YAKITLAR VE YAKIT SİSTEMLERİ

... konulu sunumlar: "YAKITLAR VE YAKIT SİSTEMLERİ"— Sunum transkripti:

1 YAKITLAR VE YAKIT SİSTEMLERİ
MARINE DIESEL ENGINES YAKITLAR VE YAKIT SİSTEMLERİ Prof.Dr.Adnan PARLAK Prof. Dr.Adnan PARLAK

2 YAKITLAR VE YAKIT SİSTEMLERİ
Benzen(C6H6) Mono-olefin (CnH2n) Hexan Dio-olefin (CnH2n-2) Butadien Siklo-hexane Prof.Dr.Adnan PARLAK

3 Yakıt maliyetlerinin yıllara göre
Prof. Dr.Adnan PARLAK

4 İŞLETME GİDERLERİ Personel maaşları Kumanya Sigorta
Liman ve kanal geçiş ücretleri Klas kuruluşları harcamaları Bakım- tutum giderleri Yakıt Yağlama yağı Prof. Dr.Adnan PARLAK

5 YAKIT TÜKETEN MAKİNELER
M/E D/G KAZAN Prof. Dr.Adnan PARLAK

6 Prof. Dr.Adnan PARLAK

7 İŞLETME MALİYETLERİNE ETKİSİ
Prof. Dr.Adnan PARLAK

8 YAKIT GİDERLERİ NASIL AZALTILABİLİR?
Ana makinenin yakıt giderini azaltma, Jeneratörlerin yakıt giderlerini azaltma, Atık enerjinin geri kazanılması, Elektrik tüketiminin azaltılması, Buhar tüketiminin azaltılması. İŞLETME MALİYETLERİNİ DÜŞÜRMEK; MALİYETLERE ETKİ EDEN MOTOR ÇALIŞMA PARAMETRELERİNİ İYİ KONTROL ETMEKLE MÜMKÜNDÜR: Prof. Dr.Adnan PARLAK

9 Yakıtlar İçten yanmalı motorlarda, yakıtın içerisindeki kimyasal enerji yanma odasında yakılmak suretiyle mekanik güce çevrilir. Silindir içerisindeki kimyasal reaksiyonlar neticesinde ısı açığa çıkar. Kimyasal reaksiyonların tamamlanabilmesi için yakıt hava karışımınının silindir içerisinde yeterli bir süre kalması gerekir. İçten yanmalı motorlarda kullanılacak yakıtların kimyasal reaksiyon hızlarının yüksek olması gerekir. Motorlarda Kullanılan belli başlı yakıtlar: Sıvı formda hidrokarbonlar Alkoller( metanol,etanol) LPG (propan ve bütan karşışımı) Doğal gas (metan) Hidrojen

10 Yakıtların sınıflandırılması
Sıvı hidrokarbonlar: Yakıtlar, temel olarak hidrokarbon karışımlarından oluşurlar ve karbon-karbon (C-C) ve karbon-hidrojen (C-H) bağlarıyla değişik şekillerde bağlanmışlardır. Yanma esnasında bu bağlar kopar ve oksijen atomuyla yeni bağlar kurarlar (CO,CO2 gibi bileşikler) ve bu kurulan yeni bağlar esnasında kimyasal enerji açığa çıkar. Tam yanma gerçekleştiğinde temel ürünler CO2 ve H2O dur. Yakıtlar küçük oranlarda da içerirler

11 Parafinler (Alkenler)
Alkenler veya Parafinler genel olarak formülüyle gösterilirler. Tüm karbon bağları tekli ve yüksek sayıda H atomuyla “doymuştur”.Yüksek ısıl değere sahiptirler ve yoğunlukları (620 – 770 kg/m3) civarındadır. Karbon atomları “düz zincir” şekilde dizilmiş olabileceği gibi “dallanmış” da olabilir. Düz zincir grubu (normal parafinler) Zincir boyu kısaldıkça, bağı koparmak daha zordur. Bu nedenle kontrolsüz yanmaya neden olabileceğinden benzinli motorlar için uygun değildir.Ana formüldeki n sayısına göre: n sayısı 1-4 arası ise gaz n sayısı 5-15 arasında ise sıvı n sayısı 16’ dan büyük ise Katı halde bulunurlar.Örneğin C2H6 (Etan) gaz parafin, C7H16 (normal Heptan) ise sıvı parafindir.

12 İzo-parafinler Dallanmış zincirli bileşenler(izoparafinler): C8H18
Bunlar doymuş guruba girmektedirler.Bazı karbon atomları zincir yapının üzerine çatallı (dallanmış) bir şekilde yerleşmişlerdir. Grubun düz zincir kısmını oluşturan karbon atom sayısına ve dallanma yerlerine göre özel isimler alırlar. Örneğin izo-oktanın (C8H18) yukarıdaki gibi dizilmiş şekline 2.2.4-Trimetil Pentan denilmektedir. Burada Pentan beş adet karbonun zincir oluşturduğunu, trimetil, üç adet metil (CH3) metil grubunun bulunduğunu, ise 2 adet dallanmanın 2.nci C atomunda, 3.ncü dallanmanın ise 4.ncü C atomu üzerinde gerçekleştiğini ifade eder.

13 Naftenler (Siklo parafinler)
Genel formülü CnH2n olan doymuş hidrokarbonlardır. yapıları halka şeklinde kapalı formda olduğu için parçalanmaları zor ve tutuşma meyilleri normal parafinlerden daha azdır. Yapılarında hidrojen sayısı az olduğu için ısıl değerleri düşük, yoğunlukları yüksektir( kg/m3). Grubun başına “siklo”, sonuna ise “an” eki gelir. Naftenlerin ısıl değeri, aromatlara göre yüksek, parafinlere göre düşüktür. Tutuşma meyilleri normal parafinler ile izo-parafinler arasındadır Siklo-hexane

14 Alkinler (Olefinler) Mono-olefin (CnH2n) Hexan Dio-olefin (CnH2n-2)
Olefinler olarak da bilinirler. Bazı karbonları çift bağlı hidrokarbonlardır. Bir adet çift bağ varsa mono-olefin, iki adet çift bağ varsa dio-olefin olarak adlandırılırlar -Isıl değerleri düşük, -Yoğunlukları kg/m3 arasındadır. -Tutuşma meyilleri azdır. -Bu grup ham petrolün damıtılmasıyla çok az elde edilir. Daha çok, büyük moleküllü ürünlerin parçalanması yoluyla(kraking ) elde edilirler. -olefinler parafinler kadar kolay parçalanmazlar. Bu nedenle benzinli motor yakıtı olarak kullanılabilirler. -Tutuşma meyilleri iyileştirildiği takdirde dizel yakıtı olarak da kullanılabilirler. Mono-olefin (CnH2n) Hexan Dio-olefin (CnH2n-2) Butadien

15 Aromatlar Halka şeklinde yapıları, çok sayıda çift bağlı karbon atomları nedeniyle tutuşma meyilleri düşüktür. Keskin kokuları nedeniyle “aromatlar” olarak adlandırılırlar. Kapalı formülleri CnH2n-6’ dır. Ana yapılarını benzen oluşturur. Daha çok kömürden yapay olarak elde edilirler ve vuruntu mukavemetlerini artırmak için benzine katılırlar.Ancak kansorejen etkileri dolayısıyla katkı miktarları sınırlandırılmaktadır. Genelde aromatların yuğunluğu yüksek ( kg/m3), ısıl değerleri düşüktür. Karbon atomları arasındaki bağlar sağlam olduğundan vuruntuya karşı dayanıklı olan aromatların oktan sayıları yüksektir. Benzin motoru yakıtı olarak kullanılmaya elverişli olup, setan sayıları düşük olduğu için dizel motoru yakıtı olarak kullanılamazlar. Benzen(C6H6)

16 Alkoller -Petrol kökenli olmayıp bitkisel atıkların fermantasyonu (etanol,C2H5-OH ) veya kömürden (metanol, CH3-OH) yapay olarak elde edilirler. - C atomlarından birisine OH grubu bağlanır. -En çok bilinen türleri metanol(metil alkol),Etanol(etil alkol), propanol(propil alkol), bütanol (bütil alkol) dür. -Vuruntu dirençleri yüksektir. -Buharlaşma gizli ısıları benzinden yüksek olduğu için dolgu sıcaklığını azaltarak hacimsel verimi artırırlar. -Doğrudan %100 olarak kullanıabileceği gibi, benzine %10-15 oranında katılarak benzinin özelliklerini iyileştirirler. benzine %10-15 oranında katılmaları durumunda yakıt sisteminde herhangi bir modifikasyona gerek yoktur. -Isıl değerleri benzinden (42 – 43 MJ/kg) daha düşüktür. Methanol (19.7 MJ/kg) Ethanol (26.8 MJ/kg) Etil alkolün stokiyometrik H/Y oranı : 9 Metil alkolün stokiyometrik H/Y oranı : 6.4 -Dezavantajları: Karışım oranının artması durumunda karışım zorluğu (faz ayrışması) meydana gelmesi. yakıtın içerisinde su toplanması ve korozyona neden olması sayılabilir.

17 Alkoller Metanol : Kömürden veya doğal gazdan elde edilir. Oktan sayısı yüksektir. Yol Oktan sayısı (YOS) :130 Motor oktan sayısı (MOS) :95 Düşük oranlarda karıştırılarak benzinin oktan sayısı artırılabilir. Problemler: -Benzinle karışımın zorluğu(düşük sıcaklıklarda faz ayrışması) -Zehirli (toksik), -Düşük enerji içeriği (benzinin yaklaşık yarısı) -Oksijen içeriğinin yüksekliği ve buharlaşma gizli ısısının yüksekliği nedeniyle aracın kalkış ve sürüşün kabiliyetinde zayıflaması. Ethanol : -Bitkisel kökenli maddelerin (biyokütle) fermantasyonu ile elde edilirler. -Yüksek oktan sayısına sahiptirler -Düşük konsantrasyonlarda benzinle karıştırılabilir( %10-15) -Depolama ve taşıma güçlükleri nedeniyle yaygın olarak kullanılmazlar

18 Gaz yakıtlar LPG (Liquefied Petroleum Gas-Sıvılaştırılmış Petrol Gazı)
-%30 propan (C3H8) ve %70 bütan(C4H10) karışımından oluşur -Temiz bir yakıttır -Kükürt içeriği düşüktür -Oktan sayısı yüksektir (YOS:111, MOS=100) -Yoğunluğu düşük olduğu için karışımın ısıl değeri düşüktür (LPG:23.5 MJ/litre, Benzin: 32 MJ/litre). * Bu, yakıt ekonomisinde azalmaya neden olur. Ancak yanma veriminin çok iyi olması bu kötüleşmeyi bir miktar azaltır.

19 Yakıt Standartları -British Standart BS MA 100 (1982 yılında oluşturuldu ve1989 yılında revize edilerek uluslararası uygun bir şekle getirildi) -CIMAC (International Council on Combustion Engines) -ISO 8217 Prof. Dr.Adnan PARLAK

20 Yakıtın Rafineride Eldesi

21 Gemilerde kullanılan yakıt özellikleri ve tanımlar
Yaygın olarak kullanılan yakıtlar: IFO 180-Intermediate Fuel Oil, Intermediate Fuel Oil, IFO380 ve gas oil(dizel oil) karışımı IFO 380-Intermediate Fuel Oil, Residual Fuel, okyanus ötesi giden gemi makinelerinde kullanılır. MDO - Marine Distillate Oil,Distile yakıt, gas oil ve az miktarda ağır yakıt karışımı MGO - Marine Gas Oil, distile gas oil. Ağır yakıt ile karışma yok Prof. Dr.Adnan PARLAK

22 Gemilerde kullanılan yakıt özellikleri ve tanımlar
Sınıfı Kullanım ISO 8217 1-D Yüksek uçuculukta damıtma ürünü, n= 1200 d/d ve üzeri motorlarda DMX 2-D Orta uçuculukta damıtma ürünü, n=1200 d/d ve üzeri motorlarda DMA 3-D Düşük uçuculukta,damıtma ürünü, n= d/d arası motorlarda 3-D ve 4-D yakıtlar “Marine Diesel Oil” adıyla da bilinir. DMB 4-D Ağır viskoz yakıtlar. n= d/d motorlarda DMC Prof. Dr.Adnan PARLAK

23 Dizel yakıtlarında müsaade edilen kükürt miktarları
Prof. Dr.Adnan PARLAK

24 ISO 8217 özellikleri içerisinde marine distile yakıt kaliteleri
DMC nin viskozite sınırı daha yüksektir. MDO, DMB ye karşılık gelir. MGO, DMA ya karşılık gelir. IFO180 RME25 ye karşılık gelir. IFO 380 RMG35 ye karşılık gelir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

25 Yakıt Standartları 1. Uluslar arası
IMO MARPOL 73/78 Ek IV kuralına göre global ölçekte yakıt içerisindeki kükürt miktarı 19 mayıs 2005 itibariyle %4.5 ile sınırlanmıştır. Baltık ve kuzey denizi SECA alanı ilan edilmiştir. Bu bölgelerde yakıt içerisindeki kükürt miktarı %1.5’ aşmamalı yada gemi SOx arıtma sistemiyle donatılmalıdır. Prof. Dr.Adnan PARLAK

26 Yakıt Standartları 2. Avrupa Birliği
Yakıt kalitesi yakıt içerisindeki kükürt miktarına göre üç kategoriye ayrılmaktadır. 2000 yılından itibaren MGO içerisindeki kükürt miktarı %0.2 ye indirilmiştir (1999/32/EC) direktifi ile deniz aşırı gemiler için bu değer 2008 itibariyle %0.1’ e çekilmiştir tarihinden itibaren ise AB limanlarda tüm yakıt türleri içerisindeki k Kürt miktarı %0.1 olmuştur. Prof. Dr.Adnan PARLAK

27 Yakıt Standartları 3. ABD
EPA (Environmental Protection Agency) Batı sahilleri ve kıyı bölgelerini SECA bölgesi ilan etmeyi planlamaktadır. Bu bölgelerde ilave seyreden açık deniz gemilerinde kullanılan MDO içerisindeki kükürt içeriği %1.5 olması planlanmaktadır. California kıyılarında seyreden gemiler için MDO içerisindeki kükürt miktarı 2006 da %0.2, 2010 da %0.1’ e çekilmesi için taslak hazırlanmıştır. Prof. Dr.Adnan PARLAK

28 GEMİ DİZEL MOTORLARINDA KULLANILAN AĞIR YAKIT ÖZELLİKLERİ VE STANDARTLAR
İSTENEN AĞIR YAKIT ÖZELLİKLERİ ISO 8217, BS6843 and to CIMAC DİREKTİFLERİNE GÖRE YAPILIR. Table 1: Marine fuel standards Prof. Dr.Adnan PARLAK

29 Tecrübelere dayanılarak belirlenen (ağır devirli bir dizel motorunda) uygun yakıt özellikleri (MAN B&W ) Table 2: Guiding fuel oil specification 1 cSt = 1 mm2/sec Prof. Dr.Adnan PARLAK

30 Viscosity………….………450 cSt/50°C Carbon residue….. . ………………18%
Herhangi bir problemle karşılaşılmaması için genel olarak yakıt özelliklerinin aşağıdaki değerleri aşmamasına dikkat edilmemelidir. Çünkü Tabloda verilen değerler rafineri çıkış değerleridir. Gemi şartları ve tankların durumu bu değerin aşılmasına neden olabilir. Viscosity………….………450 cSt/50°C Carbon residue….. . ………………18% Sulphur…………......…………..……4% Vanadium………...…………400 mg/kg Prof. Dr.Adnan PARLAK

31 Yakıtın Jetinin parçalanması üzerine yakıt özelliklerinin etkisi
Viskozite (Viscosity) Yüzey gerilmesi (Surface tension) Setan sayısı (Cetane number) Prof. Dr.Adnan PARLAK

32 Yakıt viskozitesi Bir sıvının viskozitesi akışa karşı gösterdiği direncin göstergesidir. Viskozite arttıkça akışa karşı direnç artar. Mutlak viskozite (Poise, P), kinematik viskozite (stoke, St) veya Sec.Redwood I olarak gösterilebilir. Viskozite sıcaklıkla ters ilişkilidir. Sıcaklık arttıkça azalır, azaldıkça artar. Verildiği sıcaklık değerine bakmak gerekir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

33 Yakıt viskozite birimlerinin eşdeğerleri
Kinematic viscosity (cSt) at 100 oC Kinematic viscosity (cSt) at 50 oC Sec. Redwood I at oF Prof. Dr.Adnan PARLAK

34 Vizkozite ve yüzey gerilmesinin Damlacık çapına etkisi
Viskozitenin etkisi Yüzey gerilme kuvvetinin etkisi PÜSKÜRTME BASINCI (MPa) PÜSKÜRTME BASINCI (MPa) Prof. Dr.Adnan PARLAK

35 Damlacık çapına püskürtme basıncı ve delik çapının etkisi
Sabit delik çapı Sabit L / d oranı PÜSKÜRTME BASINCI (MPa) PÜSKÜRTME BASINCI (MPa) L/d oranı ve enjektör delik çapı küçüldükçe artan püskürtme basıncıyla damlacık çapı küçülmektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

36 Düşük Hızlı Jetlerde Parçalanma
Viskozite nin etkisi : iç akımı etkilemektedir Ağır yakıt (solda) : 5000 cSt Diesel yakıtı (sağda) : 6 cSt Prof. Dr.Adnan PARLAK

37 Yüzey geriliminin parçalanmaya etkisi
Yüzey gerilme kuvvetinin teğetsel bileşeni, Kt bozucu etkiyi arttırmakta eksenel doğrultudaki bileşeni, Ka kesit daralmasını azaltıcı yönde etki etmekte Prof. Dr.Adnan PARLAK

38 Sıvı sütununun liflere ayrılması
Prof. Dr.Adnan PARLAK

39 Püskürtme açısının yakıt ve silindir içi gaz yoğunluklarına bağlı değişimi
Burada g ve y sırasıyla silindir içi gaz ve yakıt yoğunluğu, A enjektör nozul geometrisiyle ilgili bir sabittir(burada A=4.9 alınmıştır). Prof. Dr.Adnan PARLAK

40 Yakıt penetrasyonunun püskürtme basıncı ve ortam basıncının zamana göre değişimi
Δp enjektör basınç düşmesi (Pinj – Pg ), t enjeksiyon süresi (s), dn nozul delik çapı (m), S ve dn Prof. Dr.Adnan PARLAK

41 Yakıt demeti Standart Pinj : bar Püskürtme anındaki Sil basıncı, Pcomp: bar Nozul delik çapı, d: mm L/d : 2 -8 Sıcaklık, Tpüsk.: 1000 K Yoğunluk g : kg/m3 Sıvı jeti enjektörü terk ettikçe türbülanslı akış artmakta, parçalanarak çevresini saran hava ile karışmaktadır. Başlangıçta jet hızı 102 m/s hıza ulaşmakta ve nozulun hemen çıkışında demetin en dışında damlacık çapı 10 m çapa kadar düşmektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

42 Diesel Yakıt Demeti Hava akımı içine püskürtme
Yanma çok farklı noktalarda aynı anda başlamaktadır. Prof. Dr.Adnan PARLAK

43 Yüksek Hızlı Jetlerde Parçalanma
Atomizasyon rejimi : Enjektör deliğinden çıkan sıvının türbülanslı yapısı (Yüksek Re) ve çıkıştan sonra karşılaştığı hava direnci nedeniyle daha kolay parçalanmaktadır. - Sıvının havaya göre bağıl hızı arttıkça - Püskürtmenin yapıldığı delik çapı küçüldükçe - Sıvının viskozitesi azaldıkça - Püskürtmenin yapıldığı ortam yoğunluğu arttıkça sıvının parçalanması da artacaktır. ·        Segmanlar aşınmışsa yada kırılmışsa Sıvının parçalanması nasıl olur? Prof. Dr.Adnan PARLAK

44 Setan Sayısı Setan sayısı (SS) dizel yakıtının tutuşma meylinin bir göstergesidir. Düşük setan sayılı bir yakıtla motorun çalışması özellikle ilk hareket problemleri meydana getirir. Pik basınç, yanma gürültüsü ve HC emisyonları artar. Setan Sayısı çok yüksek olduğu takdirde hava ve yakıt yeteri kadar karışamadan tutuşma gerçekleştiği için güçte düşme ve emisyonlarda artma meydana gelir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

45 VURUNTU VE TUTUŞMA GECİKMESİNE ETKİ EDEN PARAMETRELER
TG ms cinsinden: N: Devir EA aktivasyon enerjisi (Yakıt özellikleri önemli): Politropik indeks modeli kullanılarak sıkıştırma sonu T ve P tahmini: Prof. Dr.Adnan PARLAK

46 SORU: 4 stroklu bir dizel motorunun soğuk ilk harekette rahat çalışabilmesi için sıkıştırma oranı 18 olması gerekmektedir. Yukarıdaki denklemleri kullanarak ve Pi= 1atm, Ti=255 K, n=1.13, N=100 d/d, D=H=120mm, ve CN=45 kabullerini yaparak =12-20 için bir - TG grafiği çiziniz.Şayet güvenli bir ilk hareket için TG <20 0KMA olması gerekiyorsa, Sıkıştırma oranı ne olmalıdır? Prof. Dr.Adnan PARLAK

47 Cetane Number Measurement
Setan sayısı, numune yakıtın “tutuşma gecikme süresine” eşdeğer süreyi veren setan (C16H34) + alphamethyl naptane (C10H7 CH3) karışımdaki setanın hacimsel yüzde değeri olarak belirtilir. Referans Yakıtlardan Setanın Setan Sayısı 100, alphamethyl naptane’nın ise 15 kabul edilir. Tutuşmanın başladığı sıkıştırma oranının(SO) belirlenmesi için CFR motoru kullanılır. Numune yakıtıyla çalışan motorda püskürtme ÜÖN dan 13o önce başlatılır. Motor bir elektrik motoru tarafından döndürülerek sıkıştırma oranı tutuşma ÜÖN da başlayacak şekilde artırılır Prof. Dr.Adnan PARLAK

48 Cetane Number Measurement
Sıkıştırma oranı sabitlenerek aynı püskürtme avansında yanmanın ÜÖN da başladığı % Setan (C16H34) + % alpha methyl naptane (C10H7 CH3) karışımı belirlenir. Karışımdaki setanın hacimsel yüzdesi numune yakıtın “setan sayısı” olarak belirtilir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

49 Setan Sayısı-Kritik Sık. Oranı grafiği
SS Ölçülen yakıt Kritik Sıkıştırma oranı (k) Prof. Dr.Adnan PARLAK

50 Dizel indeksi veya Anilin noktası
SS’ nı pratik olarak “Diesel Indeksi” ile hesaplanabilir. Yakıtın DI arttıkça tutuşma meyli artar Anilin kendisi gibi aromatlarla düşük sıcaklıklarda bile kolayca “parafin” grubu ile ise ancak yüksek sıcaklıklarda karışır. Yakıt içerisindeki parafin oranı ne kadar yüksek ise karışma sıcaklığı o kadar yükselir. Sıcaklığı yükseltilerek tam karışan yakıt, soğumaya bırakılır. Anilinin ayrışmaya başladığı sıcaklık o yakıtın “DI” ini verir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

51 Motor devrine göre kabul edilebilir setan sayısı aralıkları
50 – 60 ( Yüksek devirli dizel motorları) (Düşük devirli dizel motorları) Ağır devirli dizel motorlarında düşük setan sayılı yakıt kullanılmasının nedeni nedir? Prof. Dr.Adnan PARLAK

52 YAKITIN FİZİKSEL ÖZELLİKLERİ VE ETKİLERİ
Viskozite ve yoğunluk Setan sayısı ve dizel indeksi Karbon artıkları Kül Parlama noktası Kükürt Su Akma Noktası Bulutlanma noktası Asfaltenler Katalitik partiküller -Vanadium and sodium - Aluminium and silicon Prof. Dr.Adnan PARLAK

53 Ağır Yakıtların Etkileri

54 Yakıt özellikleri Viskozite ve yoğunluk
Düşük viskozite yüksek yoğunluk kötü tutuşmaya neden olur. Yakıtın içerisindeki yabancı partikül ve suyun seperatör vasıtasıyla ayrıştırılabilmesi açısından yakıtın yoğunluğu önemlidir. Yoğunluğu yüksek yakıtların karbon içerikleri ve asfalt içeriği daha fazladır. Yoğunluk arttıkça yakıtın C/H oranının arttığı dolayısıyla ısıl değerinin azaldığını söylemek mümkündür. Yüksek yoğunluk seperasyon verimini etkiler.Daha önceleri maksimum limit 991 kg/m3 iken klasik seperatörlerle (prufier-clarifier ayrıştırma yapılabilmekte idi. Ancak yeni seperatörlerle (ALCAP gibi) 1010 kg/m3 yoğunluğundaki yakıtlarda ayrıştırılabilmektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

55 Yakıt özellikleri Parlama noktası
Depolamada yangın güvenliği açısından önemlidir. 60 0C nin üstünde olması istenir Kükürt Yanma esnasında sülfürük asit oluşumuna neden olur. Korozif etkisi uygun silindir yağlama yağı ve yanma odası cidar sıcaklık kontrolü ile azaltılmaktadır. Yanma prosesine etkisi çok azdır. Bulutlanma noktası Damıtma ürünü yakıtın mum kristallerinin (wax) oluşmaya başladığı sıcaklıktır. Filtrelerin tıkanmasında önemlidir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

56 Yakıt özellikleri Karbon artıkları ve asfaltenler
Yakıt laboratuar ortamında tespit edilir. Çok düşük miktarda hava gönderilerek ve motorda yanmanın gerçekleşmediği şartlarda meydana gelen eksik yanmada açığa çıkan karbon miktarıdır. Konradson denilen bir cihaz vasıtasıyla ölçülür. Ancak bu yöntem yerine günümüzde mikro karbon yöntemi (MCR-micro carbon residue) daha hızlı ve hassas sonuç verdiği için tercih edilmektedir. Bu oran gaz yollarının, piston, valfler ve yuvalarının, türbin kanatlarının ve baca kazan borularının kirliliği açısından önem arz eder. Yakıt içerisindeki karbon artığı arttıkça kirlenme o kadar hızlı olur.Yağlama yağı ile birleşerek yapışkan bir madde oluştururlar. Asfaltenler yakıtın yağlama özelliğini etkilerler. Yakıtın asfalt içeriği arttıkça pompa elemanlarının tutmasına neden olabilir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

57 Analysis Data Su Yakıt donanımı ve motor parçalarının aşınmasına, soğuk mevsimlerde devrenin donmasına ve yakıt akışına mani olur. Kullanımdan önce seperatörle ayrıştırılmalıdır. Özellikle yakıt içerisinde tuzlu suyun(deniz suyu gibi) bulunması supap ve türbin kanatlarında Sodyum oksit gibi depozit oluşumuna neden olur. Eğer su tamamen ayrıştırılamıyorsa seperatör çıkışında bir homojenleştiriciden geçirilmesi tavsiye edilmektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

58 Analysis Data Kül Yakıt içerisinde katı halde bulunan Vanadyum ve Alüminyum gibi maddeleri ifade eder. Bir kısmı rafineri işlemlerinden kalmaktadır. Bir kısmı oldukça aşındırıcıdırlar. Bu nedenle separatör aracılığıyla büyük ölçüde ayrıştırılmalıdır. Temizleme işlemini daha da artırabilmek için seperatör çıkışına ince gözenekli filtre (~510 µm) konulabilir. Vanadium and sodium Vanadium yakıt içerisinde çözündüğü için seperatörle ayrıştırılamaz. Sodyumla birlikte egzoz valfi korozyonuna ve türbin kirlenmesine neden olurlar. ISO 8217 ve CIMAC ‘ a göre bu olaylar özellikle sodyum/vanadyum ağırlık oranı 1:3 olduğu takdirde meydana gelmektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

59 Analysis Data Sodyum genellikle yakıt içerisinde tuzlu su olarak bulunur ve seperatörle ayrışabilir. Vanadium depozitleri aynı zamanda T/C nozullarına ve kanatlarına büyük zararlar verirler. Vanadyum depozitlerini bu bölgelerden çıkarmanın tek yolu T/C’ yi sökerek mekanik olarak kazımaktır. Doğrudan yada katkı maddeleri vasıtasıyla yakıt içerisinde magnezyum bulunması vanadyumun ergime sıcaklığının yükselmesine neden olmakta ve böylece depozit oluşumu önlenebilmektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

60 Fuel Oil Kararlılığı Ham petrol içeriğinin farklı ve rafineri işlemlerinin farklılıklarından dolayı elde edilen yakıtlar farklılıklar içerebilir. Bu nedenle, farklı yakıtların aynı tankta karıştırılmalarına mümkün mertebe müsaade edilmemelidir. Bu şekilde karışan yakıtların kararlı yapısı bozulabilir ve çamurlaşma riski doğururlar. Bu separatörlerin aşırı çamurdan bloke olmalarına neden olabilir. Servis tankında böyle bir homojen olmayan bir durum var ise separatörün düşük debide servis tankına çalıştırılması gerekir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

61 Seperatörle temizleme tavsiyeleri
Gerek HFO gerekse MDO içerisinde rafineri çıkışı sonrası katı ve sıvı madde karışımı olmaktadır.Dolayısıyla motora göndermeden önce katı ve sıvı maddelerin yakıt içerisinden ayrıştırılması gerekir. Yakıt içerisindeki katı partiküllerin başlıcaları toz, kum ve rafineri işlemlerinden kalan katalistlerdir. Sıvı birikintiler ise tatlı veya tuzlu su oluşturur. Yakıt içerisindeki bu poroziteler yakıt pompaları ve elemanlarına, silindir cidarlarına ve egzoz valf oturma yuvalarına zarar verebilirler. Aynı zamanda türbin girişlerinin tıkanmasına ve kanatların zarar görmesine neden olabilirler. Efektif temizleme santrifüj seperatörle olur. Optimum temizleme yakıt viskozitesinin olabildiğince düşük ve siğil duvarının kırılmadığı şartlarda gerçekleşir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

62 Yakıt Seperasyon Tavsiyeleri
Yakıt separatörünün debisi saatlik motor yakıt sarfiyatına eşit olmalıdır. Bu durumda separatör 24 saat boyunca çalıştırılmalıdır. Daha fazla debiyle çalışması seperasyon verimini düşürür. Doğru gravite disk seçimi yakıt içerisindeki suyun atılması açısından çok önemlidir. Disk seçimi yakıt yoğunluğu dikkate alınarak yapılmalıdır. Normalde en az iki seperatör seri veya paralel olarak kullanılır. Araştırmalar en iyi temizlemenin separatörlerin seri olarak purifier ve clarifier modlarında çalıştırmaktır. Prof. Dr.Adnan PARLAK

63 Yakıt yoğunluğu arttıkça ara yüzeyin kırılma riski artmaktadır
Yakıt yoğunluğu arttıkça ara yüzeyin kırılma riski artmaktadır. Prufier seperasyonda yoğunluk limiti 991 kg/m3 (15 0C). Yoğunluk ve viskozite arttıkça yakıtın ısıtılarak gönderimesi çok daha önemli hale gelmektedir (98 oC).

64 YAKIT VE YAĞ SEPERATÖRLERİNDE AYRIŞTIRMA VERİMİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER:
YAKIT SEPERATÖRLERİ YAKIT VE YAĞ SEPERATÖRLERİNDE AYRIŞTIRMA VERİMİNİ ETKİLEYEN FAKTÖRLER: DEBİ, ARAYÜZEY POZİSYONU, SEPERATÖR ÇALIŞMA MODU YAKIT SEPERASYON SICAKLIĞI Prof. Dr.Adnan PARLAK

65 ARA YÜZEYİN ETKİSİ 180 mm2/s (50 0C)üzerindeki yakıtlarda giriş sıcaklığı en üst sınır olan 98 0C tavsiye edilmektedir. SADECE ALT DİSK GRUBU TEMİZLİK YAPAR! DOĞRU DİSK KÜÇÜK ARAYÜZEY Siğil çemberini kırmayacak en büyük çaplı gravite diski en doğru disktir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

66 prufier işleminden sonra Clarifier işlemi daha iyi sep. verimi verir
prufier işleminden sonra Clarifier işlemi daha iyi sep. verimi verir. ÇÜNKÜ yakıt içerisinde fazla su olması durumunda clarifier işlemi verimsizdir. Geminin dalga etkisiyle dip tk., dinlenme tankı ve servis tankının dibinde biriken çamur ve ağır partikülleri karıştırması nedeniyle separetaörleri paralel çalıştırmak iyi değildir. Clarifier modunda gravite diski su çıkışını kapadığından su tahliyesi ancak slaç tahliyesi esnasında olabilir. Dolayısıyla yakıt içerisinde fazla miktarda su bulunduğunda su tamamen ayrıştırılamaz. Prof. Dr.Adnan PARLAK

67 DİSK SEÇİMİNİN ETKİSİ Büyüklük,m m 5-6 6-8 8-10 Giriş 16900 14100 6700
Doğru pozisyon Yanlış pozisyon Prof. Dr.Adnan PARLAK

68 ÇALIŞMA MODUNUN ETKİSİ
Büyüklük,m m %100 debide Giriş Çalışma modları -Seri -Paralel -tek Prof. Dr.Adnan PARLAK

69 ÇALIŞMA MODUNUN ETKİSİ
Prof. Dr.Adnan PARLAK

70 SEPERASYON VERİMİNİ ARTIRMAK İÇİN
Doğru ara yüzey için doğru gravite diski seçilmeli, Separatöre gönderilen yakıt debisi mümkün olduğunca düşük olmalı, Genel uygulamanın aksine her iki seperatörü seri olarak çalıştırmak gerekir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

71 Yüksek yoğunluklu yakıtların separasyonu
Ticari olarak satılan yakıtların yoğunluğunun 991 kg/m3 ün üzerine çıkması,klasik separatörlerin yerine clarifier ve prufier seperatörlerin işlevini aynı anda yapan, ECU kontrollü su çıkışı sensör kontrollü yeni tip separatörlerin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Böylece 1010 kg/m3 yoğunluğa kadar olan yakıtların seperasyonu mümkün olabilmektedir. ALCAP olarak adlandırılan Alfa Laval’ e ait yeni seperatörlerde yakıt girişi süreklidir. Seperatör Clarifier ve Prufier işlemini birlikte yürütmektedir. Su çıkışında bir su sensörü vardır. Slaç süresi CPU tarafından ayarlanmaktadır. Slaç süresinden önce su çıkışına su gelirse verimin düştüğünü anlar, yakıt miktarını ve slaç süresini ayarlar.Su çıkışını açar. Slaç zamanında ise su ve slaç birlikte atılır Prof. Dr.Adnan PARLAK

72 ALCAP SEPERATÖR Prof. Dr.Adnan PARLAK

73 Yakıt Numunesi Almak Numune alma
Yakıt alımı esnasında en az bir numune alınmalı mühürlenmeli ve satıcı firmaya tutanak imzalatılmalıdır. Numune yakıtın gerçek değerini gösterebilmesi için transfer borusundan ilk basma başlangıcı, ortası ve sonunda olmak üzere doldurulmalıdır. Numune analizi Yakıt alınan firmanın evrak üzerinde belirtmiş olduğu değerlerin laboratuar ortamında analiz edilmesi ile ağır yakıtın yoğunluk, viskozite, donma noktası gibi değerlerinin uygunluğu kontrol edilmelidir. Değerlerden sapma var ise seperatör ve optimal püskürtme için gerekli ön ısıtıcı sıcaklığı yanlış ayarlanacağından motor performans değerlerinde kötüleşme meydana gelebilir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

74 homojenleştiriciler Geleneksel sistemde, çamur ve suyun yakıt içerisinde aşırı miktarda bulunması durumunda Clarifier işlemi güçleşir. Bu olumsuzluğun etkisini azaltmak için seperatör çıkışına homojenleştiriciler konulmuştur: Homojenleştiriciler Amacı, Seperasyon sonrası devrede kalan su ve çamuru karıştırarak homojen bir yapı meydana getirmektir. Böylece motora ve yanmaya etkisi minimize edilmiş olmaktadır.Yakıt içerisindeki küçük abrazif partiküller burada çok küçük partiküllere ayrılmaktadır. Prof. Dr.Adnan PARLAK

75 Fuel Oil Sistemi Yüksek viskoziteli yakıtlarda ön ısıtmalı ve basınçlı tip bir yakıt sistemine gerek vardır. Bu sistemde yakıt dönüş hatlarının dahi sıcak olması gerekir. Yakıt besleme basıncının pompa girişinde yaklaşık 8 bar olması gerekir. Bu değer sirkülasyon pompası çıkışında 10 bar demektir C ön ısıtma sıcaklığında bile böylece gazlaşma ve kavitasyon etkisi elimine edilmiş olmaktadır. Doğru atomizasyon için yakıt ısıtma sıcaklığı belirtilen yakıt viskozitesine göre ayarlanmalıdır. Uygun olmayan bir sıcaklık yanmayı etkilediği gibi gömlek ve segmanlardaki aşınmanın artmasına ve egzoz valflerinin yuvalarının bozulmasına neden olur. Çok düşük yakıt sıcaklığı viskozitenin yükselmesine, damlacık çaplarının büyümesine, yanma veriminin kötüleşmesine, yakıt sisteminde ise aşırı mekanik gerilmelerin oluşmasına neden olur. Çoğu sistemlerde ısıtma buharla yapılmakta, çıkış sıcaklığı viskozite regülatörü vasıtasıyla yapılarak buhar miktarı kontrol edilmektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

76 Uygun viskozite ayarının yapılması
Viskozite ve sıcaklığa bağlı olarak motor girişindeki viskozite değeri tabloda görülmektedir. Tavsiye edilen vsikozite değeri cSt (50 0C) dir. Isıtıcının hızlı kirlenmesinin önüne geçmek için sıcaklığın 150 0C nin üzerine çıkarılmaması gerekir. Fig. 4: Viskozite dönüşüm tablosu Prof. Dr.Adnan PARLAK

77 Yakıt sistemleri Prof. Dr.Adnan PARLAK

78 Yakıt sistemleri TANKLAR POMPALAR FİLİTRELER SEPERATÖRLER ISITICILAR
VİSKOZİMETRE Prof. Dr.Adnan PARLAK

79 Dip Tank ve Yakıt transfer sistemleri
Prof. Dr.Adnan PARLAK

80 Prof. Dr.Adnan PARLAK

81 Prof. Dr.Adnan PARLAK

82 Prof. Dr.Adnan PARLAK

83 Prof. Dr.Adnan PARLAK

84 Yakıt sistemleri ANİMASYON Prof. Dr.Adnan PARLAK

85 Yeni Yakıt Enjeksiyon Sistemi
İlk hareket havası dağıtıcısı(distributors),egzoz valf tahrik mekanizması yoktur. Tüm kontroller WECS 9500 tarafından yapılmaktadır. Prof. Dr.Adnan PARLAK

86 KEM ŞAFTSIZ MAKİNELER-CRI COMMON RAIL INJECTION-1
Tüm çalışma koşullarında yanma odasındaki yanma proseslerinin optimizasyonu için büyük esneklik sağlamaktadır. Sistemin başlıca özellikleri, değişken püskürtme zamanı (VIT-Variable Injection Timing), püskürtülen yakıt miktarını ayarlama, değişken püskürtme basıncı ve değişken zamanlı egzoz valf kapama (VEC-Variable Exhaust Valve Closing). VEC ve VIT sistemlerinin karşılıklı değişimiyle tüm motor yükleri boyunca optimum püskürtme avansı ve sıkıştırma oranı artışı sağlanabilmektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK

87 KEM ŞAFTSIZ MAKİNELER-CRI COMMON RAIL INJECTION-2
Düşük yüklerde yüksek yanma basıncı sağlanırken, yüksek yüklerde ise aşırı pik basıncın önüne geçilebilmektedir. Common rail sistemi sayesinde yüksek püskürtme basıncına ulaşılabilir, bu düşük yüklerde bile iyi püskürtme karakteristiği sağlar. İs emisyonunda artma olmaksızın normal makinenin kararlı çalışabileceği devrin %10-12 altında çalıştırmak mümkün olabilmektedir. Bu boğaz geçişlerinde manevra esnekliği sağlar Prof. Dr.Adnan PARLAK

88 Püskürtme miktarını ayarlanması
Ön püskürtme Üçlü püskürtme Sıralı Püskürtme Şekil 2 Sulzer’ in RT-Flex modeli için geliştirdiği püskürtme modelleri Prof. Dr.Adnan PARLAK

89 Püskürtme miktarını ayarlanması
Ön püskürtmeli sistemde, ana püskürtme öncesi küçük miktardaki ön püskürtme yapılmaktadır. Üçlü püskürtme sisteminde(palslı püskürtme), bir çevrimde püskürtülecek miktarı ardışık üç ayrı püskürtme periyoduna bölünmektedir. Sıralı püskürtme sisteminde ise, silindirdeki üç enjektör farklı zamanlarda püskürtme yapmaktadır. Prof. Dr.Adnan PARLAK

90 2 veya 3 enjektör, yüksek hava hareketi Orta devirli :
Alçak devirli: 2 veya 3 enjektör, yüksek hava hareketi Orta devirli : Merkezi enjektör injector, hava hareketi yok Şekil 4: orta ve düşük devirli motorlarda püskürtme karakteristiklerinin durumu Düşük devirde, yüksek yanma verimi için ( yakıt ve havanın iyi karışması için) yüksek hava hareketlerine ve çoklu püskürtmeye ihtiyaç vardır!..

91 Sıvılarda Parçalanma Sıvıların parçalanması iç ve dış kuvvetlerin etkisi altında olmaktadır. Parçalanmada en önemli etkiyi atalet kuvvetleri ile viskoz kuvvetler arasındaki dengeyi tanımlayan Reynolds sayısı belirlemektedir. Re = (atalet kuvvetleri)/(viskoz kuvvetler)= u D /  = u D / Burada  =  /  (m2/s) olup kinematik viskozite olarak adlandırılır. Prof. Dr.Adnan PARLAK

92 Püskürtme başlangıcında ort
Püskürtme başlangıcında ort. damlacık çapı (Dd) üzerine etki eden parametreler σ yakıtın yüzey gerilmesi, g gaz yoğunluğu, vr gaz ve yakıt demeti arasındaki rölatif hız (Ortalama püskürtme hızı alınmıştır) C sabit, * en hızlı büyüyen dalganın boyutsuz dalga boyu. * boyutsuz sayı : ile ilişkilidir. Bu denklem, püskürtme hızına bağlı olarak, enjektör delik çapı, yakıt özellikleri,nozul Ln/dn oranı, silindir içi gaz yoğunluğunun damlacık çapı üzerine etkisini göstermektedir. Prof. Dr.Adnan PARLAK