Buji ateşlemeli motor çevrimine ekserji analizinin uygulanması

Abstract

Bu çalışmada, iki farklı termodinamik çevrim modeli kullanılarak buji ateşlemeli motor çevrimine ekserji analizinin uygulanması teorik olarak incelenmektedir. Bu amaçla, sıkıştırma, yanma ve genişleme süreçlerini kapsayan ve Ferguson tarafından sunulmuş olan termodinamik çevrim modeli, önce üzerinde uyarlamalar yapılarak daha sonra sanki boyutlu model şekline dönüştürülerek kullanılmıştır. Çevrim modelinde emme ve egzoz işlemleri basit bir yöntemle hesaplanmıştır. Ferguson modelinde yanma işlemi kosinüs yanma bağıntısı olarak bilinen ampirik bir bağıntıyla modellenmiş, sanki boyutlu modelde ise yanma işleminin modellenmesi için daha gerçekçi yaklaşımlar içeren türbülanslı alev yayılması yaklaşımı kullanılmıştır. Ekserji analizini gerçekleştirmek için her iki çevrim modeline termodinamiğin ikinci kanunu ile ilgili yaklaşımlar uygulanmıştır. Ekserji analizinde, ısıyla transfer edilen ekserji, işle transfer edilen ekserji, tersinmezlikler, termomekanik ekserji, yakıtın kimyasal ekserjisi ve toplam ekserji gibi ekserji bileşenleri hesaplanmıştır. Çalışmada, buji konumu, sıkıştırma oranı gibi tasarım özelliklerin, yakıt-hava ekivalans oranı, ateşleme avansı, devir sayısı, artık gazlar oranı gibi işletme özelliklerinin yanı sıra benzin, doğalgaz, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG), metanol ve etanol gibi farklı yakıtların ekserji bileşenleri ve tersinmezlikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca yakıt ekserjisinin, ekserji bileşenleri arasında dağılımı hesaplanmış ve incelenen parametrelerin optimum değerlerini belirlemek amacıyla birinci ve ikinci kanun verimleri hesaplanmıştır. Çalışmadan elde edilen sonuçlar incelenen tasarım ve işletme parametrelerinin ve alternatif yakıtların kullanılmasının ekserji terimlerinin değişimini önemli ölçüde etkilediğini göstermektedir.