YAKITLAR VE YANMA GAZLAR www.otomarina.com PAÜ MAKİNE BÖLÜMÜ PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ “GAZ YAKITLAR” 28.12.2009 YAKITLAR VE YANMA GAZLAR www.otomarina.com GRUP ÇALIŞMASI

GAZ YAKITLAR Gaz yakıtlar ya tabii olarak bulunmaktadır ya da bizzat yakıt olarak üretilmektedir. Endüstride daha çok gaz yakıtlar tercih edilmektedir. Çünkü bunların taşınmaları kolaydır ve yanmaları da istenildiği şekilde ayarlanılarak yüksek randıman elde edilmektedir. Ayrıca, bileşimlerinde kül yoktur.

GAZ YAKITLAR Bu konumuzda taşıtlarda kullanılabilecek alternatif gaz yakıt tiplerini ele almaya çalışacağız. Günümüzde dizelle çalışan yakıtlara olan ilgide yakıtın ekonomik olmasından kaynaklanmaktadır. Ülkemizde taksilerde kullanılan LPG’nin tüm ülkeye yayılması da yakıtın ekonomikliğinden ötürüdür.

MOTORLARDA KULLANILAN GAZ YAKITLAR H2 MOTORLARDA KULLANILAN GAZ YAKITLAR Hidrojenin Otto ve Dizel Motorlarında Kullanımı: Hidrojen, kömür ve doğal gaz gibi fosil yakıtlardan, güneş enerjisi ve nükleer enerjiden, su gibi sonsuz bir kaynaktan elde edilebilir. Hidrojenin yakıt olarak kullanılmasında, yanma ürünü olarak su buharı açığa çıkarması nedeni ile çevreye hiçbir zararı yoktur.

GAZ YAKITLAR H2 Hidrojenin motorlarda yakıt olarak kullanılması durumunda petrol kökenli motor yakıtlara oranla birçok önemli avantaja sahip bulunmaktadır. Yüksek alev hızı ve tutuşma yeteneği, düşük ateşleme enerjisi gerektirmesi, geniş tutuşma ve yanma sınırları, yüksek ısıl değer ve termik verim, kirletici egsoz gazı emisyonlarının azlığı ve sahip olduğu yüksek oktan sayısı nedeni ile vuruntuya karşı dirençli olması hidrojeni çekici kılmaktadır.

H2 GAZ YAKITLAR Yanma Performansı: Hidrojenin motorlarda kullanımının sağlayacağı yararlardan birisi de yanma hızının öteki yakıtlara oranla yüksek olmasıdır.

H2 GAZ YAKITLAR Egsoz Emisyonu: Hidrojenin hava ile yanması sonucunda, yakıtta karbon bulunmaması nedeni ile yanma ürünleri arasında CO, CO2 ve HC’ler mevcut olmayacak, sadece motorun yağlama yağının yanması nedeni ile çok az miktarda oluşan HC’ler egsoz gazları arasında bulunacaktır.

Hidrojen Yakıtının Taşıtlarda Depolama Şekilleri: GAZ YAKITLAR H2 Hidrojen Yakıtının Taşıtlarda Depolama Şekilleri: Hidrojenin taşıtlarda kullanımı, metil hibrit, sıvı hidrojen ve basınçlı gaz şeklindedir. Gaz hidrojenin birim kütle başına düşen ısıl enerjisinin yüksek olmasına karşın; birim hacim başına düşen ısıl enerjisi oldukça düşüktür. Hidrojenin taşıt motorunda gaz olarak kullanılması durumunda bu özelliği dolayısıyla taşıt içerisinde büyük hacimlere ihtiyaç olmakta, bu durum taşıtın faydalı kullanım alanını küçültmektedir.

GAZ YAKITLAR Metanolün Otto ve Dizel Motorlarında Kullanımı: Metanol içerisinde metil alkol bulunan, odun, kömür gibi fosil yakıtların ısı altında damıltılmaları yolu ile doğalgaza birtakım distilasyon işlemleri uygulanarak veya CO ve H2’nin katalitik ortamda sentezleri sonucunda elde edilir.

Metanolün Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri: GAZ YAKITLAR Metanolün Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri: Metanol yakıtı düşük setan sayısı, yüksek ateşleme sıcaklığı ve kendi kendine tutuşma direnci nedeni ile dizel motorlarında sıkıştırma strokunun sonuna doğru, silindir içerisindeki sıkıştırlımış hava içerisine püskürtülmesi ile başlayacak yanmada, birtakım problemler yaratır. Yakıtın tutuşmasını geciktirir ve dizel motorunda vuruntuya sebep olur. Fakat kendi kendine tutuşma direnci, Otto motorlarında sıkıştırma oranının arttırılmasına olanak sağladığından metanol Otto motorlarında rahatlıkla kullanılabilmektedir.

GAZ YAKITLAR Yanma Performansı: Metanolün yanma sıcaklığının düşük olması, silindirden kaçan ısının azalmasına dolayısıyla verimin artmasını sağlar.

GAZ YAKITLAR Egsoz Emisyonu: Metanolün gazının yanması conucu CO, CO2 ve NOx gazları oluşmaktadır. Metanolün benzine göre daha düşük alev sıcaklığının olması, yanmanın iyileşmesini, yanma ürünleri içindeki azot oksitlerin NOx ve CO’nin azalmasını sağlamaktadır.

GAZ YAKITLAR Etanolün Otto ve Dizel Motorlarında Kullanımı: Etanol, içerisinde etil alkol bulunan, şeker, şekeri çevrilebilen selüloz veya nişasta gibi maddelerin fermantasyonu sonucu elde edilen alkol türüdür. Etanol patates, tahıllar, şeker kamışı ve şeker pancarı gibi tarım ürünlerinden elde edilir. Etanolün motorlarda kullanımı düşüncesi tarım ürünlerinin bolca yetiştirildiği ülkeler için geçerlidir.

GAZ YAKITLAR Etanolün korozif özellikleri nedeni ile korozyonu önlemek için yakıt ve emme sistemi, koruyucu maddelerle kaplanmaktadır. Petrol rezervlerinin hemen hemen olmadığı fakat özellikle şeker kamışının bol bulunduğu Brezilya’da otomobiller 15 yıldan fazla bir süredir etanolle çalışmaktadır.

GAZ YAKITLAR Yanma Performansı: Etanolün buharlaşma ısısının yüksek oluşu soğukta çalışmayı güçleştirmektedir. Kendi kendine ateşleme direncinden dolayı etanol Otto çevrimli motorlarda rahatlıkla kullanılabilir. Etanol yakıtı metanol gibi dizel motorlarında yüksek enerji bujileri ile beraber kullanılmalıdır.

GAZ YAKITLAR Egsoz Emisyonu: Etanolün benzine göre daha düşük alev sıcaklığının olması, yanma işleminin iyileşmesini, yanma ürünleri içindeki azot oksiltlerin NOx ve CO’nin azalmasının sağlamaktadır.

GAZ YAKITLAR LPG’nin Otto ve Dizel Motorlarında Kullanımı: Sıvılaştırılmış petrol gazları (LPG), petrolün damıtılması ve parçalanması esnasında elde edilen ve sonradan basınç altında sıvılaştırılan başlıca propan, bütan ve izomerleri gibi hidrokarbonlar veya bunların karışımıdır.

GAZ YAKITLAR LPG petrolden ya da doğal gazdan damıtılarak elde edilir. Ham petrolün ancak %4’ü LPG’ye dönüştürülebilir. LPG, gaz karışımında bulunan ana hidrokarbon bileşenine göre; ticari bütan (C4H10), ticari propan (C3H8), özel hizmet propanı ticari propan-bütan karışımı olmak üzere dört sınıfa ayrılır. LPG yaklaşık olarak 8.2 bar basınç altında sıkıştırıldığında yoğunlaşarak sıvı hale geçebilir.

GAZ YAKITLAR Motor Performansı: Yapılan iyi bir dönüşümde araç performansındaki kayıp %2’yi geçmemektedir. Benzinli bir araçta benzine göre LPG kullanımı HC emisyonlarında %55, CO emisyonlarında ise %95 azalma sağlayabilmektedir. Parasal olarakta düşünüldüğünde LPG benzine göre şu an Türkiye de %40 daha ekonomik görünüyor.

GAZ YAKITLAR Egsoz Emisyonları: Hava kirliliğinin yoğun olduğu büyük şehirlerimizde ticari arabalarda LPG kullanımı araçların hava kirliliğine etkisini büyük ölçüde azaltacaktır.

GAZ YAKITLAR Doğalgazın Otto ve Dizel Motorlarında Kullanımı: Petrol ve kömür ile karşılaştırıldığında; yanma anında ortaya çıkan sülfür, karbon ve kül daha az olduğundan, çevreye verdiği zarar çok daha düşük seviyededir. Son senelerde gerek doğalgazın yaygınlaşması, gerekse ekonomik ve çevresel faktörlerin tercihi, taşıtlarda doğalgaz kullanımını bir alternatif olarak gündeme getirmiştir.

GAZ YAKITLAR Doğalgazın Dizel Motorlarında Kullanımı: Doğalgazın oktan sayısının yüksek oluşu, uygun bir tutuşma ortamı sağlandığını, dizel çalışması sırasında vuruntudan kaçınılabilme olanağını da sağlamaktadır. Doğalgazın dizel motorlarında kullanılması iki türlü gerçekleştirilmektedir; Motor dizel ilkesi ile çalışmaya devam eder; fakat yakıt olarak hem doğalgaz hem de dizel yakıtı aynı anda kullanılır. Dizel motoru otto motoruna dönüştürülür ve yakıt olarak motorda sadece doğalgaz kullanılır.

GAZ YAKITLAR Doğalgazın Otto Motorlarında Kullanımı: Doğalgaz sahip olduğu yüksek oktan sayısı nedeniyle Otto ilkesine göre çalışan motorlar için uygun bir yakıttır. Ancak, benzine oranla birim kütlesinin sahip olduğu enerji yoğunluğu daha fazla olduğu halde, stokiyometrik oranlardaki karışım enerji yoğunluğu benzine oranla daha düşüktür. Bu nedenle aynı motordan alınacak güç, doğalgaz kullanıldığında düşmektedir.

Doğalgazın Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri: GAZ YAKITLAR Doğalgazın Fiziksel ve Kimyasal Özellikleri: Doğalgazın büyük bölümünü %90-96 CH4 (metan) gazı oluşturmaktadır. Geri kalan bölümünü ise %2.411 C2H6 (etan), %0.736 C3H6 (propan), %0.371 C4H10 (bütan), %0.776 N2 (azot), %0.164 C5H12 (pentan) ve % 0.085 CO2 (karbondioksit) oluşturmaktadır. Doğalgazın, Otto motorlarında yakıt olarak kullanılmasında yarar sağlayacak en önemli özelliği oktan sayısın yüksek oluşudur.

GAZ YAKITLAR Egsoz Emisyonu: Doğalgaz kullanılan motorların egsoz emisyonlarında, benzin motorlarına göre daha az miktarda karbondioksit, karbonmonoksit, nitrojenoksit ve metan bulundurmayan hidrokarbonlar olması için genellikle üç yollu katalitik konverter kullanılması tavsiye edilmektedir.