine indirmiştir. Sonuçlar, dizel-amonyak-alkol üçlü yakıt karışımlarının içten yanmalı motorlarda sürdürülebilir ve çevreci bir alternatif olarak uygulanabilirliğini ortaya koymaktadır.