MutluTEKİR
Aktif
Bir yakıtın C/H oranının düşüklüğü daha temiz yanmasının bir ölçüsüdür. Çünkü karbon hem is oluşumu hem de CO oluşumu için temel elementtir.
Yakıtın moleküler ağırlığı özellikle gaz yakıtlar için çok önemlidir. Ancak bunu ısıl değerlerinden ayrı değerlendirmek yanıltıcı olabilir. Isıl değerleri aynı iki yakıttan moleküler ağırlığı daha fazla olan gaz yakıt aynı motor hacminde daha yüksek volümetrik verim sağlar. Motor devri de aynı ise bu daha fazla güç demektir. Silindir dışında karışım halinde sıvı yakıtları da gaz yakıt gibi bu değerlerimeye katabiliriz. Mesela benzin ile LPG’nin ısıl değerleri birbirilerine çok yakındır. Ancak benzinin moleküler ağırlığı daha fazla olduğundan, benzinli otomobillerde volümetrik verim daha yüksektir; ve aynı hacim ve aynı devirde daha fazla güç üretirler. Buna karşılık hidrojenin moleküler ağırlığı diğerlerine kıyasla çok küçüktür. Bu da volümetrik verimin çok olması demektir. Ama ısıl değeri o kadar yüksektir ki; bu, volümetrik verim zaafının etkisini en aza indirir ve aynı hacim ve devirde güç daha olmakla birlikte moleküler ağırlık veya volümetrik verim nispetinde düşük olmaz.
Bir yakıtın gaz fazındaki özgül ağırlığı, moleküler ağırlığı ile aynı önemli haizdir. Ancak sıvı olarak özgül ağırlık farklıdır. Çünkü bütün gazların bir birim molekülü gaz fazında aynı hacmi kaplar, ama bu bir birim molekül sıvılaştırıldığında farklı yakıtlar için farklı hacim kaplar. O zaman gaz fazındaki özgül ağırlığın önemi yukarıda moleküler ağırlık bahsinde olduğu gibidir. Ancak sıvı fazında moleküler ağırlık için şu söylenebilir ki, aynı ısıl değere sahip yakıtlarda bu değer ne kadar fazla ise, bir depo yakıtta o kadar fazla enerji depolayabilir, dolayısıyla bir depo yakıtla o kadar uzun mesafe gidebiliriz.
Isıl değer ne kadar yüksek olursa olsun, aracınızda taşıdığınız aynı hacim veya ağırlıktaki yakıtla o kadar daha fazla mesafe kat edebilirsiniz. Yakıtın sahip olduğu ısıl değerin yüksek olması taşıtta kullanılacak depo hacminin ve ağırlığının küçülmesini sağlayacaktır. Aşağıdaki tabloda 75 litre benzinle aynı ısıl değere sahip alternatif yakıtların kütlesel ve hacimsel olarak karşılaştırılması görülmektedir.
Tablodaki değerler incelendiğinde günümüzde kullanılan benzine alternatif olarak içten yanmalı motorlarda kullanılabilecek yakıtlardan etanolün en iyi sonucu verdiği görülür.
Stokyometrik karışımı referans alarak tanımlayacağımız bi H/Y oranı, aynı hacimdeki motora depolayabileceğimiz gaz fazındaki hava-yakıt karışımı içerisindeki gaz yakıt hacmi veya gaz yakıt kütlesi oranını ifade eder. Bu özelliği de tek başına izah etmek anlamsızdır. Tutuşma sınırları ile bir arada düşünmek gerekir. Problemsiz bir şekilde tutuşmak ve verimli yanmak kaydıyla H/Y oranının kütlesel olarak en düşük (yakıt fazla), hacimsel olarak en büyük (volümetrik verim en fazla) olması istenir. Tabi bu karşılaştırmanın silindir içerisine püskürtmeli motorlar için bir anlamı yoktur. Gaz yakıtlı veya dışarıda karışımlı sıvı yakıtlı motorlar için anlamlıdır. Eğer silindir içerisine püskürtmeli motorlar söz konusu ise yakıtın buharlaşması bakımından volümetrik verim söz konusu olmaz, ama (verim x Y/H) değerini en yüksek tutacak ve tutuşma problemi oluşturmayacak H/Y değerleri arzu edilir.
Karışımın ısıl değeri önceden bahsettiklerimiz özelliklerin hepsini içeren anlamlı bir büyüklüktür. Yukarıdaki özelliklerin hepsinde sonuç aynı adrese gider: birim motor hacmindeki buhar fazındaki hava-yakıt karışımında ne kadar ısıl enerji depolayabilmişiz. İşte bu değerin problemsiz bir tutuşma ve mümkün olan en yüksek verim değerlerinden yanmak kaydıyla en yüksek olması istenir.
Yanma sonucu oluşan silindir basıncının yüksek olması istenir. Bunda yanma ürünlerinin molekül sayılarının fazlalığı önemli yer tutar. Bunun bir ölçüsü de Mol[SUB]ürünler[/SUB]/Mol[SUB]reaktantlar[/SUB] değeridir. Yüksek olması istenir.
Buharlaşma ısısının düşük olması ilk çalışma ve soğuk havalarda çalışma performansının iyi olması ve daha homojen bir karışım için daha elverişli olması bakımından istenen bir özelliktir: Buna karşılık yangın emniyeti, yüksek sıcaklıkarda tank basıncının yüksek olması ve buhar tıkacına sebep olma gibi istenmeyen yönleri de vardır.
Tutuşma sınırları ile kast edilen bir yakıt-hava karışımının tutuşabileceği en düşük ve en yüksek H/Y oranlarıdır. Bu değerler arılığı ne kadar geniş ise, yani yakıt çok fakir ve çok zengin karışım oranlarında tutuşma kabiliyetine sahip bir yakıt ise, bu; tutuşma bakımından o kadar iyi, ancak yangın güvenliği bakımından o kadar riskli bir yakıt demektir.
Bir yakıtın laminer alev hızı ne kadar yüksek ise, yanmanın tamamlanması için geçen süre o kadar az demektir. O zaman motoru daha düşük bir avansla çalıştırmak mümkündür. Yani ideal motora daha yakın, verimi daha yüksek olur.
Adyabatik alev sıcaklığı özellikle alev cephesine yakın bölgede oluşabilecek ortam sıcaklığının bir ölçüsüdür. Yüksek olması termodinamik verim bakımından iyi ise de yanma verimi, ısı kayıpları ve emisyonlar bakımından bazı olumsuzluklar oluşturabilir.
Yakıt ile havanın çok hızlı ve etkin bir biçimde karışması istenir. Bunun en önemli ölçütü difüzyon katsayısıdır. Doğal olarak yüksek olması arzu edilir. Ancak çok yüksek değerlerde olursa bazı sızdırmazlık veya “difüzyon kaçağı” problemleri yaşanabilir.
Günümüzde sıvılaştırılmış gaz yakıtların kullanımı oldukça hızlı yaygınlaşmaktadır. Ancak gaz yakıtların sıvılaştırılmasının, güvenlik bakımından atmosferik basınç ve sıcaklık değerlerine mümkün mertebe yakın değerlerde olması istenir. Belli bir basınç değerinde kaynama noktası ne kadar düşükse sıvılaştırma o kadar zor demektir.
Donma noktası özellikle sıvı yakıtların soğuk havalarda problem oluşturma riskini ifade eder. Mümkün mertebe düşük bir sıcaklık olması arzu edilir.
Buji ile ateşlemeli motorlarda, vuruntu riskinin az olması için kendi kendine tutuşma kabiliyetinin düşük, kendiliğinden ateşlemeli motorlarda ise yüksek olması istenir. O halde buji ile ateşlemeli motorlarda yüksek, kendiliğinden ateşlemeli motorlarda ise düşük kendi kendine tutuşma sıcaklığı arzu edilir. Keza önceki kısımlarda detayları verildiği üzere, oktan sayısı yakıtların vuruntu mukavemetinin tipik bir ölçüsüdür. Buji ateşlemeli motorlarda yüksek olması arzu edilir. Kendi kendine tutuşma sıcaklığı ve oktan sayısı yüksek olursa vuruntu ihtimali olmaksızın sıkıştırma oranını ve dolayısıyla motorun verimini arttırabiliriz.
Alıntı: Motor Termodinamiği
Yakıtın moleküler ağırlığı özellikle gaz yakıtlar için çok önemlidir. Ancak bunu ısıl değerlerinden ayrı değerlendirmek yanıltıcı olabilir. Isıl değerleri aynı iki yakıttan moleküler ağırlığı daha fazla olan gaz yakıt aynı motor hacminde daha yüksek volümetrik verim sağlar. Motor devri de aynı ise bu daha fazla güç demektir. Silindir dışında karışım halinde sıvı yakıtları da gaz yakıt gibi bu değerlerimeye katabiliriz. Mesela benzin ile LPG’nin ısıl değerleri birbirilerine çok yakındır. Ancak benzinin moleküler ağırlığı daha fazla olduğundan, benzinli otomobillerde volümetrik verim daha yüksektir; ve aynı hacim ve aynı devirde daha fazla güç üretirler. Buna karşılık hidrojenin moleküler ağırlığı diğerlerine kıyasla çok küçüktür. Bu da volümetrik verimin çok olması demektir. Ama ısıl değeri o kadar yüksektir ki; bu, volümetrik verim zaafının etkisini en aza indirir ve aynı hacim ve devirde güç daha olmakla birlikte moleküler ağırlık veya volümetrik verim nispetinde düşük olmaz.
Bir yakıtın gaz fazındaki özgül ağırlığı, moleküler ağırlığı ile aynı önemli haizdir. Ancak sıvı olarak özgül ağırlık farklıdır. Çünkü bütün gazların bir birim molekülü gaz fazında aynı hacmi kaplar, ama bu bir birim molekül sıvılaştırıldığında farklı yakıtlar için farklı hacim kaplar. O zaman gaz fazındaki özgül ağırlığın önemi yukarıda moleküler ağırlık bahsinde olduğu gibidir. Ancak sıvı fazında moleküler ağırlık için şu söylenebilir ki, aynı ısıl değere sahip yakıtlarda bu değer ne kadar fazla ise, bir depo yakıtta o kadar fazla enerji depolayabilir, dolayısıyla bir depo yakıtla o kadar uzun mesafe gidebiliriz.
Isıl değer ne kadar yüksek olursa olsun, aracınızda taşıdığınız aynı hacim veya ağırlıktaki yakıtla o kadar daha fazla mesafe kat edebilirsiniz. Yakıtın sahip olduğu ısıl değerin yüksek olması taşıtta kullanılacak depo hacminin ve ağırlığının küçülmesini sağlayacaktır. Aşağıdaki tabloda 75 litre benzinle aynı ısıl değere sahip alternatif yakıtların kütlesel ve hacimsel olarak karşılaştırılması görülmektedir.
Tablodaki değerler incelendiğinde günümüzde kullanılan benzine alternatif olarak içten yanmalı motorlarda kullanılabilecek yakıtlardan etanolün en iyi sonucu verdiği görülür.
Stokyometrik karışımı referans alarak tanımlayacağımız bi H/Y oranı, aynı hacimdeki motora depolayabileceğimiz gaz fazındaki hava-yakıt karışımı içerisindeki gaz yakıt hacmi veya gaz yakıt kütlesi oranını ifade eder. Bu özelliği de tek başına izah etmek anlamsızdır. Tutuşma sınırları ile bir arada düşünmek gerekir. Problemsiz bir şekilde tutuşmak ve verimli yanmak kaydıyla H/Y oranının kütlesel olarak en düşük (yakıt fazla), hacimsel olarak en büyük (volümetrik verim en fazla) olması istenir. Tabi bu karşılaştırmanın silindir içerisine püskürtmeli motorlar için bir anlamı yoktur. Gaz yakıtlı veya dışarıda karışımlı sıvı yakıtlı motorlar için anlamlıdır. Eğer silindir içerisine püskürtmeli motorlar söz konusu ise yakıtın buharlaşması bakımından volümetrik verim söz konusu olmaz, ama (verim x Y/H) değerini en yüksek tutacak ve tutuşma problemi oluşturmayacak H/Y değerleri arzu edilir.
Karışımın ısıl değeri önceden bahsettiklerimiz özelliklerin hepsini içeren anlamlı bir büyüklüktür. Yukarıdaki özelliklerin hepsinde sonuç aynı adrese gider: birim motor hacmindeki buhar fazındaki hava-yakıt karışımında ne kadar ısıl enerji depolayabilmişiz. İşte bu değerin problemsiz bir tutuşma ve mümkün olan en yüksek verim değerlerinden yanmak kaydıyla en yüksek olması istenir.
Yanma sonucu oluşan silindir basıncının yüksek olması istenir. Bunda yanma ürünlerinin molekül sayılarının fazlalığı önemli yer tutar. Bunun bir ölçüsü de Mol[SUB]ürünler[/SUB]/Mol[SUB]reaktantlar[/SUB] değeridir. Yüksek olması istenir.
Buharlaşma ısısının düşük olması ilk çalışma ve soğuk havalarda çalışma performansının iyi olması ve daha homojen bir karışım için daha elverişli olması bakımından istenen bir özelliktir: Buna karşılık yangın emniyeti, yüksek sıcaklıkarda tank basıncının yüksek olması ve buhar tıkacına sebep olma gibi istenmeyen yönleri de vardır.
Tutuşma sınırları ile kast edilen bir yakıt-hava karışımının tutuşabileceği en düşük ve en yüksek H/Y oranlarıdır. Bu değerler arılığı ne kadar geniş ise, yani yakıt çok fakir ve çok zengin karışım oranlarında tutuşma kabiliyetine sahip bir yakıt ise, bu; tutuşma bakımından o kadar iyi, ancak yangın güvenliği bakımından o kadar riskli bir yakıt demektir.
Bir yakıtın laminer alev hızı ne kadar yüksek ise, yanmanın tamamlanması için geçen süre o kadar az demektir. O zaman motoru daha düşük bir avansla çalıştırmak mümkündür. Yani ideal motora daha yakın, verimi daha yüksek olur.
Adyabatik alev sıcaklığı özellikle alev cephesine yakın bölgede oluşabilecek ortam sıcaklığının bir ölçüsüdür. Yüksek olması termodinamik verim bakımından iyi ise de yanma verimi, ısı kayıpları ve emisyonlar bakımından bazı olumsuzluklar oluşturabilir.
Yakıt ile havanın çok hızlı ve etkin bir biçimde karışması istenir. Bunun en önemli ölçütü difüzyon katsayısıdır. Doğal olarak yüksek olması arzu edilir. Ancak çok yüksek değerlerde olursa bazı sızdırmazlık veya “difüzyon kaçağı” problemleri yaşanabilir.
Günümüzde sıvılaştırılmış gaz yakıtların kullanımı oldukça hızlı yaygınlaşmaktadır. Ancak gaz yakıtların sıvılaştırılmasının, güvenlik bakımından atmosferik basınç ve sıcaklık değerlerine mümkün mertebe yakın değerlerde olması istenir. Belli bir basınç değerinde kaynama noktası ne kadar düşükse sıvılaştırma o kadar zor demektir.
Donma noktası özellikle sıvı yakıtların soğuk havalarda problem oluşturma riskini ifade eder. Mümkün mertebe düşük bir sıcaklık olması arzu edilir.
Buji ile ateşlemeli motorlarda, vuruntu riskinin az olması için kendi kendine tutuşma kabiliyetinin düşük, kendiliğinden ateşlemeli motorlarda ise yüksek olması istenir. O halde buji ile ateşlemeli motorlarda yüksek, kendiliğinden ateşlemeli motorlarda ise düşük kendi kendine tutuşma sıcaklığı arzu edilir. Keza önceki kısımlarda detayları verildiği üzere, oktan sayısı yakıtların vuruntu mukavemetinin tipik bir ölçüsüdür. Buji ateşlemeli motorlarda yüksek olması arzu edilir. Kendi kendine tutuşma sıcaklığı ve oktan sayısı yüksek olursa vuruntu ihtimali olmaksızın sıkıştırma oranını ve dolayısıyla motorun verimini arttırabiliriz.
Alıntı: Motor Termodinamiği
Son düzenleme:
