Gemi ana makinelerinde kullanılan farklı ara soğutucu (Intercooler) tasarımlarıve karşılaştırmalı analizleri

Abstract

Çoğu sektörde olduğu gibi denizcilikte yaygın olarak kullanılan dizel motorlar Türk Deniz Kuvvetleri’ne ait gemilerde de ana makine (tahrik/hareket) ve yardımcı makine (jeneratör) olarak kullanılmaktadır. Günden güne kullanımı hızla artan dizel motorlarda daha üstün performans arayışı devam etmektedir. Performans ve yakıt tüketimi açısından turbo şarj ve dolayısıyla ara soğutucu seçimi ve tasarımı önem arz etmektedir. İşbu çalışmada, Türk Deniz Kuvvetleri envanterinde mevcut dizel motorlar için emme havası giriş sıcaklığındaki değişikliklerin motora olan etkileri araştırılmış; Deniz Kuvvetleri Komutanlığı’nda sıkça kullanılan ana makinelerde mevcut ara soğutucularda (şarj hava kuler) bulunan ve içinden soğutucu akışkan geçen boruların tasarımları değiştirilerek ANSYS-FLUENT programı aracılığıyla analizler gerçekleştirilmiştir. Analiz sonuçları doğrultusunda bahse konu tasarımlar mevcut ara soğutucu ile sıcaklık ve basınç kaybı açısından karşılaştırılarak; parametrelerin ana makineye olası etkileri yorumlanmıştır. Söz konusu çalışmada ara soğutuculardaki boru demetlerinin geometrileri değiştirilerek sayısal sonuçlar elde edilmiştir. 6 farklı tasarım üzerinde yapılan analizler neticesinde oval ve Naca 0022 modellerin kullanıldığı tasarımların en iyi sonucu verdiği tespit edilmiştir. Dairesel, oval, Naca 0022, eşkenar dörtgen, dikdörtgen ve altıgen modeller için yapılmış olan sayısal çalışmalarda elde edilen sonuçlara göre oval ve Naca 0022 modele göre geometrik yapıların sebep olduğu baskın akış ayrılması bölgesinden dolayı eşkenar dörtgen ve dikdörtgen modelde 8 kat, altıgen modelde 2,64 kat, dairesel modelde ise 1,93 kat daha fazla basınç kaybı olacağı oluştuğu tespit edilmiştir. Ayrıca hesaplamalara dahil edilmeyen bileşenler de (manifoldu, turbo şarj vb.) göz önünde bulundurulduğunda daha düşük debi değerlerinin oluşması dolayısıyla daha fazla bir basınç kaybı olacağı değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara ilave olarak mevcut motor test istasyonundaki test sonuçlarına ve literatürdeki araştırmalara istinaden şarj havası yoğunluğundaki kayıplar ve emme havası giriş sıcaklığındaki artışlar sebebiyle özgül yakıt tüketiminin artacağı, efektif verimin düşebileceği, hava-yakıt karışımındaki değişimler neticesinde zengin karışıma sebep olarak emisyonu artırabileceği, ayrıca egzoz sıcaklığının artması sebebiyle kızıl ötesi iz seviyesinin artacağı öngörülmüştür.