Search

Thermal insulation is very important issue in many industrial applications and different materials are preferred to satisfy the thermal insulation depending on the applications. One of the most important properties of the thermal insulation materials is low thermal conductivity. In addition, the cost of the material is another important factor. Among the thermal insulation materials, rigid polyurethane foams are used in automotive, transportation and building sectors due to lower thermal conductivity. Although the thermal conductivity of the rigid polyurethane foam is lower than those of many other thermal insulation materials, other thermal insulation materials may be preferred in some applications due to their lower costs. Therefore, different natural inorganic minerals have been added as fillers into the foams, mainly to reduce raw materials costs. In this study, kaolin, which is a cheap natural inorganic mineral, was incorporated into rigid polyurethane foams in 5, 10 and 15 % in mass. Effects of kaolin addition on thermal decomposition and thermal conductivity of rigid polyurethane foams were investigated. The results revealed that the incorporations of kaolin into the foams slightly increased the thermal conductivities of the foams. However, it was found that kaolin addition enhanced the thermal stability of rigid polyurethane foams.&nbsp

In this study, an intumescent flame retardant composed of ammonium polyphosphate/pentaerythritol (2/1) was incorporated in rigid polyurethane foams in 5, 10 and 15 wt %. Effects of the intumescent flame retardant additions on the flame resistance and harmful emissions of the foams were investigated by using cone calorimeter tests. It was determined that the flame resistance of the foam was significantly increased with the addition of the intumescent flame retardant Furthermore, smoke, carbon monoxide and nitrogen monoxide emissions causing suffocation and poisoning were decreased in different ratios with the addition of the intumescent flame retardant. The addition of 15 wt % the intumescent flame retardant into rigid pofrurethane foam resulted in approximately 40 % decrease in the total heat released value and reduced the nitrogen monoxide emission to less than 9 ppm. In this content it was concluded that the intumescent flame retardant synthesized in this study can be preferred as an effective flame retardant material for rigid polyurethane foams due to ensuring better enhancement of flame resistance and harmful emissions.

In this study, nanoclay was incorporated into rigid polyurethane foams at different loadings, namely 5 wt. %, 10 wt. % and 15 wt. %, to enhance the fire resistance of the foams. In addition, an intumescent flame retardant composed of ammonium polyphosphate/pentaerythritol was additionally introduced to generate a synergistic positive effect on the fire resistance of the foams. The fire behaviour of the foams containing nanoclay with and without the intumescent flame retardant was investigated by using a cone calorimeter. The experimental results showed that the fire resistance of the rigid polyurethane foams could be enhanced with increasing the nanoclay loading in the foam. Furthermore, it was found that the nanoclay had a good synergistic effect with the intumescent flame retardant in the rigid polyurethane foams in terms of fire resistance. © 2019 University of Chemical Technology and Metallurgy.

Birçok üstün özelliklerindendolayı farklı endüstriyel alanlarda yaygın olarak kullanılan rijit poliüretanköpük malzemelerin en önemli zayıf özellikleri kolay tutuşma ve yanmalarıdır.Bu yüzden, rijit poliüretan köpük malzemelerin yanma direncinin arttırılmasıamacı ile farklı alev geciktiriciler ve dolgu maddeleri ilave edilmektedir. Buçalışmada, rijit poliüretan köpük malzemelerin yanma direncini artırmak amacıile çok yüksek oranda (% 98.3) baryum sülfat içeren barit, kütlesel bazda % 5,10 ve 15 oranlarında dolgu maddesi olarak ilave edilmiştir. Konik kalorimetreyanma testleri ile barit ilaveli poliüretan köpük malzemelerin zamana bağlı ısıyayılım hızları ve toplam ısı yayılım miktarları belirlenmiştir. Ayrıca, yanmasırasında oluşan zararlı emisyonlar olan is ve karbon monoksit oluşumları daincelenmiştir. % 5 barit ilavesi ile köpük malzemelerin yanma direncinde olumlubir değişiklik olmamakla birlikte, % 10 ve % 15 oranlarında barit ilavesi ileköpük malzemelerin ısı yayılım hızlarında, toplam ısı yayılım miktarlarında, isve karbon monoksit emisyonlarında azalmalar belirlenmiştir. Sonuç olarak; % 10ve 15 oranlarında barit ilavesinin rijit poliüretan köpük malzemelerin yanmadirençlerini belirli seviyede arttırdığı, bu çerçevede de yanma direnci dikkatealındığında baritin rijit poliüretan köpük malzemeler için dolgu maddesi olarakkullanılabileceği değerlendirilmiştir., Rigid polyurethane foams are widely used in different industrial applications due to their many superior properties. But these materials can easily ignite and burn. Therefore, different flame retardants and fillers are added into the rigid polyurethane foams to enhance the burning resistance. In this study, barite which contains very high amount (98.3 %) of barium sulfate was added up to 15 % in mass to increase the burning resistance of rigid polyurethane foams. The heat release rate and the total heat releases of the rigid polyurethane foams were obtained from cone calorimeter tests. The smoke and carbon monoxide emissions produced during the combustion were also examined. The addition of 5 % barite into the rigid polyurethane foam resulted in no positive effect on combustion behaviors of the foam, but additions of 10 and 15 % barite caused decreasing of heat release rate, total heat release and production of smoke and carbon monoxide. Consequently, 10 and 15 % barite additions increase the burning resistance of the rigid polyurethane foam at certain levels and at this perspective, barite can be used in rigid polyurethane foams as a filler in consideration of fire resistance.

Bu çalışmada, nanokalsit ve amonyum polifosfat / pentaeritritolden oluşan kabaran alev geciktirici madde rijit poliüretan köpüğe kütlece % 15 oranına kadar dolgu maddesi olarak ilave edilmiştir. Rijit poliüretan köpüğe nanokalsit ve kabaran alev geciktirici ilavesinin ısıl iletkenlik, ısıl bozunma ve UL 94 yatay yanma testi ile yanma direncine etkileri incelenmiştir. Ayrıca, üretimden sonra elli beş gün boyunca köpük malzemelerin ısı iletim katsayılarındaki değişimleri incelenmiştir. Nanokalsit ilavesi ısıl kararlılıkta ve ısıl iletkenlikte iyileşme yaptığı halde malzemenin yanma direncinin azalmasına sebep olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte, nanokalsit kabaran alev geciktirici ile birlikte köpük malzemeye ilave edildiğinde ısıl bozunma ve ısıl iletkenlikte dikkate değer bir problem olmadan köpük malzemenin yanma direnci artmaktadır. Nanokalsit / kabaran alev geciktirici ilaveli ve ilavesiz köpük malzemelerin ısıl iletkenlikleri zamanla artmaktadır, In this study, nanocalcite and intumescent flame retardant material composed of ammonium polyphosphate and pentaerythritol were filled in rigid polyurethane foams up to 15 % in mass. Effects of the nanocalcite and the intumescent flame retardant additions on the thermal conductivity, thermal degradation and the fire resistance of rigid polyurethane foams with UL 94 horizontal burning test were investigated. Also, the changes of thermal conductivity coefficients of the foams were examined during fifty five days after the production. It was found that although the nanocalcite addition enhances the thermal stability and the thermal conductivity of the foam, it results in decreasing the fire resistance of the rigid foams. However, if the nanocalcite is incorporated with the intumescent flame retardant into the foam, the fire resistance of the foams is enhanced without any significant problems in the thermal degradation and the thermal conductivity. The thermal conductivities of the foams with and without nanocalcite / the intumescent flame retardant increase with time

In this study, nanocalcite and intumescent flame retardant material composed of ammonium polyphosphate and pentaerythritol were filled in rigid polyurethane foams up to 15 % in mass. Effects of the nanocalcite and the intumescent flame retardant additions on the thermal conductivity, thermal degradation and the fire resistance of rigid polyurethane foams with UL 94 horizontal burning test were investigated. Also, the changes of thermal conductivity coefficients of the foams were examined during fifty five days after the production. It was found that although the nanocalcite addition enhances the thermal stability and the thermal conductivity of the foam, it results in decreasing the fire resistance of the rigid foams. However, if the nanocalcite is incorporated with the intumescent flame retardant into the foam, the fire resistance of the foams is enhanced without any significant problems in the thermal degradation and the thermal conductivity. The thermal conductivities of the foams with and without nanocalcite/the intumescent flame retardant increase with time. © 2015 TIBTD Printed in Turkey.

Diesel engine emissions can be improved by adding organic oxygenated compounds to the No. 2 diesel fuel. In this study, effects of 10 % and 15 % (in volume) ethanol addition to Diesel No. 2 on exhaust emissions from an indirect injection turbocharged diesel engine running at different engine speeds and loads were investigated. Experimental results showed that the ethanol addition reduced CO, soot and SO2 emissions, although it caused some increase in NOx emission and some power reductions due to lower heating value of ethanol. Improvements on emissions were more significant at full load rather than at partial loads., Organik oksijenli bileşiklerin Dizel No.2 yakıtı ile karıştırılarak kullanılması ile dizel motor emisyonlarında olumlu iyileşmeler olmaktadır. Bu çalışmada Dizel No.2 yakıtına % 10 ve % 15 hacimsel oranlarında etanol karıştırılarak farklı motor dönme sayılarında ve yüklerinde çalışan bir ön yanma odalı turbo dizel motorun egzoz emisyonları incelenmiştir. Deney sonuçları etanol ilavesinin, NOx emisyonunda artma ve ısıl değerinin düşük olmasından dolayı da bir miktar motor gücünde düşmeye sebep olduğunu göstermesine rağmen, CO, is ve SO2 emisyonlarında azalma sağladığını göstermektedir. Emisyonlardaki iyileşme tam yükte, kısmi yüklere nisbeten daha çok dikkate değer bir seviyededir.

Biyodizel ve etanol, dizel motorlar için yenilenebilir alternatif yakıtlardır ve farklı oranlarda No. 2 dizel yakıta karıştırılarak dizel motorlarda kullanılabilirler. Etanol tek bir kimyasal yapıya ve belli özelliklere sahip yakıt olmasına rağmen, biyodizellerin özellikleri elde edildikleri yağın cinsine ve esterleştirme metodlarına bağlı olarak değişmektedir. Bu çalışmada etanol ve iki farklı biyodizelin özellikleri No. 2 dizel yakıt ile karşılaştırılmış, etanol ve biyodizellerin ön yanma odalı turbo dizel bir motorun performans ve emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Kullanılan alternatif yakıtlar CO, is ve $SO_2$ emisyonlarının azalmasını sağlarken, $NO_x$ emisyonunda artışa sebep olmuştur. Etanol ilavesi güçte bir miktar düşmeye sebep olurken, biyodizel ilavesi dizel yakıta göre çok az oranda güç artışı sağlamıştır.

Biodiesel and ethanol are alternative renewable diesel engine fuels and their mixtures with diesel fuel No. 2 at different proportions can be used in diesel engines. Although ethanol is unique chemical molecule and has certain specifications, specifications of biodiesel may vary depending on type of the oil used in the production and esterification technique. In this study, the specifications of ethanol and two different biodiesels were compared with those of diesel fuel No. 2. Effects of ethanol and the biodiesels on performance and emissions of a turbocharged indirect injection diesel engine were investigated. The alternative fuels used in the experiments caused increase in NOx emission, while they reduced CO, soot and SO2 emissions. Although ethanol addition caused some power reduction, the biodiesel addition resulted in slightly higher power with respect to the diesel fuel., Biyodizel ve etanol, dizel motorlar için yenilenebilir alternatif yakıtlardır ve farklı oranlarda No. 2 dizel yakıta karıştırılarak dizel motorlarda kullanılabilirler. Etanol tek bir kimyasal yapıya ve belli özelliklere sahip yakıt olmasına rağmen, biyodizellerin özellikleri elde edildikleri yağın cinsine ve esterleştirme metodlarına bağlı olarak değişmektedir. Bu çalışmada etanol ve iki farklı biyodizelin özellikleri No. 2 dizel yakıt ile karşılaştırılmış, etanol ve biyodizellerin ön yanma odalı turbo dizel bir motorun performans ve emisyonlarına etkileri incelenmiştir. Kullanılan alternatif yakıtlar CO, is ve SO2 emisyonlarının azalmasını sağlarken, NOx emisyonunda artışa sebep olmuştur. Etanol ilavesi güçte bir miktar düşmeye sebep olurken, biyodizel ilavesi dizel yakıta göre çok az oranda güç artışı sağlamıştır.

The application of nitrogen vibrational and rotational CARS thermometry to flat, premixed, laminar, methane-air and coal-methane-air flames has been investigated using a Nd:YAG and dye laser system at a low pressure of 30.4 kPa. Although the CARS technique previously has been easily applied to lean and stoichometric methane-air flames, it was found that, in rich methane-air and coal-methane-air flames, C2 radicals produced by the laser and flame strongly absorbed part of the fundamental band of the CARS spectrum. This imposed severe interference on the N2-CARS signal. A quantitative investigation of the errors in temperature measurements caused by the C2 absorption is presented. It is suggested that the effect of C2 on the CARS signal must be taken into consideration before reliable temperature information can be obtained from rich gas-air flames and coal-air flames. In this study, a modified experimental and data analysis technique has been applied successfully to eliminate the influences of C2 on the CARS temperature measurements.

İçten yanmalı motorlardan kaynaklanan zararlı emisyonlar hem insan sağlığına hem de çevreye olumsuz etkiler yapmaktadır. Bu yüzden içten yanmalı motor kullanan araçların zararlı emisyonları için daha katı sınırlandırılmalar getirilmektedir. Bu çerçevede istenilen performansı sağlayarak motorlardan kaynaklanan zararlı emisyonların azaltılması önemli bir konudur. Bu tez kapsamında, direkt püskürtmeli turbo şarj sistemine sahip bir dizel motor incelemeye alınmıştır. Turbo şarj sistemi, yüksek dönme sayılarında yüksek güç ve torku sağlayabilmek için gerekli havayı bir kompresörle motora göndermektedir. Kompresör egzoz gazları ile döndürülen bir türbin ile tahrik edilmektedir. Kompresör çıkışında hava sıcaklığını düşürmek için ara soğutucu kullanılmaktadır. Ara soğutucuya giren dış hava hızının azalması ile ara soğutucunun etkinliğinin azaldığı ve hava sıcaklığının yeterli seviyede düşürülemediği deneysel ölçümlerle ortaya konulmuştur. Bu durumda hava yoğunluğu yeterli oranda artırılamadığı için motora giren havanın kütlesel debisi de yeterli oranda artırılamamaktadır. Ayrıca motora giren yüksek sıcaklıktaki hava yanma sıcaklığının artmasına ve buna bağlı olarak özellikle NOx emisyonlarında artışa sebep olmaktadır. Bu çerçevede ara soğutucu ile emme manifoldu arasındaki kauçuk esaslı borunun yerine farklı kanatçıklı metal boru kullanılması üzerine çalışmalar yapılmıştır. Bir hesaplamalı akışkanlar dinamiği programı kullanılarak farklı ısı değiştirici tasarımları gerçekleştirilmiştir. Etkili olabileceği öngörülen ısı değiştiricilerin üretimleri yapılarak sisteme montajından sonra farklı şartlarda motor performans ve emisyonlara etkileri incelenmiştir. Sıcaklık düşümü için en etkili ısı değiştiricinin hem dış hem iç kanatlara sahip su soğutmalı ısı değiştirici olduğu tespit edilmiştir. Motor performansında olumsuzluk olmadan belirli oranlarda NOx ve CO emisyonlarda azalmalar tespit edilmiştir. Harmful emissions from internal combustion engines have negative impacts on both human health and the environment. Therefore, stringent emission limits have been imposed on the harmful emissions of vehicles using internal combustion engines. In this context, it is an important issue to reduce the harmful emissions from the engines by providing the desired performance. In this thesis, a direct injection turbocharged diesel engine was examined. The turbocharging system delivers the required air to the engine via a compressor to provide high power and torque at high speeds. The compressor is driven by a turbine that is rotated by the exhaust gases. An intercooler is used to reduce the air temperature at the compressor outlet. It was demonstrated by the experimental measurements that the effectiveness of the intercooler decreases and the air temperature cannot be reduced sufficiently with the decrease of the external air velocity entering the intercooler. In this case, since the air density cannot be increased sufficiently, the mass flow rate of the air entering the engine cannot be increased adequately. In addition, the high temperature air entering the engine causes an increase in combustion temperature and consequently an increase in NOx emissions. In this context, studies have been performed on using different finned metal pipes instead of the rubber based pipe between the intercooler and the intake manifold. Different heat exchanger designs were realized using a computational fluid dynamics program. The heat exchangers, which were supposed to be effective, were manufactured and fixed in the system. The effects of the heat exchangers on the engine performance and emissions were investigated under different conditions. It was found that the most effective heat exchanger for the temperature reduction is a water cooled heat exchanger with both outer and inner fins. Reductions in NOx and CO emissions were determined at certain rates without adversely affecting engine performance by using the heat exchanger. 125

Bu tez çalışması Pamukkale Üniversitesi tarafından 2017FEBE041 nolu proje ile desteklenmiştir. Yenilenebilir enerji kaynağı olarak bilinen ve ülkemizde de bulunan jeotermal ısı kaynaklarından elektrik üretimi önemli bir konudur. Ülkemizde jeotermal ısı kaynaklarının sıcaklıkları bölgeye göre farklılık gösterse de çoğunluğu düşük ve orta sıcaklıklı kaynaklardır. Orta ve düşük sıcaklıktaki jeotermal ısı kaynaklarından elektrik üretiminde, sudan daha düşük sıcaklıkta kaynayan akışkanların kullanıldığı organik Rankine çevrimi (ORC) kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasında, Aspen Plus programı kullanılarak on farklı iş akışkanıyla (R113, R114, R141b, n-pentan, izopentan, R245fa, n-bütan, izobütan, R142b, R236fa) çalışan temel ve çift basınç kademeli ORC konfigürasyonları analiz edilmiştir. Analizlerde jeotermal akışkanın basıncı 5 bar, debisi 1400 t/h ve re-enjeksiyon sıcaklığı 65 °C seçilirken jeotermal akışkan giriş sıcaklıkları 110 °C, 135 °C ve 160 °C olması durumları için incelemeler yapılmıştır. Konfigürasyon tipi, jeotermal akışkan giriş sıcaklığı ve iş akışkanının sistem net güç çıkışına, verime ve ekipman maliyetlerine etkilerini belirlemek için termodinamik ve ekonomik analizlerde elde edilen sonuçlar karşılaştırılmıştır. Jeotermal akışkan giriş sıcaklığının artmasının, her iki konfigürasyonda da net güç çıkışını ve verimi artırdığı tespit edilmiştir. Ayrıca, çift basınç kademeli ORC konfigürasyonun temel ORC konfigürasyonundan daha fazla net güç çıkışı ve verimi sağlamasına rağmen, çift basınç kademeli ORC konfigürasyonun ekipman maliyeti iş akışkanına bağlı olarak dikkate değer miktarlarda temel ORC konfigürasyonundan daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu yüzden, optimum bir sistem tasarımı için termodinamik ve ekonomik analizlerin birlikte yapılması zorunluluğu sayısal değerler ile ortaya konulmuştur. Bunlara ek olarak, jeotermal akışkan re-enjeksiyon sıcaklığının artışının, sistem net güç çıkışı ve verimine etkilerinin hangi oranlarda olduğu da belirlenmiş ve sonuçlar sunulmuştur. Son olarak, çift basınç kademeli ORC konfigürasyonunda yüksek ve alçak basınç kademelerinde farklı iş akışkanı kullanımı ile daha fazla net güç çıkışı elde edilebileceği gösterilmiştir. Electricity generation from geothermal heat resources which are known as renewable energy sources and also available in our country, is an important issue. Although temperatures of geothermal heat resources may vary depending on the place in our country, most of the resources are low and medium temperature geothermal resources. Organic Rankine cycle (ORC), which uses working fluids boiling at much lower temperatures than water, is used in electricity generations from low and medium temperature geothermal resources. In this thesis, basic and double pressure ORC configurations with ten working fluids (R113, R114, R141b, n-pentane, isopentane, R245fa, n-butane, isobutane R142b, R236fa) were analysed by using Aspen Plus program for three different geothermal fluid inlet temperatures, namely 110 °C, 135 °C and 160 °C, with 65 °C re-injection temperature. Pressure and mass flowrate of the geothermal fluid were chosen as 1400 t/h and 5 bar for case studies. The results of thermodynamic and economic analyses were compared to determine the effects of the configuration, the geothermal fluid inlet temperature and the working fluid on the net power output, the efficiency and the equipment cost of a system. It was determined that the net power outputs and the efficiencies of both configurations were increased with increasing the geothermal fluid inlet temperature. In addition, it was found that although double pressure ORC configuration can generate higher power output and efficiency than basic ORC at different quantities depending on the working fluid, the equipment cost of a double pressure ORC configuration is significantly higher than that of a basic ORC configuration for a working fluid. Therefore, it was revealed that it is necessary to perform both thermodynamic and economic analyses for optimum system design. In addition, the effects of geothermal fluid re-injection temperatures on the net power output and the efficiency of the systems were investigated and the results were presented. Finally, it was found that more power output can be generated in double pressure ORC configurations by using different working fluids at high and low pressure stages.

Isı yalıtımında kullanılan çeşitli özelliklerde ısı yalıtım malzemeleri bulunmaktadır. Bunların içerisinde en düşük ısı iletim katsayısına sahip malzemeler poliüretan köpüklerdir. Ayrıca bu köpükler ses, nem ve elektriğe karşı da yalıtım sağlamaktadır. Bu köpük malzemelerin üstün özelliklerinin yanında bazı dezavantajları da vardır. Bunlar tutuşmaya yatkın ve kolayca yanabilir malzemelerdir. Bunlara ek olarak, yanma esnasında ortaya çıkan zehirli gazlar ve is can kayıplarına da yol açmaktadır. Bu sebeplerden dolayı, rijit poliüretan köpük malzemelerin ısıl bozunma ve yanma dirençlerinin iyileştirilmesi için farklı çalışmalar yürütülmektedir. Bu çalışmalarda, alev geciktirici sistem ve/veya farklı organik maddeler köpüklere ilave edilebilmektedir. Bu çalışmada, rijit poliüretan köpük malzemelerin ısıl bozunma ve yanma direncini iyileştirmek için karbon ve cam elyaf hem tek başlarına hem de amonyum polifosfat ve pentaeritritolden oluşan bir kabaran alev geciktirici sistem ile birlikte kullanılmıştır. Ayrıca; öğütülmüş dut yaprağı, MDF tozu ve mısır nişastasının kabaran alev geciktirici sisteminde pentaeritritol yerine karbonlaştırıcı madde olarak kullanımı incelemeye alınmıştır. Karbon ve cam elyafların, kabaran alev geciktirici ile birlikte kullanılması durumunda etkili bir ısıl bozunma ve yanma direnci sağladığı belirlenmiştir. Ayrıca, organik maddeler olan öğütülmüş dut yaprağı, MDF tozu ve mısır nişastasının kabaran alev geciktirici sistem içinde karbonlaştırıcı madde olarak kullanılabileceği tespit edilmiştir. There are different kinds of thermal insulation materials. Among them, rigid polyurethane foam has the lowest thermal conductivity. In addition, the foams provide insulation against sound, moisture and electricity. Besides their great properties, they have some disadvantages. They are more susceptible to ignition and can burn easily. Furthermore, they lead to casualties due to toxic gases and smoke emitted during their burnings. For these reasons, different studies are carried out for improving the thermal degradation and fire resistance of the polyurethane foams. In these studies, the flame retardant systems and/or various organic materials are incorporated into the foams. In this study, carbon and glass fibers with and without an intumescent flame retardant composed of ammonium polyphosphate and pentaerythritol were used to improve the thermal degradation and fire resistance of the polyurethane foams. In addition, the usages of milled mulberry leaves, MDF sawdust and corn starch as charring agent in the intumescent flame retardant system instead of pentaerythritol were investigated. It was found that carbon and glass fiber with the intumescent flame retardant could improve the thermal degradation and fire resistance. In addition, milled mulberry leaves, MDF sawdust and corn starch as organic matters can be used as charring agent in the synthesis of intumescent flame retardant. 94

Otomotiv ve yalıtım sektörlerinde çok yaygın bir şekilde kullanım alanı bulan sert poliüretan köpük malzemeler, kimyasal yapısı gereği kolay bir şekilde tutuşup yanabilmektedirler. Bu malzemelerin kullanımlarından dolayı oluşabilecek yangınlarda, can ve mal kayıplarının en aza indirilebilmesi için, zayıf olan bu yönlerinin iyileştirilmesi ve geliştirilmesi gerekmektedir. Sert poliüretan köpük malzemelerin yanma dirençlerinin artırılabilmesi için kullanılan en yaygın yöntem, poliüretan üretimi esnasında malzemenin içerisine değişik alev geciktirici maddeler ilave etmektir. Bu tez kapsamında, Türkiye'de üretilen borik asit, bor oksit, susuz boraks, boraks pentahidrat, boraks dekahidrat, disodyum oktaborat tetrahidrat ve çinko borat ile amonyum polifosfat ve pentaeritritolden oluşan kabaran alev geciktirici sert poliüretan köpük içerisine toplam kütleye göre % 5-20 arasında değişen oranlarda dolgu maddesi olarak ilave edilmiştir. Elde edilen köpüklerin özellikleri UL-94, termogravimetrik analiz (TGA), mikroskop, gaz piknometre ve ısı iletim katsayısı ölçüm cihazlarında test edilerek, alev geciktirici maddelerin köpüğe olan etkileri araştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre, bor içeren köpükler ham köpükle kıyaslandığında köpüğün yanma direncini dikkate değer bir şekilde artırdığı görülmüştür. Aynı zamanda bu çalışmayla bor oksit, boraks pentahidrat ve disodyum oktaborat tetrahidratın tek başlarına sert poliüretan köpükte alev geciktirici olarak kullanılabileceği belirlenmiştir. Bununla birlikte bütün bor bileşikleri, kabaran alev geciktirici ile birlikte kullanıldıklarında köpüğün yanma direncini daha da artırdığı belirlenmiştir. Rigid polyurethane foam materials, being widely used in automotive and insulation industry, can be easily ignited and burnt due to the chemical structure. The weak properties of polyurethane materials must be developed and treated for minimizing the loss of life and property in any fire occurred owing to the usage of polyurethane materials. The most common method used for improving fire resistance of polyurethane is that different flame retardant matters are added into the polyurethane raw materials. In this thesis, boron compounds produced in Turkey which are boric acid, boron oxide, anhydrous borax, borax pentahydrate, borax decahydrate, disodium octaborate tetrahydrate, zinc borate and intumescent flame retardant composed of ammonium polyphosphate and pentaerythritol were added as filler into rigid polyurethane foam in the proportions ranging from 5 to 20 % of total weight. Properties of the rigid foams were determined by using UL-94, thermogravimetric analysis (TGA), microscope, gas pycnometer and thermal conductivity meter to investigate the effects of flame retardants. According to experimental results, rigid polyurethane foams containing boron compounds were found to be higher fire resistance in compared with pure foams. Also it was found that boron oxide, borax pentahydrate, disodium octaborate tetrahydrate could be used separately as flame retardants for rigid polyurethane foams. Besides, when the boron compounds were used with intumescent flame retardant, the better fire resistance was obtained. 116

Poliüretan esaslı kompozit malzemeler tasarım esnekliği, kolay üretim, hafiflik, dayanıklılık, ısıl ve elektriksel yalıtım, çarpışmalarda enerji sönümleme ve korozyona dayanıklılık gibi faydalı özelliklerinden dolayı bir çok endüstriyel alanlarda kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu malzemeler kolayca tutuşabilen ve yanabilen malzemelerdir. Bu malzemelerin yanması esnasında oluşan ısı yayılımı, is, zehirleyici ve aşındırıcı emisyonlar ciddi zararlara sebep olmaktadır. Bu yüzden, poliüretan malzemelerin farklı tekniklerle ısıl kararlılık ve yanma dirençleri artırılır. Bu teknikler arasında en yaygın olanı, üretim sırasında doğal mineral maddelerin ve alev geciktiricilerin ilave edilmesidir.Bu çalışmada, rijit, esnek, integral ve termoplastik poliüretan malzemelere farklı doğal mineral maddeler ve alev geciktiricilerin ilavesinin malzemelerin ısıl bozunma ve yanma davranışlarına etkileri incelenmiştir. Mineral maddeler içinde, nano kil, nano kalsit, dolomit, talk, kaolen ve barit dolgu maddesi olarak, amonyum polifosfat, pentaritritol ve melaminden oluşan kabaran alev geciktirici sistemler de alev geciktirici olarak malzeme içerisine ilave edilmiştir. Isıl bozunma davranışı termogravimetrik analizle belirlenirken yanma davranışları UL 94 tutuşma testi ve konik kalorimetre testi ile belirlenmiştir. Aynı zamanda, rijit poliüretan köpük malzemelerin ısı iletim katsayıları ve hücre yapıları da incelenmiştir.Genel olarak, doğal mineraller, miktarına ve kimyasal yapısına bağlı olarak, poliüretan malzemelerin ısıl kararlılık ve yanma direncinde farklı seviyelerde iyileştirme sağlamışlardır. Bununla birlikte, doğal minerallerin kabaran alev geciktirici sistemlerle birlikte ilave edilmesinin daha iyi ısıl kararlılık ve yanma direnci sağladığı belirlenmiştir. Ayrıca, doğal mineral ve kabaran alev geciktirici ilavesinin rijit poliüretan köpük malzemelerde ısı iletim katsayısını az bir miktar artırdığı belirlenmiştir. Polyurethane based composite materials have been used in many industries due to their beneficial properties such as design flexibility, easy production, lightweight, strong, thermal and electrical insulating, energy-absorbing in crash situations and corrosion resistance etc. However, they can be ignited easily and they are combustible materials. The heat release, smoke, toxic and corrosive emissions which are generated during the burning of these materials cause serious hazards. Therefore, the polyurethane materials are modified by variety of techniques to increase their thermal stability and fire resistance, the most common being the use of natural minerals and fire retardant materials in the productions of the materials. In this study, effects of adding different natural minerals and flame retardants on the thermal decomposition and combustion behaviours of rigid, flexible, integral and thermoplastic polyurethanes were investigated. Among the natural minerals, nano clay, nano calcite, dolomite, talc, kaolin and barite were used as fillers in the materials productions and intumescent flame retardant systems composed of ammonium polyphosphate, pentaerythritol and melamine were used as flame retardants. The thermal decomposition of the materials were investigated by using thermogravimetric analysis and the combustion behaviours were determined with UL94 flammability and cone calorimeter tests. Meanwhile, the thermal conductivity and cell structure of rigid polyurethane foams were also examined. In general, additions of the natural minerals improved the thermal stability and fire resistance of the materials at different levels depending on the amount of the minerals in the materials and their chemical compositions. However, it was found that the natural minerals should be used with the intumescent flame retardant systems for better thermal stability and fire resistance. In additions, it was determined that additions of the inorganic minerals and the intumescent flame retardant systems slightly increased the thermal conductivity coefficients of the rigid polyurethane foams. 336

Poliüretan esaslı malzemeler hafiflik, dayanıklılık, ısı ve elektrik yalıtım özelliği, tasarım ve üretim kolaylığı, çarpışmalarda sönümleme etkisi, korozyona dayanıklılığı gibi birçok sebepten dolayı otomotiv ve ısı yalıtım endüstrilerinde tercih edilmektedir. Bununla birlikte bu malzemeler kolayca tutuşabilen ve yanabilen malzemelerdir. Bu yüzden poliüretan malzemelerin değişik tekniklerle yanmaya karşı dirençleri artırılmaktadır. Bu teknikler arasında en yaygın uygulama ise poliüretan malzemelere alev geciktirici maddelerin ilave edilmesidir.Bu tez kapsamında, asit kaynağı olarak amonyum polifosfat ve karbonlaştırıcı madde olarak pentaeritritol içeren kabaran bir alev geciktirici, alüminyum trihidroksit, çinko borat, borik asit ve disodyum oktaborat tetrahidrat alev geciktiricileri ısı yalıtım ve otomotiv sektöründe kullanılan rijit, esnek ve termoplastik poliüretan malzemelere farklı oranlarda ilave edilmiştir. Ham ve alev geciktirici ilave edilen poliüretan malzemeler MVSS 302, UL 94 ve konik kalorimetre yanma test cihazlarında test edilerek, alev geciktiricilerin etkileri ortaya konulmuştur. Polyurethane based materials have been preferred in thermal insulation and automotive industries due to many reasons such as lightweight, strong, durable, thermal and electrical insulating, safety, design flexibility, easy production, energy-absorbing in crash situations, corrosion resistance etc. However, the polyurethane materials are combustible materials and can burn easily. Thus, for increasing fire safety, the polyurethanes are modified by variety of techniques to increase their fire resistance, among them the most common technique is the use of flame retardant materials.In this thesis, an intumescent flame retardant material consisting of ammonium polyphosphate as an acid source and pentaerythritol as a carbonific agent, alumina trihydrate, zinc borate, boric acid and disodium octaborate tetrahydrate flame retardants were added in different proportions to rigid, flexible and thermoplastic polyurethane materials used in thermal insulation and automotive industries. The polyurethane materials with and without flame retardants were tested in MVSS 302 test unit, UL94 test unit and a cone calorimeter. The effects of the flame retardants were presented in the thesis. 104

Biyodizel yakıtlar sıkıştırma ateşlemeli motorlar için yenilenebilir alternatif yakıtlar olarak incelemeye alınmaktadır. Biyodizel yakıtlar farklı oranlarda sıkıştırma ateşlemeli motorlarda değişiklik yapılmadan kullanılabilir yakıtlardır. Biyodizel ile dizel yakıt No.2 arasında önemli bir yapısal fark biyodizelin kütlesel bazda %10-12 arasında oksijen içermesidir. Bu da motorun tork ve gücünü azaltmaya sebep olacak yakıtın ısıl değerinin düşmesine sebep olmaktadır. Bununla birlikte, yakıt içerisindeki oksijen yanmanın iyileşmesine ve dolayısı ile is, CO ve HC gibi emisyonların azalmasına sebep olmaktadır. Bitkisel yağların içersinde dizel yakıta göre çok az kükürt bulunmasından dolayı, karışımdaki biyodizel oranına bağlı olarak SO2 emisyonunda azalma olmaktadır. Biyodizelin emisyonlar açısından en önemli dezavantajı NOx ile ilgilidir. NOx emisyonları motor yakıt sistemi, motor tipi ve motor yükü gibi parametrelere bağlı olarak değişse de genel olarak biyodizel kullanımı ile yakıt içerisindeki oksijenden ve yanma odasındaki yüksek sıcaklıktan dolayı NOx emisyonlarında artma olmaktadır. Bu çalışmada, kanola, atık bitkisel yağlar, tütün tohumu yağı ve sabun stoklarından katalizör olarak sodyum hidroksit/ sülfürik asit, alkol olarak metanol kullanılarak laboratuar ortamında biyodizel üretimleri yapılmıştır. Üretilen biyodizeller farklı oranlarda oda sıcaklığında düşük kükürtlü dizel yakıt ile karıştırılmıştır. Karışımlar ve dizel yakıt No.2, ön yanma odalı turbo dizel bir motorda tam yükte farklı dönme sayılarında test edilmiştir. Dizel Yakıt No.2'ye biyodizel ilavesinin NOx, CO, SO2, is ve performans parametrelerine etkileri incelenmiştir. Ayrıca sıkıştırma ateşlemeli motorlarda NOx azaltma yöntemleri üzerinde araştırmalar gerçekleştirilmiştir. Biodiesels have been considered as alternative renewable fuels for compression ignition (CI) engines. Biodiesel can be used in different proportions in CI engines without any modification. There is an important compositional difference between biodiesels and the diesel fuel. Biodiesels contain approximately 10?12% oxygen in weight basis. This leads to reduction in the energy content of the fuel resulting in lower engine torque and power. However, the oxygen in the fuel helps to reduce exhaust emissions such as smoke, CO and HC mainly due to the effect of complete combustion. Since vegetable oils includes very little sulphur compared to the diesel fuel No.2, some reduction in SO2 emission is obtained depending on the proportion of biodiesel in the fuel. The main disadvantage of biodiesel on emissions is related to NOx. Although NOx emissions mainly depend on the engine fuelling system, engine type and engine loading, in general biodiesel usage increases NOx emissions due to oxygen content of the fuel and higher temperatures of combustion chamber. In this study, biodiesels were produced from canola oil, tobacco seed oil, soap stocks and waste vegetable oils using sodium hydroxide/sulphuric acid as catalyst and methanol as alcohol in laboratory conditions. The produced biodiesels were blended with low sulphur diesel fuel No.2 in different proportions at the room temperature. The blends and diesel fuel No.2 were tested in an indirect injection turbocharged diesel engine at full load and different engine speeds. The effects of the biodiesel addition to diesel fuel No.2 on NOx, CO, SO2, smoke and performance parameters were investigated. In addition, different NOx reduction techniques in compression ignition engines were examined. 81

Egzoz emisyonlarından kaynaklanan çevre kirliliği, dünya petrol rezervlerinin azalması ve petrol kaynaklı yakıtların fiyatlarının artısı alternatif yenilenebilir yakıtlar için araştırma çalışmalarını hızlandırmıştır. Biyodizel olarak bilinen bitkisel yağların metil veya etil esterleri dizel motorlar için alternatif yenilenebilir yakıtlar olarak incelenmektedir. Biyodizeller zehirli olmayan, tabiatta kolayca bozunabilen ve düşük emisyon profillerine sahip yakıtlardır. Bu çalışmada kanola, soya, pamuk ve atık ayçiçek yağından katalizör olarak sodyum hidroksit ve alkol olarak metanol kullanılarak laboratuar şartlarında biyodizeller üretilmiştir. Üretilen biyodizeller oda sıcaklığında düşük kükürtlü dizel yakıt No.2 ile hacimsel olarak %5 oranında karıştırılmıştır. Karışımlar ve dizel yakıt No.2 ön yanma odalı, turbo dizel bir motorda tam yükte ve farklı motor dönme sayılarında test edilmiştir. Dizel yakıta biyodizel karıştırılmasının egzoz emisyonlarına (CO, SO2, NOx, is ve O2) etkileri ortaya konmuştur. Dizel yakıta %5 oranında biyodizel ilavesi ile birlikte CO ve is emisyonlarının azaldığı, SO2 ve NOx emisyonlarında dikkate değer bir değişiklik olmadığı gözlemlenmiştir. Emisyon incelemelerine ek olarak, %5 oranında farklı biyodizel yakıtların dizel yakıta ilavesi ile motor torkunda, gücünde, egzoz gazı sıcaklığı ve yağlama yağı sıcaklığında dikkate değer bir değişime sebep olmadığı tespit edilmiştir. Sadece özgül yakıt tüketimi az bir miktar artmıştır. The environmental pollution due to exhaust emissions, gradual depletion of world petroleum reserves and increases in prices of petroleum-based fuels have encouraged studies to search for alternative renewable fuels. In view of these, methyl/ethyl esters of vegetable oils known as biodiesels have been considered as alternative renewable fuels for diesel engines. Biodiesels are nontoxic, biodegradable and have low emission profiles. In this study, biodiesels were produced from canola, soybean, cotton and waste sunflower oils using sodium hydroxide as catalyst and methanol as alcohol in the laboratory conditions. The produced biodiesels were blended with low sulphur diesel fuel No.2 in %5 (in volume) at the room temperature. The blends and diesel fuel No.2 were tested in an indirect injection, turbocharged diesel engine running at full load and different engine speeds. The effects of the biodiesel addition to diesel fuel No.2 on the diesel engine emissions (CO, SO2,NOx, smoke ve O2) were investigated. The %5 addition of the methyl ester to the diesel fuel No.2 reduced CO and smoke emissions while causing no remarkable difference in SO2 and NOx emissions. In addition, it was determined that %5 addition of the methyl esters to the diesel fuel No.2 did not cause any considerable variation in the engine torque, power, exhaust gas temperature and lubrication oil temperature. Only, the brake specific fuel consumption slightly increased.

PAMUKKALE ÜN VERS TESFEN B L MLER ENST TÜSÜTEZ ÖZET B LD R FORMUMAK NA MÜHEND SL Ğ ANAB L M DALID ZEL MOTORLAR Ç N ALTERNAT F YAKIT OLARAK B YOD ZEL ÜRET M VEKULLANIMIsmail T LLEMÖZETDünyanın enerji ihtiyacının en büyük bölümü fosil kaynaklı yakıtlar tarafındankarşılanmaktadır. Fakat, bilinen fosil yakıt kaynakları tükenmekte ve bununla birlikte buyakıtların kullanımı küresel ısınma, asit yağmurları ve çevre kirliliğine neden olmaktadır.Bundan dolayı dünyada yenilenebilir enerji kaynakları ve alternatif yakıtlar üzerineçalışmalar yapılmaktadır.Dizel motorlarda kullanılan petrol kaynaklı dizel yakıtı ulaşım sektörünün temel enerjikaynağıdır. Ham veya atık bitkisel yağlardan üretilebilen biyodizel yakıtlar dizel motorlariçin önemli yenilenebilir alternatif yakıtlardır.Bu çalışmada, biyodizel hammaddesi olarak ham kanola yağı, nötr pamuk yağı ve atıkkızartma yağı kullanılmış, biyodizel üretim yöntemi olarak alkali katalizörler iletransesterifikasyon metodu izlenmiştir. Transesterifikasyon reaksiyonunda, alkol olarakmetil alkol, katalizör olarak sodyumhidroksit kullanılmıştır. Üretilen biyodizeller, dizel yakıtıiçerisine %20 hacimsel oranda karıştırılmıştır. Biyodizel-dizel karışımları, dört zamanlı, dörtsilindirli, ön yanma odalı turbo-dizel bir motorda, tam yükte, performans ve emisyondeğerleri bakımından test edilmiştir. Deney sonuçları, farklı çalışma şartlarında performansve emisyon değerleri gözönüne alınarak, üretilen biyodizel yakıtların dizel yakıtına kısmioranda karıştırılması suretiyle dizel motorda herhangi bir değişiklik veya yakıt ön ısıtmasıgerektirmeden kullanılabilirliğini göstermektedir.Anahtar Kelimeler : Biyodizel, dizel motor, performans, emisyon, kanola yağı, pamuk yağı,atık bitkisel yağ. PAMUKKALE ÜN VERS TESFEN B L MLER ENST TÜSÜTEZ ABSTRACT B LD R FORMUGRADUATE PROGRAM IN MECHANICAL ENGINEERINGPRODUCTION AND USING BIODIESEL AS AN ALTERNATIVE FUEL FOR DIESEL ENGINESsmail T LLEMABSTRACTFossil fuels are mainly used to meet most of the energy demand of the world. However,the known fossil fuel resources are diminishing and the use of fossil fuels causes globalwarming, acid rains and environmental pollution. Therefore, studies on renewable energysources and alternative fuels have been carried out in the world.The petroleum diesel fuel is the basic energy source of transportation sector and used indiesel engines. Biodiesel fuel, which can be produced from crude or waste vegetable oil, is animportant alternative renewable fuel for diesel engines.In this study, crude rapeseed oil, neutral cottonseed oil and waste frying oil was used asbiodiesel feedstock and alkali-catalyzed transesterification method was used in biodieselproduction. Methanol as an alcohol and sodium hydroxide as a catalyst were used in thetransesterification reaction.The produced biodiesels were blended in %20 (in volume) with diesel fuel. The blendswere tested in a four cycle, four cylinder, turbocharged indirect injection (IDI) Diesel engine.The effects of biodiesel addition to Diesel No. 2 on the performance and emissions of theengine were examined at full load. Experimental results showed that the produced biodieselscan be partially substituted for the diesel fuel at most operating conditions in terms of theperformance parameters and emissions without any engine modification and preheating ofthe blends.Keywords: Biodiesel, diesel engine, performance, emission, rapeseed oil, cottonseed oil,waste frying oil. 70

VI ÖZET Dünyadaki nüfus artışı, sulu tarımın gelişmesi, gelişen endüstrideki su ihtiyacı ve yaşam konforundaki artış nedeniyle yer altı su seviyelerinin düştüğü bilinmektedir. Bu nedenle derindeki suyun yeryüzüne çıkarılmasında kullanılan ekipmanlardan birisi şüphesiz dalgıç pompalardır. Bu pompalardan verimli bir şekilde yararlanmak için performanslarının geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada dalgıç pompaların veriminin iyileştirilmesi için farklı kanat sayılarındaki (z=3,4,5,6,7) dalgıç pompa çarklarına ara kanatçık ilave etmeden ve değişik boylarda (18-27-35-43-57 mm) ara kanatçık ilave ederek, aynı dalgıç pompa gövdesinde çarkın kanat giriş ve çıkış açılan, kanat kalınlığı, çarkın emme ağzı çapı ile dış çapı sabit tutularak; tek ve üç kademe için pompa deneyleri yapılarak dalgıç pompa performansı deneysel olarak incelenmiştir. Anahtar kelimeler: Dalgıç pompa, santrifüj pompa, çark geometrisi, kanat, ara kanatçık, Mustafa GÖLCÜ vn ABSTRACT Underground water levels drop due to increasing water demand in water based agriculture, industry and normal life. The water demand can be supplied by means of the water from depths. It is necessary to use deep well pumps to extract the water efficiently. However, to make use of these pumps efficiently, improvements in performance are required. In this study, to improve efficiency of deep well pump, one and three stage pump experiments were performed using different impellers. These impellers consists of different number of blades (z=3,4,5,6,7) without splitter blades and with sputter blades. Five different lengths of splitter blades (18-27-35-43-57 mm) were used in the experiments. In all experiments, the other parameters such as pump casing, blade inlet and outlet angles, blade thickness, impeller suction and discharge diameter, were kept the same. Keywords: Deep well pump, centrifugal pump, impeller geometry, blade, splitter blade. Mustafa GOLCÜ 147