Slayt 1 - yarbis - Yıldız Teknik Üniversitesi

advertisement
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
MOTORLAR-7 HAFTA İYM YANMA
Yrd.Doç.Dr. Alp Tekin ERGENÇ
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
• İçten yanmalı motorlarda yanma olayı 0,002 - 0,004
saniye gibi çok kısa sürede gaz fazında gerçekleşen
karmaşık fizikokimyasal prosestir.
• Bu kısa sürede yanmanın oluşumu ve gelişimi için yakıt
buharı hava ile çok iyi karışmış olması gerekir =
HOMOJEN
• Bu zorlukların temelindeki sorun moleküler difüzyonu
dur. (Hem havanın hem de yakıtın moleküler
difuzyonunu tamamlaması için gerekli olan süre oldukça
uzundur.)
• Bu sürenin kısaltılabilmesi için moleküler difuziyon bir
türbülans difuziyonu ile desteklenmesi gerekir.
.
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
• Otto motorlarında karışımın homojenliği oluşturulacak
türbülansın fonksiyonudur.
• Diesel motorlarında bu durum daha da zordur çünkü
karışımın oluşumu ve yanma olayı aynı anda meydana
gelmektedir.
• Püskürtme sonucu yakıt demetini oluşturan damlacıkları
ve havadan oluşan karışım homojen değildir ve
yanmanın oluşması için yakıtın ısınıp buharlaşması
gerekir.
• Diesel motorlarında homojen karışım oluşturmak daha
zordur.
• Homojen karışımların yanma hızları homojen olmayan
karışımlardan daha yüksektir.
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
• Homojen karışımlar yanmalarını daha kısa sürede
tamamlarlar ve bu nedenle otto motorların devir sayıları
dizel motorlarına göre daha yüksektir.
• Karışımın hazırlanmasındaki zorlukların yanı sıra yanma
( oksitlenme) reaksiyonun karmaşık karakteri de ayrı bir
sorundur.
• Oksitlenmenin zincir reaksiyonlar şeklinde oluştuğu
Semenov tarafından açıklanmış ve bu zincir
reaksiyonlar teorisi yardımı ile motorlardaki yanmaya
yönelik birçok olay açıklanabilmiştir.
• Bu teoriye göre yakıt oksitlenmesi birbirini takip eden
kesintisiz reaksiyonlardan oluşmakta ve bu esnada
birbirinden farklı radikaller, atomik gazlar, valans bağları
tamamlanmamış gibi bir çok ara ürün oluşmaktadır.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
• Görünür yanmadan önce birtakım ön reaksiyonlar oluşmakta
ve aktif oksijen molekülleri hidrokarbon moleküllerine belirli
bir şekilde bağlanarak ön oksitlenmiş molekülleri oluşturur.
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
Bu ara ürünlerin oluşum mekanizması şu şekilde açıklanmaktadır;
• Ön reaksiyonların ilerlemesi ile ön oksitlenmiş molekül
konsantrasyonu belirli bir kritik değere ulaşınca , bu
moleküller parçalanarak yeni aktif atom ve radikalleri
oluşturur.
• Bu şekilde artan aktif merkez sayısına bağlı olarak ön
reaksiyon hızı artar. Fakat gerçek motor çalışma koşullarında
ve motorlarda kullanılan karmaşık molekül yapısındaki
yakıtların yanma mekanizmasını açıklamak tam olarak hala
mümkün olamamıştır.
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Örneğin hidrojenin yanması şu şekilde olduğu kabul edilir;
• Yüksek sıcaklığın etkisi ile hidrojen molekülü
disosasiyona uğramakta ve iki aktif hidrojen atomu
oluşmaktadır. (2H)
2H + 2 O2 = 2OH + 2O
• Bu atomik hidrojenler oksijen molekülü ile reaksiyona
girerek dört adet ( iki adet hidroksil radikali ve iki adet
atomik oksijen) yeni aktif merkez oluşturur ve yeni
moleküllerin reaksiyona girmesi sonucu reaksiyon
ilerlemiş olur.
2OH + H2 = 2H2O + 2H
2O + 2H2 = 2OH + 2H
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
Bu yeni altı adet (iki adet hidroksil radikali ve dört adet
atomik hidrojen) aktif merkez şu şekilde reaksiyona girer:
2OH + 2H2 = H2O + 2H
4H + 4O2 = 4OH + 4O
• Motor çalışma koşullarında yanma odasında bu zincir
reaksiyonların ilerlemesi,hızlanması ve dallanması
durabilir veya yenilenebilir. Bunun en önemli nedeni aktif
merkezleri oluşturan moleküller, radikaller ve atomlar
yanma odası cidarlarına veya başka inert gaz molekülleri
çarpışmaları sonucu enerji fazlalıklarını kaybetmeleridir
• Deneysel çalışmalar göstermiştir ki karışım sıcaklığın
zincir reaksiyon hızı üzerindeki etkisi karışım basıncına
göre daha fazladır.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
KENDİ KENDİNE TUTUŞMA- TUTUŞMA VEYA YANMA GECİKMESİ.
• Diesel motorlarında sıkıştırma
sonucu basıncı ve sıcaklığı
artan hava ortamına püskürtülen
yakıt ancak bazı fiziksel ve
kimyasal
proseslerin
oluşmasından
sonra
kendi
kendine tutuşur.
• Yakıtın
yanma
odasına
girmesinden alevli yanmanın
oluşmasına kadar geçen süreye
tutuşmanın hazırlık evresi veya
tutuşma gecikmesi TG) denir.
• Fiziksel prosesler için gerekli süre ( fiz T ) ‘e fiziksel
tutuşma gecikmesi, kimyasal prosesler için gerekli süre (
kim T ) ‘e kimyasal tutuşma gecikmesi denir.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
KENDİ KENDİNE TUTUŞMA- TUTUŞMA VEYA YANMA GECİKMESİ.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
KENDİ KENDİNE TUTUŞMA- TUTUŞMA VEYA YANMA GECİKMESİ.
• Yakıt damlasının ısınması, buharlaşması ve yakıt
buharının kendi kendine tutuşma sıcaklığına kadar
ısınması fiziksel tutuşma gecikmesi süresinde gerçekleşir.
Özellikle ağır dizel yakıtların kullanılması durumunda
fiziksel tutuşma gecikmesi , tutuşma gecikmesi süresinin
büyük kısmını oluşturur.
• Diesel motorlarında fiziksel tutuşma gecikmesi süresini
kısaltmak için yakıt çok küçük meme delikleri olan
enjektörler kullanılarak çok yüksek basınçla yanma
odasına püskürtülür.
• Damlacık çapları küçüldükçe birim hacim başına düşen
yüzey alanı artar ve yakıt damlacığın ısınma ve
buharlaşma süresi kısalır.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
• Damlanın buharlaşma hızı büyük oranda damla ve sıcak
hava arasındaki bağıl hızdan da etkilenmektedir.
• Çok küçük çaptaki yakıt damlaların yüksek basınçlı hava
ortamında hızları çok çabuk düşmekte ve yakıt damlası ile
hava arasındaki bağıl hız kısa bir süre sonra sıfır
olmaktadır.
• Yanma odasında oluşturulan türbülansın etkisi ile
damlacık yüzeyınde oluşan yakıt buharı uzaklaşır ve
sıkıştırılmış hava ortamındadağılarak karışım oluşma hızı
artar.
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Diesel motorlarında püskürtme
buharlaşma ve
karışım
oluşumu olayları ayni anda
olmaktadırlar ve bu nedenle
yanma odasındaki karışım
homojen değildir.
Yanma
odasının
bazı
bölgelerinde çok zengin, bazı
bölgelerde ise çok fakir yakıt
hava karışımı oluşur.
Diesel.flv.flv
injection.mpg
Dizel motorlarda yanma prosesin normal olabilmesi için karışımın
kontrollü bir şekilde oluşturulması gerekir. Karışım oluşumu ile alevli
(görünür) yanma ayni anda oluşmalı, aksi durumda yanma patlamalı
bir karakterde gerçekleşir bunun sonucunda basınç artma hızı artar ve
motor sert çalışır.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
•Fiziksel tutuşma gecikmesi süresini ( fiz T ) azaltmanın en etkili yolu
damlacık çaplarını minimuma indirmek sureti ile ve damlacık sayısını
artırmak(Aşırı doldurma destekli), veya sıkıştırılmış havanın sıcaklığını
arttırarak yani motor sıkıştırma oranını arttırmaktır.
• Kimyasal kendi kendine tutuşma gecikmesi yakıt moleküllerin yapısı
ve özelliklerinden,yani yakıt moleküllerin önoksitlenmeye karşı
eylimlerinden büyük oranda etkilenir.
• Örneğin normal parafinik hidrokarbonlarda en kısa kim T süresi
gözlenirken aromatik hidrokarbonlarda en uzundur.
• Dizel motorlarında kimyasal tutuşma gecikmesi
süresinin mümkün olduğu kadar kısa olması istenir ,
bu nedenle yakıtın ön oksitlenme reaksiyonları
arttıran organik oksitler , eterli bileşenler ve nitratlar
gibi bazı bileşenler yakıta ilave edilirler.
• Otto motorlarında ise tam tersi olarak, yakıtın ön
oksitlenmesini yavaşlatan katıklar kullanılarak yakıtın
kendi kendine tutuşması zorlaştırılmaktadır.
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
• Fiziksel tutuşma gecikmesi süresince
basınçta bir değişiklik olmadığı buna
karşın kimyasal tutuşma gecikmesi
esnasında ise basınçta küçük bir artış
olmaktadır
• Buji ateşlemeli motorlarında homojen
olan yakıt-hava karışımı kıvılcımın
oluşması ilehemen tutuşmaz.
• Yakıtın tutuşması için çok kısada olsa bir
hazırlık süresine gereksinim vardır.
• Bu süreye yanma gecikmesi diyebiliriz.
• Otto motorlarında yanma gecikmesi kıvılcım oluşmasından silindir
basıncının hızlı artmaya başlamasına kadar geçen süre olarak
tanımlanır.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Yanma hızına etki eden faktörler.
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
Hava fazlalık katsayısı λ ’nın etkisi:
•0,90 – 0,95 değerlerinde yanma hızı
maksimum değerine ulaşır. Karışımın
daha fazla zenginleşmesi veya
fakirleşmesi halinde ise yanma hızı
düşer.
•Çok zengin veya çok fakir karışımlarda
yanma meydana gelmez ki buna yanma
sınırı denir.
• Kıvılcım ateşlemeli motorlarda λ = 1,05 – 1,1
değerlerinde en iyi çalışma verimi elde edilir.
• Çok fakir karışımların yanma hızları çok düşük
olduğundan yanma egzoz borusunda da devam edebilir.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
Motor devir sayısı n’nın etkisi:
Yanma hızı motor devir sayısı artışına
bağlı olarak artar. Artan motor devir
sayısı silindir içersindeki hava
hareketlerinin artışına bağlı olarak
yanma hızıda artar.
Sıkıştırma oranın etkisi:
• Sıkıştırma
oranı
artması
ile
sıkıştırma sonu sıcaklıklar yükselir
ve bunun sonucunda yanma hızı
artar.
• Yanma hızı artışına bağlı olarak
basınçta daha hızlı yükselir.
İçten Yanmalı Motorlarda Yanma
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
Tutuşma Gecikmesine Etki Eden Faktörler:
•
Püskürtme Basıncı
TG
•
Püskürtme Avansı
TG
•
Püskürtme Faz adedi
•
Damlacık çapı
•
Silindir içi sıcaklık
•
Aşırı doldurma- TG
•
Uçucu bileşik ilavesi TG
•
Parafinik yapyı TG
TG
TG
TG
Yıldız Teknik Üniversitesi
Makina Müh. Bölümü
Tasarımın büyüğü küçüğü YOKTUR
ÖNEMLİ OLAN POZİTİF FAYDADIR
Yıldız Teknik Üniversitesi
Makina Müh. Bölümü
Bir Yıldızlının sağ kolu gene bir YILDIZLIDIR
Dostluk ortak değer ve ortak amaçla başlar
Makina Müh. Bölümü
Yıldız Teknik Üniversitesi
Yıldız Teknik Üniversitesi
Makina Müh. Bölümü
Bazı şeyler yalnız ama yalnız merakla başlar
Download
Random flashcards
Merhaba

2 Cards oauth2_google_861773e1-0890-4522-834a-6a5babb58e76

321işletme

2 Cards oldcity

KALPTE İLETİM NOKTALARI

3 Cards oauth2_google_cfd2531f-f18a-45fd-9d97-afe31596ce7b

Terimler

2 Cards oauth2_google_ef32970e-e5f9-4595-9abe-394e9f6bc8d9

asd

2 Cards oauth2_google_9d5f59ca-def3-4a5d-af49-e66040ecd5ff

Create flashcards