Kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän käyttö meridieselmoottoreissa
Palomäki, Antti (2025)
2025
Tekniikan ja luonnontieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering and Natural Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2025-06-11
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202506107061
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202506107061
Tiivistelmä
Laivojen dieselmoottorit ovat suuria päästöjen aiheuttajia, ja näiden päästöjen haittoja ihmisten terveyteen on tutkittu laajasti. Joidenkin arvioiden mukaan 50000–400000 ihmistä kuolee vuosittain laivojen moottoreiden aiheuttamiin päästöihin. Merenkulusta aiheutuviin typen ja rikin oksidipäästöihin on asetettu 2000-luvulla rajoituksia, ja moottoreiden valmistajat ovatkin joutuneet kehittämään teknologioita vastaamaan tähän haasteeseen. Rikin oksidipäästöt ovat pääasiassa polttoaineesta johtuvia, joten kehitetyt teknologiat ovat pääosin typen oksideja vähentäviä. Näitä ovat esimerkiksi EGR, SCR, Miller, kaksivaiheinen turboahdinjärjestelmä sekä suutinten optimointi.
Tässä tutkimuksessa perehdytään kirjallisuuskatsauksen muodossa kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän sekä Miller-syklin käyttöön meridieselmoottoreissa. Tutkielma koostuu neljästä luvusta, jossa ensimmäisessä perehdytään typen oksidien syntymiseen ja alueellisiin säädöksiin. Toisessa osassa perehdytään Miller-syklin ja kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän teoriaan, ja tästä siirrytään tuloksiin. Tuloksissa esitellään kahden merimoottoreita valmistavan yrityksen kokemuksiin näistä teknologioista, ja keskitytään erityisesti niiden vaikutuksista moottorin päästöihin ja suorituskykyyn. Tämän jälkeen tutkitaan vielä, kuinka näiden avulla voitaisiin päästä IMO:n tason III päästövaatimuksiin.
Tuloksista selvisi, kuinka Miller-syklillä ja kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän yhdistel-mällä saadaan alennettua moottorin ominaiskulutusta merkittävästi samalla kun typen oksideja saadaan vähennettyä. Moottorin tehotiheys myös nousi, mikä on positiivinen asia. Typen oksidit eivät kuitenkaan vähentyneet tarpeeksi, jotta olisi päästy tason III päästövaatimuksiin. Kuitenkin esimerkiksi lisäämällä moottoriin pakokaasunkäsittelyä, esimerkiksi SCR, voidaan näihin päästövaatimuksiin päästä. Tämä on monella tapaa hyvä ratkaisu, varsinkin, jos tason III vaativilla alueilla ei operoida suurinta osaa ajasta.
Tässä tutkimuksessa perehdytään kirjallisuuskatsauksen muodossa kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän sekä Miller-syklin käyttöön meridieselmoottoreissa. Tutkielma koostuu neljästä luvusta, jossa ensimmäisessä perehdytään typen oksidien syntymiseen ja alueellisiin säädöksiin. Toisessa osassa perehdytään Miller-syklin ja kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän teoriaan, ja tästä siirrytään tuloksiin. Tuloksissa esitellään kahden merimoottoreita valmistavan yrityksen kokemuksiin näistä teknologioista, ja keskitytään erityisesti niiden vaikutuksista moottorin päästöihin ja suorituskykyyn. Tämän jälkeen tutkitaan vielä, kuinka näiden avulla voitaisiin päästä IMO:n tason III päästövaatimuksiin.
Tuloksista selvisi, kuinka Miller-syklillä ja kaksivaiheisen turboahdinjärjestelmän yhdistel-mällä saadaan alennettua moottorin ominaiskulutusta merkittävästi samalla kun typen oksideja saadaan vähennettyä. Moottorin tehotiheys myös nousi, mikä on positiivinen asia. Typen oksidit eivät kuitenkaan vähentyneet tarpeeksi, jotta olisi päästy tason III päästövaatimuksiin. Kuitenkin esimerkiksi lisäämällä moottoriin pakokaasunkäsittelyä, esimerkiksi SCR, voidaan näihin päästövaatimuksiin päästä. Tämä on monella tapaa hyvä ratkaisu, varsinkin, jos tason III vaativilla alueilla ei operoida suurinta osaa ajasta.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [10744]