Metanol Yakıtlı Motorlarda Strok/Çap Oranı Etkilerinin Kullanılabilirlik Analizi
Abstract views: 1
/ 
PDF downloads: 3
Keywords:
İçten Yanmalı Motorlar, Metanol, Strok/Çap Oranı, Kullanılabilirlik Analizi, Tersinmezlik, VerimAbstract
Bu çalışmada metanol yakıtlı motorlar için strok/çap (s/ç) oranı etkileri kullanılabilirlik (ekserji)
analiziyle kuramsal olarak incelenmiştir. Bunun için çok bölgeli yanma modeline sahip sanki boyutlu bir
termodinamik çevrim modelinden yararlanılmıştır. Çevrim modelinde; yanma prosesi türbülanslı alev
yayılması varsayımıyla, emme ve egzoz prosesleri ise deneysel verilerden türetilmiş ampirik denklemler
ile simüle edilmiştir. Kullanılabilirlik analizinde çevrim modeline termodinamiğin 2. kanunu (TD2K)’na
ait bağıntılar ilave edilmiştir. Kullanılabilirlik analizinde; ısı, iş ve egzoz gazları ile taşınan ekserjilerle
beraber tersinmezlikler, yakıt kimyasal ekserjisi, termo–mekanik ekserji ve toplam ekserji seçilen s/ç
oranları için çevrim modeli ile hesaplanmıştır. Ayrıca; termodinamiğin 1. ve 2. kanunu verimleri ve
indike özgül yakıt tüketimi hesaplanmıştır. Bu hesaplamalar sayesinde, metanol yakıtlı motorlarda s/ç
oranının ekserji terimleri, 1. ve 2. kanun verimleri ve indike özgül yakıt tüketimine etkisi belirlenmiştir.
Çalışmanın sonuçları; metanol yakıtlı motorlarda s/ç oranının artırılmasının ısı kayıplarını,
tersinmezlikleri, egzoz gazları ile taşınan ekserjiyi ve indike özgül yakıt tüketimini düşürdüğünü, yararlı
çevrim işi ile 1. ve 2. kanun verimlerini yükselttiğini göstermiştir. Analiz edilen metanol yakıtlı
motorlarda; s/ç oranının 0,7’den 1,3’e artması ısı kayıplarının %8,04, tersinmezliklerin %2 ve egzoz
gazları ile taşınan ekserjinin %1,1 azalmasını, işe dönüştürülen ekserjinin ise %5,96 artmasını sağlamıştır.
Ayrıca, s/ç oranının 0,7’den 1,3’e yükselmesiyle 1. ve 2. kanun verimleri %5,91 artmış, indike özgül
yakıt tüketimi ise %5,58 azalmıştır.
Downloads
References
Poulos, S. G., & Heywood, J. B. 1983. “The effect of chamber shape on spark ignition engine combustion,” Society of Automotive Engineering, SAE paper no. 830334, p. 1–24. DOI: https://doi.org/10.4271/830334
Sung, N. W., & Jun S. P. 1997. “The effects of combustion chamber geometry in an SI engine,” Society of Automotive Engineering, SAE paper no. 972996, p. 227–239. DOI: https://doi.org/10.4271/972996
Filipi, Z. S., & Assanis, D. N. 2000. “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), p. 191–208. DOI: https://doi.org/10.1243/1468087001545137
Sher, E., & Bar–Kohany, T. 2002. “Optimization of variable valve timing for maximizing performance of an unthrottled SI engine–a theoretical study,” Energy, vol. 27, p. 757–775. DOI: https://doi.org/10.1016/S0360-5442(02)00022-1
Hu, Z., Whitelaw, J. H., & Vafidis, C. 1992. “Flame propagation studies in a four–valve pentroof–chamber spark ignition engine,” Society of Automotive Engineering, SAE paper no. 922321, p. 1–11. DOI: https://doi.org/10.4271/922321
Caton, J. A. (2002). 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, p. 1–19, New Orleans, Los Angeles.
Rakopoulos, C. D., & Giakoumis, E. G. 2006. “Second law analyses applied to internal combustion engines operation,” Progress in Energy and Combustion Science, vol. 32(1), p. 2–47. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pecs.2005.10.001
Moran, M. J, & Shapiro H. N. (2000). Fundamentals of engineering thermodynamic. New York, USA, John Wiley & Sons Inc.
Caton, J. A. (2000). A review of investigations using the second law of thermodynamics to study internal–combustion engines. SAE World Congress, p. 1–15, Detroit, Michigan.
Rakopoulos, C. D. 1993. “Evaluation of a spark ignition engine cycle using first and second law analysis techniques,” Energy Conversion and Management, vol. 34(12), p. 1299–1314. DOI: https://doi.org/10.1016/0196-8904(93)90126-U
Gallo, W. L. R., & Milanez, L. F. 1992. “Exergetic analysis of ethanol and gasoline fueled engines,” Society of Automotive Engineers, SAE paper no. 920809, p. 907–915. DOI: https://doi.org/10.4271/920809
Shapiro H. N., & Van Gerpen, J. H. 1989. “Two zone combustion models for second law analysis of internal combustion engines,” Society of Automotive Engineers, SAE paper no. 890823, p. 1408–1422. DOI: https://doi.org/10.4271/890823
Alasfour, F. N. 1997. “Butanol–a single–cylinder engine study: availability analysis,” Applied Thermal Engineering, vol. 17(6), p. 537–549. DOI: https://doi.org/10.1016/S1359-4311(96)00069-5
Caton, J. A. 1999. 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, p. 35–49, Ann Arbor, Michigan.
Caton, J. A. 2000. Operation characteristics of a spark–ignition engine using the second law of thermodynamics: effects of speed and load. SAE World Congress, p. 1–17, Detroit, Michigan.
Ferguson, C. R. (1985). Internal combustion engine, applied thermosciences. New York, USA, John Wiley & Sons Inc.
Sezer I. 2023. “Doğalgaz yakıtlı buji ateşlemeli motorlarda strok/çap oranı etkilerinin ekserji analiziyle incelenmesi,” International Journal of Advanced Natural Sciences and Engineering Researches, vol. 7(10), p. 111. https://asproceeding.com/index.php/ijanser/article/view/2055
Sezer I. 2024. “LPG yakıtlı buji ateşlemeli motorlarda strok/çap oranı etkilerinin ekserji analiziyle incelenmesi,” Engineer and Machinery, vol. 65(714), 121145. DOI: 10.46399/muhendismakina.1257235
Sezer, I., & Bilgin, A. 2008. “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, p. 3107–3128. DOI: https://doi.org/10.1098/rspa.2008.0190
Sezer, I., & Bilgin, A. 2012 “Exergetic evaluation of speed and load effects in spark ignition engines,” Oil & Gas Science and Technology, vol. 67(4), p. 647–660. DOI: https://doi.org/10.2516/ogst/2012002
Nguyen D.-K. (2019). “Diluted combustion of methanol in sparkignition engines with onboard fuel reforming,” PhD Dissertation, Ghent University, Ghent, Belgium.
Chaudhary N. & Subramanian K. A. 2022. “Comparative study on methanol (M100) and ethanol (E100) fueled Otto cycle engine,” International Journal of Automotive Science and Technology vol. 6(1), p. 61–67. DOI: https://doi.org/10.30939/ijastech..999550
