Çok Supaplı Yüksek Süratli Gemi Dizel Motorlarının İkinci Kanun Analizi

Abstract

Dizel makinaları 1900’lü yıllardan başlayarak çok büyük teknik gelişmelergöstermiştir ve bugünün dünyasında endüstri ve taşımacılık başta olmak üzere birçokalanda güç kaynağı olarak kullanılmaktadır. Özellikle son yıllarda artan ve dünyanıngeleceğini tehdit eden atmosferik sera gazları emisyonunun artması ve küresel ısınmagibi problemler ile karşı karşıya kalan insanoğlu, bu makinaların tasarımında güç veboyut gibi kıstasların yanı sıra özellikle çevreye bırakılan atık ısı ve egzost gazlarınıniçeriğini de göz önünde bulundurmak zorunda kalmıştır. Bunun neticesinde makinetasarımlarının bir çoğunda maksimum faydalı işin elde edilebilmesi için entropiüretiminin en aza indirilmesi ve ikinci kanun analizinin yapılması önem arzetmektedir. Bu düşünceden hareketle, bu çalışmada da bu konuda daha önce yapılmış olançalışmalar incelenmiş olup bunlar 2. Bölüm’de sunulmuştur. Çalışmada dizelmotorların emme ve egzost periyotlarında silindirlerde, turboşarjerde, emme veegzost manifoldlarında oluşan zamana bağlı gaz akımını, zamana ve mekana göresabit entropili olmayan akım modeli ile modelleyen bir bilgisayar programıkullanılmış (Bölüm 6) olup 3. Bölüm’de modelleme teorisi, 4.Bölüm’de silindir sınırkoşulu hakkında ayrıntılı bilgi verilmiştir. 5. Bölüm’de ise ikinci kanun analizineyönelik bilgiler verilmiştir. Bu çalışmada 4 supaplı 16 silindirli bir dizel makinanın (Bölüm 7), 8. Bölüm’debelirtildiği gibi öncelikle egzost ve emme supap sayıları değiştirilerek supapsayısının entropi üretimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Daha sonra çok supaplı bumakinada sıkıştırma oranının, strok boyunun, silindir çapının, motor hızının, emmemanifoldu basınç ve sıcaklığı ile yakıt ısıl değerinin entropi üretimi üzerindekietkileri incelenmiştir. Yapılan tüm parametre çalışmalarına ait grafikler Ek’lerdesunulmuştur.

Diesel engines have shown great technical developments since 1900, and in today’sworld they are used as a power source in many fields such as industry andtransporting. Especially, humans are exposed to pollution and global warming whichhave threatened the future of the world in recent years. Because of these threats, inthe design of these engines, engineers have to consider heat losses and exhaust gases,which are released in the environment, besides power and dimension criterions. As aresult of this, in order to produce the maximum useful work in the design of allengines, it is very important to reduce entropy generation and it is necessary to applythe second law analysis. As a consequence of this, in this work, the previous studies related to this topic havebeen reported in chapter 2. In this work, a computer software program has been usedwhich simulates the time dependent flow during the intake and exhaust phases at theturbocharger, intake and exhaust manifolds and the cylinders based on nonhomentropicflow model (chapter 6). The theory of modelling has been maintained inchapter 3, and the detailed information about the cylinder boundary condition hasbeen given in chapter 4, and the second law analysis has been explained in chapter 5. In this work, as it is described in chapter 8, while changing the number of exhaustand intake valves, the effects on entropy generation of the valve number of a dizelengine with four valves and sixteen cylinders (chapter 7) have been carefullyexamined . After that, in this engine with multi valves, the effects of compressionratio, strok length, cylinder diameter, engine speed, the pressure and temperature ofair manifold and fuel calorific value on entropy generation have been studied. Graphswhich belong to parameter studies have been represented in appendixes.