Doğalgaz Yakıtlı Buji Ateşlemeli Motorlarda Strok/Çap Oranı Etkilerinin Ekserji Analiziyle İncelenmesi
Abstract views: 31
/ 
PDF downloads: 14
Keywords:
Buji Ateşlemeli Motor, Doğalgaz, Strok/Çap Oranı, Ekserji Analizi, Tersinmezlikler, VerimAbstract
Sunulan çalışmada doğalgaz yakıtlı buji ateşlemeli motorlarda strok/çap (s/ç) oranının etkileri
kullanılabilirlik (ekserji) analiziyle nümerik olarak incelenmiştir. Bu amaçla iki bölgeli yanma modeline
sahip bir sanki boyutlu buji ateşlemeli motor çevrimi modeli kullanılmıştır. Çevrim modelinde yanma
işlemi türbülanslı alev yayılması yaklaşımıyla, emme ve egzoz işlemleri ise basit ampirik bağıntılar
kullanılarak modellenmiştir. Ekserji analizini gerçekleştirmek için çevrim modeline Termodinamiğin
İkinci Kanunu ile ilgili yaklaşımlar uygulanmıştır. Ekserji analizinde ısı, iş ve egzozla transfer edilen
ekserjiler, tersinmezlikler, yakıt kimyasal ekserjisi, termomekanik ekserji ve toplam ekserji gibi ekserjitik
terimler seçilen strok/çap oranları için hesaplanmıştır. Ayrıca, 1. ve 2. Kanun verimleri ile indike özgül
yakıt tüketimi de hesaplanmıştır. Böylece, doğalgaz yakıtlı buji ateşlemeli motorlarda strok/çap oranının
ekserjitik terimler, 1. ve 2. Kanun verimleri ve indike özgül yakıt tüketimi üzerindeki etkileri
belirlenmiştir. Çalışma sonuçları, doğalgaz yakıtlı buji ateşlemeli motorlarda strok/çap oranının
artırılmasının ısı kayıpları ve tersinmezlik değerlerini azalttığını, faydalı çevrim işi ile 1. ve 2. kanun
verimlerini artırdığını ve indike özgül yakıt tüketimini düşürdüğünü göstermiştir. İncelenen doğalgaz
yakıtlı buji ateşlemeli motorlarda strok/çap oranının 0,7 değerinden 1,3 değerine çıkarılması ısı
kayıplarının %6,69, tersinmezliklerin %1,58 oranlarında azalmasını, işle transfer edilen ekserjinin ise
%3,43 artmasını sağlamıştır. Diğer taraftan, strok/çap oranının 0,7 değerinden 1,3 değerine çıkarılması ile
1. ve 2. Kanun verimleri sırasıyla %3,11 ve %3,38 oranlarında artmış ve indike özgül yakıt tüketimi
%3,25 oranında azalmıştır.
Downloads
References
S. G. Poulos and J. B. Heywood, “The effect of chamber shape on spark ignition engine combustion,” Society of Automotive Engineering, Paper no. 830334, pp. 1-24, 1983.
N. W. Sung and S. P. Jun, “The effects of combustion chamber geometry in an SI engine,” Society of Automotive Engineering, Paper no. 972996, pp. 227-239, 1997.
Z. S. Filipi and D. N. Assanis, “The effect of the stroke-to-bore ratio on combustion, heat transfer and efficiency of a homogeneous charge spark ignition engine of given displacement,” International Journal of Engine Research, vol. 1(2), pp. 191-208, 2000.
E. Sher and T. Bar-Kohany, “Optimization of variable valve timing for maximizing performance of an unthrottled SI engine-a theoretical study,” Energy, vol. 27, pp. 757-775, 2002.
Z. Hu, J. H. Whitelaw and C. Vafidis, “Flame propagation studies in a four-valve pentroof-chamber spark ignition engine,” Society of Automotive Engineering, Paper no. 922321, pp. 1-11, 1992.
J. A. Caton, “Detailed results for nitric oxide emissions as determined from a multiple-zone cycle simulation for a spark-ignition engine,” Fall Technical Conference of the ASME, Internal Combustion Engine Division, 2002, p. 1-19, New Orleans, Los Angeles.
C. D. Rakopoulos and E. G. Giakoumis, “Second law analyses applied to internal combustion engines operation,” Progress in Energy and Combustion Science, vol. 32(1), pp. 2-47, 2006.
M. J. Moran and H. N. Shapiro, Fundamentals of engineering thermodynamic. New York, USA, John Wiley & Sons Inc, 2000.
J. A. Caton, “A review of investigations using the second law of thermodynamics to study internal-combustion engines,” SAE World Congress, 2000, p. 1-15, Detroit, Michigan.
C. D. Rakopoulos, “Evaluation of a spark ignition engine cycle using first and second law analysis techniques,” Energy Conversion and Management, vol. 34(12), pp. 1299-1314, 1993.
W. L. R. Gallo and L. F. Milanez, “Exergetic analysis of ethanol and gasoline fueled engines,” Society of Automotive Engineers, Paper no. 920809, pp. 907-915, 1992.
H. N. Shapiro and J. H. Van Gerpen, “Two zone combustion models for second law analysis of internal combustion engines,” Society of Automotive Engineers, Paper no. 890823, pp. 1408-1422, 1989.
F. N. Alasfour, “Butanol-a single-cylinder engine study: availability analysis,” Applied Thermal Engineering, vol. 17(6), pp. 537-549, (1997)
J. A. Caton, “Results from the second-law of thermodynamics for a spark-ignition engine using a cycle simulation,” Fall Technical Conference of the ASME, Internal Combustion Engine Division, 1999, p. 35-49, Ann Arbor, Michigan.
J. A. Caton, “Operation characteristics of a spark-ignition engine using the second law of thermodynamics: effects of speed and load,” SAE World Congress, 2000, p. 1-17, Detroit, Michigan.
C. R. Ferguson, Internal combustion engine, applied thermosciences. New York, USA, John Wiley & Sons Inc, 1985.
C. R. Ferguson, R. M. Green and R. P. Lucht, “Unburned gas temperatures in internal combustion engine II: Heat release computations,” Combustion Science and Technology, vol. 55, pp. 63-81, 1987.
N. C. Blizard and J. C. Keck, “Experimental and theoretical investigation of turbulent burning model for internal combustion engines,” Society of Automotive Engineering, Paper no 740191, pp. 846-864, 1974.
Ö. Gülder, “Correlations of laminar combustion data for alternative S.I. engine fuels,” Society of Automotive Engineers, Paper no. 841000, pp. 1-23, 1984.
I. Sezer and A. Bilgin, “Mathematical analysis of spark ignition engine operation via the combination of the first and second laws of thermodynamics,” Proceedings of the Royal Society A: Mathematical Physical and Engineering Sciences, vol. 464, pp. 3107-3128, 2008.
I. Sezer and A. Bilgin, “Exergetic evaluation of speed and load effects in spark ignition engines,” Oil & Gas Science and Technology, vol. 67(4), pp. 647-660, 2012.
Y. A. Cengel and M. A. Boles, Thermodynamics, an engineering approach. 2nd Edition, New York, USA, McGraw-Hill Inc, 1994.
J. H. Van Gerpen and H. N. Shapiro, “Second law analysis of diesel engine combustion,” Transaction of ASME Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, vol. 112, pp. 129-137, 1990.
J. A. Caton, “Results from the second-law of thermodynamics for a spark-ignition engine using a cycle simulation,” Proceedings of the ASME-ICED Fall Technical Conference, 1999, p. 3549, Ann Arbor: Michigan,.
J. A. Caton, “Operation characteristics of a spark-ignition engine using the second law of thermodynamics: effects of speed and load,” SAE World Congress, 2000, p. 1-17, Detroit: Michigan.
T. J. Kotas, The exergy method of thermal plant analysis. Florida, USA, Krieger Publishing, 1995.
M. Fanhua, L. Chuanli, J. Deming and Z. Longbao, “Study on validation of turbulent entrainment combustion model for sparkignition engines,” Society of Automotive Engineers, Paper no 941935, pp. 1-15, 1994.
A. A. Attar, “Optimization and Knock Modeling of Gas Fuelled Spark Ignition Engine,” PhD Thesis, University of Calgary, Alberta, Canada, 1997.
