pengaruh jenis bahan bakar pada combustor … · berupa pengukuran pada temperatur dinding...

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

i

PENGARUH JENIS BAHAN BAKARPADA SINGLE STEP MICRO-COMBUSTOR

TERHADAP STABILITAS NYALA API

,,

SKRIPSI

Oleh:

Eka Dwi Ariyanto

K2514028

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

OKTOBER 2018


ii


iii

PENGARUH JENIS BAHAN BAKARPADA SINGLE STEP MICRO-COMBUSTOR

TERHADAP STABILITAS NYALA API

SKRIPSI

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan mendapatkan gelarSarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin

Oleh :

Eka Dwi Ariyanto

K2514028

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

OKTOBER 2018


iv


v


vi

ABSTRAK

EKA DWI ARIYANTO K2514028. PENGARUH JENIS BAHAN BAKARPADA SINGLE STEP MICRO-COMBUSTOR TERHADAP STABILITASNYALA API. Skripsi, Surakarta: Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,Universitas Sebelas Maret, Oktober, 2018.

Elektronik menjadi bagian penting untuk dimiliki setiap orang dalamkehidupan. Hal tersebut mendorong pengembangan pembangkit listrik untukdigunakan. Salah satu solusinya adalah mengembangkan Micro Power Generatorberupa Micro-Combustion. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan stabilitasnyala api di dekat mesh, sehingga diperoleh pengaruh bahan bakar secara visual danperbedaan temperatur pada dinding combustor.

Penelitian ini menggunakan metode eksperimental, pengumpulan databerupa pengukuran pada temperatur dinding combustor memakai termokopel tipeK dan pengambilan gambar secara visual dengan kamera cannon EOS 70 D.Penelitian dilakukan menggunakan dua jenis bahan bakar yaitu, gas acetylene dangas propana. Tiga tipe combustor dengan dimensi yang berbeda dan digunakansebagai tempat pembakaran. Combustor memiliki burned area dan unburned areadan disisipkan mesh sebagai flame holder.

Penelitian menunjukkan setiap tipe combustor menghasilkan temperaturdinding yang berbeda. Hasil temperatur dinding combustor tipe 1 untuk bahanbakar propana, mencapai rata-rata temperatur tertinggi pada 182,45 oC dan 113,20oC pada bahan bakar Acetylene. Propana pada combustor tipe 2 diperoleh rata-ratatemperatur sebesar 127,18 oC, sedangkan bahan bakar acetylene diperoleh rata-ratatemperatur sebesar 450,63 oC. Hasil temperatur tertinggi acetylene diperoleh padacombustor tipe 2. Combustor tipe 3 menghasilkan rata-rata temperatur dindingbahan bakar propana sebesar 131,10 oC, sedangkan untuk bahan bakar acetylenediperoleh sebesar 435,10 oC. Acetylene memiliki sifat yang lebih mudah terbakardibandingkan dengan propana. Stable flame bahan bakar propana secara visualterlihat lebih biru dibandingkan bahan bakar acetylene. Bahan bakar acetylenemenghasilkan warna nyala kemerahan pada dinding combustor. Bahan bakarpropana pada dinding combustor warnanya tidak secerah menggunakan bahanbakar acetylene.

Kata Kunci: Acetylene, Micro-Combustion, Propana, Stabilitas Nyala Api.


vii

ABSTRACT

EKA DWI ARIYANTO K2514028. THE INFLUENCE OF FUEL TYPES INSINGLE STEP MICRO-COMBUSTOR TOWARDS THE STABILITY OFFLAME. Thesis, Surakarta: Faculty of Teacher Training and Education, SebelasMaret University, October 2018

Electronics were an important part that needed by everyone in theirlife. This reason encouraged the development of power plants to use in daily life.One of the solutions was developing the Micro Power Generator, such as Micro-Combustion. This study aimed to produce the stability of flame near the mesh, so itobtained the influence of fuel types in the visual and the differences of temperatureon the combustor wall.

This study used experimental methods. The data collection of this researchwas obtained from the measurements on combustor wall temperature using K typeof thermocouples and shooted an image capture with Canon EOS 70D camera. Thestudy was conducted using two types of fuel, they were acetylene fuel and propanefuel. Three types of combustors with different dimensions was used as the burningplace. The combustor had burned area and unburned area which was inserted witha mesh as the flame holder.

Research showed that each type of combustor produced different walltemperatures. The results of combustor wall temperature type 1 for propane fuelreached the highest average temperatures at 182.45 oC and 113.20 oC for Acetylenefuel. The propane fuel in combustor type 2 obtained average temperature at 127.18oC, while used acetylene fuel obtained average temperature at 450.63 oC. Thehighest temperature of acetylene fuel was obtained in combustor type 2. Thepropane fuel in combustor type 3 produced average temperature at 131.10 oC, whileused acetylene fuel obtained at 435.10 oC. The characteristic of Acetylene fuel wasmore flammable than propane gas. Visually, stable flame of propane fuel lookedbluer than acetylene fuel. Acetylene fuel produced reddish flame on the wallcombustor. Propane fuel on the wall combustor was not as bright as using acetylenegas.

Keywords: Acetylene, Flame Stability, Micro-Combustion, Propane.


viii

HALAMAN MOTTO

“Maka sesungguhnya bersama kesulitan itu ada kemudahan. Sesungguhnya

bersama kesulian itu ada kemudahan.

(Q.S. Al-Insyirah: 5-6)

“Dreams never hurt anybody, if he keeps working right behind the dream to make

as much of it come real as he can”.

Mimpi tidak pernah menyakiti siapapun, jika dia terus berusaha tepat di belakang

mimpi untuk mewujukan mimpinya sebisa mungkin.”

(F.W. Woolworth)


ix

HALAMAN PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan untuk:

Bapak dan Ibu

Doa serta motivasi yang selalu engkau haturkan, serta perjuangan dan kasih

sayangmu yang tidak terbatas. Merupakan hal indah yang akan selalu menjadi

motivasi dan insprirasi dalam mengarungi kehidupan.

Adik-Adikku

Terima kasih telah menjadi penyemangat serta menjadi sahabat ketika di rumah.

Tim Riset ECCL

Terima kasih dosen-dosen serta seluruh komponen tim riset ECCL yang menjadi

tempat bertukar pikiran serta memberikan saran-saran dan kritik

Tim Micro-Combustion

Terima kasih atas kerja sama, dorongan dan motivasi yang selalu diberikan selama

proses riset micro-combustion

Mahasiswa PTM 2014

Terima kasih telah membersamai selama berkuliah di PTM, dan memberikan

kesan-kesan serta pengalaman yang luar biasa.


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur peneliti haturkan atas kehadirat Allah SWT, yang telah

melimpahkan rahmat, hidayah dan berkahnya, berupa kesehatan, ilmu serta

kesempatan dalam menyelesaikan penelitian ini. Atas kehendak-Nya pula peneliti

dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh Jenis Bahan Bakar Pada

Single Step Micro-Combustor terhadap Stabilitas Nyala Api.”

Skripsi ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan memperoleh

gelar Sarjana Pendidikan pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas

Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Peneliti

menyadari bahwa terselesainya skripsi ini tidak lepas dari bantuan, bimbingan serta

dukungan dari berbagai pihak. Dengan demikian peneliti menyampaikan terima

kasih kepada:

1. Prof. Dr. Joko Nurkamto, M.Pd., Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu

Pendidikan, Univesitas Sebelas Maret Surakarta.

2. Dr. Indah Widiastuti, ST., M.Eng., Kepala Program Studi Pendidikan

Teknik Mesin, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan, Universitas

Sebelas Maret Surakarta

3. Dr. Suharno, ST., MT selaku pembimbing akademik, yang telah

memberikan bimbingan dan arahan.

4. Dr. Eng. Herman Saputro, S.Pd., M.Pd., MT., selaku pembimbing I,

yang telah memberikan dorongan, bimbingan, arahan, sehingga

memberi motivasi dalam penyelesaian skripsi ini.

5. Danar Susilo Wijayanto, ST., M.Eng., selaku Pembimbing II, yang telah

memberikan dorongan, bimbingan, arahan, sehingga memberi motivasi

dalam penyelesaian skripsi ini.

6. Tim riset ECCL dan Micro-Combustor yang telah membersamai serta

memberikan motivasi dalam penyelesaian skripsi ini.


xi

Peneliti menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, diantaranya

dikarenakan keterbatasan peneliti. Walaupun demikian, peneliti berharap semoga

skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca guna pengembangan ilmu.

Surakarta, Oktober 2018

Peneliti


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ....................................................................................... i

PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ...................................................... ii

PERSETUJUAN ............................................................................................. iv

PENGESAHAN SKRIPSI .............................................................................. v

ABSTRAK ...................................................................................................... vi

ABSTRACT .................................................................................................... vii

HALAMAN MOTTO ..................................................................................... viii

HALAMAN PERSEMBAHAN ..................................................................... ix

KATA PENGANTAR .................................................................................... x

DAFTAR ISI ................................................................................................... xii

DAFTAR TABEL ........................................................................................... xiv

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xv

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah ..................................................................... 1

B. Identifikasi Masalah ........................................................................... 3

C. Pembatasan Masalah .......................................................................... 3

D. Rumusan Masalah .............................................................................. 4

E. Tujuan Penelitian ............................................................................... 4

F. Manfaat Penelitian ............................................................................. 4

BAB II KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR DAN HIPOTESIS

A. Kajian Pustaka ................................................................................... 5

1. Micro Power Generator dan Perbedaan Micro-Combustion

dengan Pembakaran Konvensional .............................................. 5

2. Step Combustor dan Material Stainless Steel ............................... 7

3. Bahan Bakar Combustor .............................................................. 9

4. Aliran Fluida, Reaksi Kimia Hidrokarbon dan

Rumus Perhitungan ...................................................................... 12

B. Kerangka Berpikir .............................................................................. 13


xiii

C. Hipotesis ............................................................................................ 15

BAB III METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................ 16

1. Tempat Penelitian ........................................................................ 16

2. Waktu Penelitian .......................................................................... 16

B. Desain Penelitian ............................................................................... 16

C. Teknik Pengumpulan Data ................................................................. 17

1. Identifikasi Variabel ..................................................................... 17

2. Metode Pengumpulan Data .......................................................... 17

D. Instrumen Penelitian .......................................................................... 18

1. Bahan Penelitian .......................................................................... 18

2. Alat-alat Penelitian ....................................................................... 20

E. Teknik Analisis Data .......................................................................... 27

F. Prosedur Penelitian ............................................................................ 28

1. Diagram Alir Penelitian ............................................................... 28

2. Studi Pustaka ................................................................................ 28

3. Langkah-Langkah Penelitian ....................................................... 29

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian .................................................................................. 30

1. Deskripsi Data .............................................................................. 30

B. Pembahasan ........................................................................................ 55

1. Visualisasi Stable Flame .............................................................. 55

2. Analisis Data Perbedaan Temperatur ........................................... 64

BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN

A. Simpulan ............................................................................................ 69

B. Implikasi ............................................................................................ 69

C. Saran .................................................................................................. 70

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 71

LAMPIRAN .................................................................................................... 74


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbedaan Micro Scale Combustion dan Meso Scale Combustion.. 7

Tabel 2.2 Sinonim dan Rumus Kimia Acetylene ............................................ 9

Tabel 2.3 Sifat Fisika Acetylene ...................................................................... 10

Tabel 4.1 Combustor Tipe 1 Acetylene ........................................................... 31



Tabel 4.4 Combustor Tipe 1 Propana ............................................................. 40



Tabel 4.7 Perbedaan Temperatur Combustor Tipe 1 Bahan Bakar Acetylene

dan Propana .................................................................................... 47


dan Propana .................................................................................... 50


dan Propana .................................................................................... 53

Tabel 4.10 Perbandingan Temperatur Dinding Depan dan Temperatur

Dinding Belakang ......................................................................... 64

Tabel 4.11 Perbandingan Temperatur Rata-Rata Bahan Bakar Propana dan

Bahan Bakar Acetylene ................................................................. 66


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Kerangka Berpikir ....................................................................... 15

Gambar 3.1 Gas Acetylene .............................................................................. 18

Gambar 3.2 Kompresor dan Selang ................................................................ 19

Gambar 3.3 Gas Propana ................................................................................. 19

Gambar 3.4 Experimental Set Up .................................................................... 20

Gambar 3.5 Mass Flowmeter .......................................................................... 20

Gambar 3.6 Combustor Tipe 1 ........................................................................ 21

Gambar 3.7 Dimensi Combustor Tipe 1 ......................................................... 22

Gambar 3.8 Combustor Tipe 2 ........................................................................ 22

Gambar 3.9 Dimensi Combustor Tipe 2 ......................................................... 22

Gambar 3.10 Combustor Tipe 3 ...................................................................... 23

Gambar 3.11 Dimensi Combustor Tipe 3 ....................................................... 23

Gambar 3.12 Nepel ......................................................................................... 23

Gambar 3.13 Statik Holder untuk Combustor ................................................ 24

Gambar 3.14 Meja ........................................................................................... 24

Gambar 3.15 Stainless Steel Wire Mesh 60 .................................................... 25

Gambar 3.16 Termokopel Tipe K .................................................................... 25

Gambar 3.17 Kamera ...................................................................................... 26

Gambar 3.18 Pemantik Api ............................................................................. 26

Gambar 3.19 Stopwatch ................................................................................... 27

Gambar 3.20 Diagram Alir Penelitian ............................................................ 28

Gambar 4.1 Perbedaan Temperatur Dinding Depan dan Dinding Belakang

Combustor Tipe 1 Gas Acetylene ................................................. 33


Combustor Tipe 2 Gas Acetylene ................................................. 36


Combustor Tipe 3 Gas Acetylene ................................................ 39


Combustor Tipe 1 Gas Propana ................................................... 41


xvi


Combustor Tipe 2 Gas Propana .................................................. 44


Combustor Tipe 3 Gas Propana .................................................. 46

Gambar 4.7 Perbedaan Hasil Temperatur Combustor Tipe 1

dengan Bahan Bakar Gas Acetylene dan Gas Propan .................. 49


dengan Bahan Bakar Gas Acetylene dan Gas Propana ................ 52


dengan Bahan Bakar Gas Acetylene dan Gas Propana ................ 54

Gambar 4.10 Kondisi Dinding Combustor Tipe 1 Berbahan Bakar Acetylene .55

Gambar 4.11 Kondisi Stable Flame Combustor Tipe 1 Berbahan Bakar

Propana ..................................................................................... 55


Acetylene ................................................................................... 56

Gambar 4.13 Kondisi Dinding Combustor Tipe 1 Berbahan Bakar Propana .. 56

Gambar 4.14 Kondisi Dinding Combustor Tipe 2 Berbahan Bakar

Acetylene ................................................................................... 57


Propana ..................................................................................... 57


Acetylene ................................................................................... 58

Gambar 4.17 Kondisi Dinding Combustor Tipe 2 berbahan Bakar Propana... 58

Gambar 4.18 Kondisi Dinding Combustor Tipe 3 Berbahan Bakar

Acetylene ................................................................................... 59


Propana ..................................................................................... 59


Acetylene ................................................................................... 60

Gambar 4.21 Kondisi Dinding Combustor Tipe 3 Berbahan Bakar Propana .. 60


xvii

Gambar 4.22 Proses Menghidupkan Nyala Api pada Combustor dengan

Bahan Bakar Acetylene ............................................................. 61

Gambar 4.23 Kondisi Nyala Api di luar Combustor dengan Bahan Bakar

Acetylene ................................................................................... 61

Gambar 4.24 Proses Menghidupkan Nyala Api pada Combustor

dengan Bahan Bakar Propana ................................................... 62

Gambar 4.25 Kondisi Nyala Api di luar Combustor dengan Bahan Bakar

Propana ..................................................................................... 62


xviii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Luas Area Combustor ................................................................... 74

Lampiran 2 AFR Bahan Bakar Propana .......................................................... 75

Lampiran 3 AFR Bahan Bakar Acetylene ........................................................ 76

Lampiran 4 Equivalence Ratio Combustor Tipe 1, Bahan Bakar Propana...... 77

Lampiran 5 Equivalence Ratio Combustor Tipe 1, Bahan Bakar Acetylene ... 78





Lampiran 10 Besar Daya yang Dihasilkan Wall Combustor ........................... 83

Lampiran 11 Jumlah Lubang Mesh.................................................................. 86

Lampiran 12 Heat Loss .................................................................................... 87

Lampiran 13 Surface Volume Ratio ................................................................. 89


1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Beberapa tahun terakhir alat elektronik menjadi bagian penting untuk

dimiliki setiap orang. Perkembangan tersebut mendorong pengembangan

pembangkit listrik skala mikro untuk menunjang kebutuhan. Tantangan yang

dihadapi dalam mengembangkan pembangkit listrik skala mikro diantaranya

berhubungan dengan aliran fluida pada micro-channel, perpindahan panas pada

micro-scale, pembakaran skala kecil, desain, dan fabrikasi. Faktor-faktor lain yang

perlu diperhatikan ialah pemilihan material yang memiliki ketahanan panas tinggi

serta dari segi fabrikasi perlu pengerjaan yang presisi (Fernandez-Pello, 2002)

Micro power generator merupakan salah satu solusi untuk menghasilkan

pembangkit listrik skala mikro lebih baik dibandingkan dengan lithium–ion baterai.

Salah satu upaya pengembangan pembangkit listrik menggunakan Micro Scale

Combustion for Micro Power Generator (MPG). Menurut (Muharyanto, Mulyadi,

& Fachri, 2017) Meso scale combustion dapat dijadikan sumber listrik skala mikro

melalui panas pembakaran yang dihasilkan. Panas yang dihasilkan merupakan dari

pembakaran yang berasal dari combustor. Bahan bakar yang digunakan pada

combustor dapat berupa bahan bakar liquid ataupun gas. Pembakaran bahan bakar

pada combustor mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi panas yang

dapat dimanfaatkan sebagai penghasil listrik. Micro power generator dapat

menghasilkan listrik dalam skala yang kecil dan memiliki bentuk yang kecil,

sehingga portable dan mudah dibawa. Data kepemilikan telepon seluler dari tahun

2012 hingga 2015 untuk wilayah desa-desa kenaikannya mencapai 6,38 %,

sedangkan untuk wilayah perkotaan kenaikan yang terjadi sebesar 2,51 %. Ditinjau

data tersebut menunjukkan pentingnya membuat aplikasi pengembangan

pembangkit listrik Micro power generator berupa micro-combustion.

Meso ataupun micro scale combustion dapat dijadikan sumber listrik seperti

baterai, serta dapat digunakan pada beberapa komponen seperti komponen alat

library.uns.ac.id digilib.uns.ac.id 2

komunikasi, atau digunakan pada personal computer, serta kamera pemantau

(drone), serta untuk isi ulang daya (charging), dan sebagainya. Penelitian meso

scale combustion untuk micro power generator dilakukan oleh (Powell &

Aldredge, 2016). Penelitian yang dilakukan ini menggunakan material combustor

yang berbeda dengan metode komputasi. Material yang digunakan antara lain baja

tahan karat (stainless steel), alumunium oksida serta kuarsa kristal (quartz glass).

Bahan bakar yang digunakan dalam penelitian ini adalah ethane. Bahan bakar yang

digunakan dalam aplikasinya dapat bervariasi, seperti menggunakan hidrogen,

ethane, dan metana. Hasil penelitian tersebut menunjukkan adanya perbedaan hasil

suhu maksimum yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar pada combustor.

Sekarang ini, penelitian micro-combustion terdapat beberapa kendala antara

lain ialah memperoleh stabilitas nyala api di dalam combustor yang relatif sulit serta

pengerjaan geometri combustor yang rumit. Studi penelitian micro-combustion,

untuk menstabilkan nyala api dapat dilakukan dengan variasi equivalence ratio,

kecepatan inlet pembakaran serta material combustor yang digunakan untuk

mendapatkan suhu maksimum dari pembakaran. Penelitian (Jiaqiang et al., 2016)

menunjukkan bahwa tekanan inlet berpengaruh pada kecepatan, temperatur serta

specific entropy filed dari micro combustor terutama pada bagian outlet serta reaksi

yang terjadi. Menurut (Akhtar, Kurnia, & Shamim, 2015) di dalam pembakaran

bahan bakar pada combustor kecepatan inlet merupakan faktor penting, namun

bentuk penampang pada combustor dapat pula memengaruhi suhu dinding yang

dihasilkan. Selain itu, stabilitas nyala api dalam micro-combustion dapat diperoleh

dengan menggunakan wire mesh sebagai flame holder Penelitian-penelitian

tersebut, menjelaskan bahwa dalam pengembangan micro ataupun meso scale

combustion dipengaruhi beberapa faktor di antaranya bahan bakar, material

combustor, kecepatan inlet, equivalence ratio yang perlu dianalisa lebih lanjut.

Bahan bakar yang berbeda pada micro-combustion memiliki pengaruh pada

hasil pembakaran yang diperoleh. Penelitian (Tang, Xu, Shan, Pan, & Liu, 2015)

membandingkan penggunaan tiga bahan bakar yang berbeda yakni hidrogen,

metana dan propana, dari ketiga bahan bakar tersebut hidrogen memiliki rentang


kestabilan nyala api yang paling luas. Metana memiliki distribusi temperatur yang

seragam selain itu masing – masing bahan bakar tersebut dapat stabil pada ukuran

saluran yang berbeda. Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan di atas,

peneliti memilih judul penelitian: “PENGARUH JENIS BAHAN BAKAR PADA

SINGLE STEP MICRO-COMBUSTOR TERHADAP STABILITAS NYALA

API”.

B. Identifikasi Masalah

Berdasarkan pemaparan latar belakang di atas, dapat diidentifikasikan

beberapa permasalahan di antaranya :

1. Kebutuhan energi listrik yang semakin meningkat seiring perkembangan

teknologi di Indonesia.

2. Pemanfaantan micro-combustion yang belum dimanfaatkan sebagai sumber

energi listrik skala mikro.

3. Perbedaan temperatur yang dihasilkan dengan dua bahan bakar yang berbeda

pada micro-combustion.

4. Dimensi pada micro-combustion mempengaruhi kualitas stabilitas nyala api

combustor untuk micro-combustion.

5. Bahan bakar mempengaruhi stabilitas nyala api untuk micro combustion.

C. Pembatasan Masalah

Dengan adanya keterbatasan yang dimiliki oleh peneliti, dalam melakukan

penelitian, yang melingkupi keterbatasan waktu, dan kemampuan. Peneliti

membatasi masalah penelitian dalam beberapa hal, di antaranya :

1. Stabilitas nyala api pada micro-combustion dengan combustor bertingkat

single step.

2. Pengaruh bahan bakar terhadap temperatur dinding pada kondisi nyala api

stabil di dalam combustor untuk micro-combustion.

D. Rumusan Masalah

Adapun berdasarkan batasan masalah, rumusan masalah dalam penelitianini yaitu:


1. Apakah jenis bahan bakar mempengaruhi stable flame pada visualisasi dinding

combustor dengan combustor tipe single step ?

2. Apakah perbedaan antara jenis bahan bakar acetylene dan propana terhadap

temperatur dinding pada micro-combustion dengan nyala api stabil untuk

combustor single step ?

E. Tujuan Penelitian

Tujuan dilakukannya penelitian ini adalah untuk mengetahui:

1. Bahan bakar dapat berpengaruh pada visualisasi dinding combustor terhadap

stable flame dengan combustor tipe single step.

2. Perbedaan temperatur dinding yang dihasilkan acetylene dan propana pada

micro-combustion dengan nyala api stabil pada combustor single step.

F. Manfaat Penelitian

Manfaat dilakukannya penelitian ini, adalah:

1. Secara Teoritis :

a. Memperdalam materi mengenai heat exchanger dan konversi energi

b. Mengetahui micro power generator

c. Mengetahui micro combustion

d. Mengetahui pengaruh perbedaan bahan bakar pada micro combustion

2. Secara Praktis :

a. Mampu membuat micro scale combustion untuk micro power generator

b. Mengembangkan penelitian terkait micro scale combustion untuk micro

power generator


5

BAB II

KAJIAN PUSTAKA, KERANGKA BERPIKIR DAN HIPOTESIS

A. Kajian Pustaka

1. Micro Power Generator dan Perbedaan Micro Combustion dengan

Pembakaran Konvensional

a. Pengertian Micro Power Generator

Menurut (Fernandez-Pello, 2002), micro power generator adalah

perangkat yang dibuat dalam segi ukuran kecil (miniaturisasi) dan dapat

menghasilkan daya listrik kecil dalam skala mikro serta komponen yang

diperlukan kecil dan perlu pengerjaan yang presisi, contoh mesin yang dapat

digunakan ialah EDM, FBM, LBM dan sebagainya. Menurut (Maruta,

2011), micro dan meso scale dapat diaplikasikan pada aktuator, sensor,

robot, rovers, peralatan elektronik portable, pesawat udara tanpa awak,

peralatan pemanas pada industri dan sebagainya. Micro atau meso scale

memiliki kepadatan energi hidrokarbon lebih tinggi dibandingkan baterai.

(Wan, Fan, & Yao, 2016) sejalan dengan maruta, mengungkapkan dengan

“combustion based micro power generator“ dapat menjadi alternatif yang

menjanjikan karena memiliki kerapatan energi bahan bakar hidrokarbon

yang jauh lebih tinggi.

b. Perbedaan Micro Combustion dengan Pembakaran Konvensional

Micro combustion berbeda dengan pembakaran konvensional

(macro), menurut (Vijayan, 2010) beberapa faktor yang membedakan,

pertama, dari segi ukuran ruang bakar, ruang bakar micro combustion lebih

kecil dari ruang bakar pembakaran konvensional (macro). Kedua, fenomena

interfacial lebih tinggi akibat rasio permukaan terhadap volume.

Pembakaran konvensional (macro) memiliki bilangan Reynold dan Plece

nilainya besar, sehingga alirannya turbulen yang disebabkan oleh efek difusi

serta viskositas yang kecil. Pembakaran mikro adalah kebalikannya, karena

efek viskositas dan difusi mendominasi, sehingga aliran pada micro


combustion adalah laminar atau transient. Combustor yang digunakan dapat

berbeda-beda seperti (Tang, Cai, Deng, Xu, & Pan, 2017), melakukan

penelitian micro combustion dengan menggunakan dua jenis combustor

yaitu dengan menggunakan resirkulasi panas (recirculation combustor)

serta tanpa menggunakan resirkulasi panas (Single – channel combustor).

Pembakaran micro serta meso combustion diharapkan memperoleh

stabilitas nyala api pembakaran, menurut (Fudhail Abdul Munir, Hatakeda,

Mikami, & Seo, 2013), bahwa stabilitas nyala api adalah batas ketika nyala

api stabil di dekat mesh di dalam ruang bakar. Menurut (F A Munir,

T.Tokumasa, T.Seo, & M.Mikami, 2015), bahwa peningkatan suhu gas di

dalam combustor dapat meningkatkan batas semburan nyala api disebut

blowout. Stabilitas nyala api pada micro combustion dapat pula dipengaruhi

quenching pada pembakarannya. Menurut (Vijayan, 2010) untuk mengatasi

quenching terdapat tiga cara yakni: Pembakaran dengan menggunakan

catalytic, pembakaran homogen – HCCI, serta pemanasan awal reaktan.

(Vijayan, 2010) mengungkapkan pula untuk mengurangi kerugian

panas yang dihasilkan pembakaran ialah dengan flame holder. Penelitian

(Baananto, Yuliati, & Hamidi 2017), mengungkapkan bahwa menggunakan

flame holder dapat terjadi resirkulasi panas dari nyala api ke reaktan,

sehingga dapat meningkatkan distribusi temperatur ke reaktan, resirkulasi

ini terjadi di dekat flame holder. Menurut (Mikami, Maeda, Matsui, Seo, &

Yuliati, 2013), sejalan dengan penelitian (Baananto, Yuliati, & Hamidi

2017), resirkulasi pada gas yang dibakar maupun yang tidak terbakar terjadi

perpindahan panas secara konduksi pada dinding combustor dan mesh

(flame holder).


Tabel 2.1 Perbedaan Microscale Combustion dan Mesoscale Combustion

Kriteria Regime Skala Contoh AplikasiDimensi Mesoscale 1 s/d 10 mm Rotary engine

(UCB)MEMSPower

Microscale 1 s/d 1000 µm Micro reactor(UIUC)

Thruster

DiameterPemada-

manApi

Mesoscale Quenchingdimeter(equilibrium)

Swiss - rollcombustor(USC)

Powergeneration

Microscale Quenchingdiameter Mean-free path (non-equilibrium)

Fuel cellsNano -particlereactors

Energyconversion

SkalaPerang-

kat

Microscale Smaller thanconventionalengine size

Micro-thrusters(PSU) MicroGas Turbin(MIT)

MicrosatellitesMicro airplanes

Sumber : (Ju & Maruta, 2011)

Penelitian (Lei, Chen, & Lei, 2016) memberikan penjelasan bahwa

efek equivalence ratio dapat memberikan perubahan pada quenching

diameter pada pembakaran dan kecepatan inlet dapat memberikan dampak

pada quenching diameter yang diperoleh.

2. Step Combustor dan Material Stainless Steel

Material stainless steel menurut (ASM International, 2000), ialah

logam alloy yang minimum terdapat kandungan Cr sebesar 12 %. Kandungan

Cr dalam material stainless steel dapat mencegah pembentukan karat.

Beberapa material stainless steel yang mengandung lebih dari 30 % Cr atau

kurang dari 50 % besi mencapai karakteristik anti karat melalui pembentukan

formasi film oksida kromium yang kaya oksida. Elemen lain yang ditambahkan

untuk meningkatkan karakteristik tertentu di dalamnya antara lain nickel,

mangan, molybdenum, copper, titanium, silicon, niobium, aluminium, sulfur

dan selenium. Kandungan karbon normalnya sebesar 0,03 % s/d 1 %.

Sedangkan, step pada combustor merupakan combustor yang memiliki bentuk

bertingkat. Backward facing step serta jarak inlet atau unburned area memiliki


dampak pada kestabilan nyala api pada micro combustion beberapa penelitian

telah menunjukkan hal tersebut. Berikut ini penelitian mengenai backward

facing step sedangkan

Penelitian micro-combustion dilakukan guna memperoleh temperatur

maksimum pada kondisi stabilitas nyala api. Stabilitas nyala api pada

combustor, dapat dikaitkan dengan penjelasan (Peng, E, Zhang, Hu, & Zhao,

2018) bahwa combustor menggunakan backward facing step dengan

membandingkan penggunaan front cavity dan tanpa menggunakannya. Hasil

yang diperoleh front cavity memperoleh hasil yang lebih baik dengan

meningkatkan stabilitas nyala api, suhu dinding luar dan konversi efisiensi

pada combustor. Efisiensi reaksi combustor tersebut adalah :

= 1 - / dan

= ℎ ∑ ( , - ) + ∑ ( , - )

= .....................(persamaan i)

Pengunaan jarak inlet dengan menggunakan combustor bertingkat

memberikan pengaruh pada suhu ruang bakar. Menurut (Yilmaz, Yilmaz, Cam,

& Ilbas, 2018) dengan adanya variasi jarak langkah inlet tersebut memiliki

dampak pada distribusi suhu di seluruh ruang bakar. Jarak inlet dapat

meningkatkan distribusi suhu dinding luar dari combustor. Jarak inlet dapat

pula meningkatkan laju konversi energi kimia ke panas.

(W. M. Yang, Chou, Shu, Li, & Xue, 2002) penelitian micro-

combustion dengan combustor menggunakan material stainless steel dengan

berbahan bakar H2 / air. Bentuk combustor menggunakan 3 tipe combustor

yang berbeda-beda. Hasil yang diperoleh combustor dengan backward facing

step sangat efektif dalam mengontrol posisi dari nyala api. Backward facing

step dapat pula memperluas jangkauan operasi berdasarkan kecepatan inlet dan

rasio H2 / air. Penelitian ini menjelaskan pembakaran terjadi dalam dua

langkah, antara lain: Pembakaran di dekat dinding dikarenakan memiliki


bentuk backward facing step, dan pembakaran di dekat lubang keluar

dikarenakan adanya produk panas di dekat dinding sehingga suhu tinggi serta

seragam di dalam combustor dapat dicapai. Uraian penelitian di atas dapat

digarisbawahi bahwa penggunaan step combustor, dan panjangnya inlet dapat

digunakan menstabilkan nyala api.

3. Bahan Bakar untuk Combustor

a. Acetylene (C2H2)

Tabel 2.2 Sinonim dan Rumus Kimia Acetylene

Material Keterangan

Acetylene Rumus Kimia :Sinonim : Acetylen, Ethine, Ethyne,Narcylene. Komponen Asetilin : CAS74-68-2

Sumber : (Praxair, 2005)

Acetylene adalah gas yang memiliki bau menyengat, tidak berwarna

dan sangat mudah terbakar (Khader Basha & Rao, 2015), Sifat Acetylene

menjadi sangat eksplosif jika dicampur dengan udara ataupun dipanaskan

serta dikompres. Sifat eksplosif dihasilkan oleh reaksi kimia langsung yang

terjadi antara kalsium karbida dan air sehingga menghasilkan gas acetylene

dan bubur karbonat. (Kariuki & Balachandran, 2010), menjelaskan bahwa

dalam penelitian acetylene dipilih karena kecepatan pembakaran acetylene

relative cepat. Acetylene memiliki quenching distance kecil (pada kondisi

atmosfer adalah 0.76 mm). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa

equivalence ratio berpengaruh pada perambatan nyala api pada percobaan

pembakaran campuran premixed acetylene gas dan udara dengan aliran

laminar. Acetylene memiliki karakteristik heat of combustion sebesar 1300

Kj/mol (engineeringtoolbox.com, 2017), selain itu Gros Heating Value

1498 Btu/ft3 dan Net Heating Value 1447 Btu/ft3 (engineeringtoolbox,

2005).


Tabel 2.3 Sifat Fisika Asetilin

Sifat Fisika AsetilenBerat molekul 26.038Tekanan uap cairan murni pada 21°C (bukantekanan silinder)

43.8

Volume spesifik pada 15.6 °C, 1 atm 902.9 ml/gTitik didih pada 1.22 atm -75 °CTitik sublimasi pada 1 atm -84 °CTripple point at saturation pressure -80.8 °CBerat Jenis, gas pada 15.6 °C , 1 atm (udara =1)

0.9057

Massa jenis, gas pada 0 °C, 1 atm 1.1709 g/lTemperatur kritis 36.3 °CTekanan kritis 62.4 barKepadatan kritis 0.231 g/mlPanas latent dari sublimasi pada -84 °C 193.46 cal/gPanas latent fusi di titik tripple 23.04 cal/gBatas yang mudah terbakar di udara 2.5 s/d 81.0 % by volume

Suhu pengapian-otomatis 335 °CPanas bruto dari pembakaran pada 15.6 °C, 1atm

13.2 cal/cc

Panas Spesifik, gas pada 25 °C, 1 atm : CρC

Rasio Cρ / C

0.4047 cal/g°C0.3212 cal/g°C1.26

Konduktivitas termal, gas pada 0 °C 4.8 x 10-5 cal/s cm2°C/cmViskositas gas pada 25 °C, 1 atm 0.00943 cPEntropi, gas pada 25 °C, 1 atm 1.843 cal/g °CKelarutan dalam air pada 0 °C, 1 atm 1.7 vol/vol O

Sumber : (Carson & Mumford, 2013)

b. Gas Propana

Sifat gas propana menurut (Parkash Surinder, 2010) memiliki titik

didih pada kondisi 1 ATM ialah -43,75 oF, Temperatur kritis sebesar 206,06oF. Tekanan kritis gas propana 616,00 lb/in2, Specific gravity 60/60 oF serta

Vapor pressure at 100 oF lb/in2. Gas propana memiliki Gross heating value

2575 Btu/ft3, Net heating value 2371 Btu/ft3 (engineeringtoolbox, 2005),

heat of combustion propana 2220 Kj/mol (engineeringtoolbox.com, 2017).

Gas propana dalam pengunaan untuk micro combustion dapat menghasilkan

stabilitas nyala api pada kondisi kecepatan inlet serta equivalence ratio yang


berbeda. (F.A Munir et al., 2013) menunjukkan bahwa gas propana sebagai

bahan bakar micro combustion memiliki flame stabilization limit yang

maksimum pada equivalence ratio antara 1.0 s.d 1.2 pada quartz glass

combustor dengan kombinasi daerah pembakaran (panjang daerah burned 5

mm,10 mm, dan 30 mm) terhadap panjang daerah unburned 10 mm tanpa

pemansan.

(Muharyanto et al., 2017) melakukan penelitian dengan meso scale

combustor serta macro scale combustor. Bahan bakar yang digunakan ialah

LPG. Penelitian ini menunjukkan bahwa perbedaan diameter combustor

mempengaruhi besar daya serta efisiensi yang dihasilkan oleh combustor.

Penelitian (Kustanto, Wardana, Sasongko, & Yuliati, 2015), dengan

menggunakan bahan bakar ethanol sebagai bahan bakar utama dan LPG

sebagai bahan bakar campuran. Penelitian ini menunjukkan bahwa bahan

bakar combustor dengan ethanol murni ataupun penambahan LPG sebesar

5 % memiliki kecepatan nyala api yang lebih cepat dibandingkan dengan

LPG. Penambahan LPG pada campuran ethanol hingga 15 s/d 20 %

kecepatan nyala api yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan ethanol

namun lebih besar dibandingkan dengan LPG. Visualisasi nyala api, dengan

bahan bakar LPG tanpa ethanol nyala api yang dihasilkan lebih cerah.

Kandungan LPG semakin berkurang pada campuran bahan bakar ethanol

pada combustor tingkat kecerahan nyala api semakin berkurang.

Penelitian (Adiwidodo, Wardana, Yuliati, & Nursasongko, 2015)

menggunakan LPG sebagai bahan bakar dan oksigen sebagai oksidatornya

dan digunakan pada combustor tipe rectangular. Penelitian ini

menunjukkan posisi chamber memiliki pengaruh pada peta stabilitas nyala

api. Equivalence ratio kurang dari 2, penambahan panas akibat heat

recirculation yang baik dapat mengubah grafik kestabilan nyala api

sedangkan pada equivalence ratio di atas 2 hasilnya relatif sama.

Penggunaan bahan bakar pada combustor dapat berbeda-beda, menurut

(Tang et al., 2015) combustor stainless steel dengan tiga bahan bakar yang


berbeda yakni metana, propana serta hidrogen. Bahan bakar yang berbeda

tersebut berpengaruh pada beberapa hal, di antaranya pertama, kecepatan

inlet meningkatkan kecerahan (panas pembakaran) pada dinding luar serta

area temperatur. Campuran hidrogen dan udara memiliki rentang kestabilan

nyala api lebih luas dibandingkan dengan metana dan propana. Kedua, pada

input energi yang sama hasil temperatur hidrogen tertinggi. Metana suhu

rata-ratanya tertinggi dan distribusi temperatur paling seragam. Ketiga,

ketinggian pembakaran untuk tetap stabil dari masing-masing bahan bakar

berbeda.

4. Aliran fluida, Reaksi Kimia Hidrokarbon dan Rumus Perhitungan

a. Aliran fluida

Menurut (Ifan Rohadi, 2016) terdapat dua aliran berdasarkan

bilangan Reynold yang dimiliki, yakni aliran laminar dan turbulen. Aliran

fluida laminar serta turbulen memiliki perbedaan, pertama dari kedua aliran

ini ialah bilangan Reynold pada aliran laminar kurang dari 2.300 sedangkan

pada aliran turbulen bilangan Reynold yang dimiliki ialah lebih dari 4.000.

Perbedaan kedua ialah pada aliran laminar pergerakan partikelnya beraturan

sehingga tidak terjadi perpotongan antar partikel dan membentuk lamina

namun pada aliran turbulen terjadi perpotongan antar partikel akibat

pergerakannya acak.

b. Reaksi Kimia Pembakaran Stoikimetri pada Bahan Bakar

Hidrokarbon

Menurut (Ling, 2006) reaksi pembakaran untuk bahan bakar

hidrokarbon ialah:

(α + - ) ( + 3.76 )

+ O + 3.76 (α + - ) ....................................... (persamaan ii)


c. Rumus perhitungan

Perhitungan ER (Equivalence Ratio) menurut (El-Mahallawy & Din

Habik, 2002), didefinisikan rasio perbandingan bahan bakar dengan udara

yakni pada kondisi aktual dan stoikiometri. Equivalence ratio yang

dihasilkan dapat diperoleh dalam tiga kondisi yakni, apabila kurang dari satu

merupakan campuran kurus, sama dengan satu merupakan campuran

stoikiometri dan lebih dari satu merupakan campuran kaya. Perhitungan

equivalence ratio dapat dilakukan dengan rumus berikut :

∅ = ..............................(persamaan iii)

Velocity of flow dan bilangan Reynolds dapat dihitung dengan menggunakanrumus-rumus berikut (Osueke & Onokwai, 2015):

Velocity of flow :

V =ṁ. ........................................(persamaan iv)

Bilangan Reynolds :

Re = = ....................... (persamaan v)

Total heat loss rate menurut (F.A Munir, 2016) dihitung dengan

menggunakan rumus:

q = h ( − ) ................. (persamaan vi)

B. Kerangka Berpikir

Kebutuhan energi di Indonesia, mengalami peningkatan terutama energi

listrik yang digunakan. Selain itu pertambahan kepemilikan alat komunikasi di

masyarakat diperlukan pengembangan pembangkit listrik skala kecil (mikro) yang

dapat dibawa dengan mudah (portable). Penelitian ini dilakukan pada micro scale

combustion, yang merupakan micro power generator. (Fernandez-Pello, 2002),


menyatakan micro power generator adalah perangkat yang dibuat dalam segi

ukuran kecil (miniaturisasi) dan dapat menghasilkan daya listrik kecil dalam skala

mikro. Menurut (Maruta, 2011), micro scale combustion dapat dimanfaatkan pada

peralatan elektronik portable, sensor, aktuator dan sebagainya. Combustion dapat

menghasilkan stabilitas nyala api serta temperatur maksimum yang berbeda.

Menurut (Khader Basha & Rao, 2015), sifat acetylene menjadi sangat eksplosif jika

dicampur dengan udara ataupun dipanaskan serta dikompres. Sifat eksplosif

dihasilkan oleh reaksi kimia langsung yang terjadi antara kalsium karbida dan air

sehingga menghasilkan gas acetylene dan bubur karbonat. Menurut (F.A Munir et

al., 2013) bahwa gas propana dapat memiliki flame stabilization limit yang

maksimum dengan equivalence ratio 1.0 maka berdasarkan uraian kedua bahan

bakar tersebut pada penelitian ini menggunakan combustor bertingkat single step

dengan bahan bakar acetylene dan propana. Kondisi nyala api stabil, pada kedua

bahan bakar akan diperoleh pengaruh berupa hasil temperatur, serta visual dinding

combustor kedua bahan bakar. Pengaruh bahan bakar yang diperoleh pada micro

combustion dapat menjadi pengembangan micro combustion sebagai micro power

generator. Bahan bakar dengan hasil lebih tinggi dan cocok dapat dikembangkan

untuk micro combustion, sehingga menjadi potensi sumber energi pada penggunaan

micro combustion sebagai micro power generator untuk masa depan.


Gambar 2.1 Kerangka Berpikir

C. Hipotesis

Berdasarkan uraian literatur di atas, dapat diambil hipotesis bahwa jika

perbedaan bahan bakar yang digunakan yakni acetylene serta propana dapat

berpengaruh pada stabilitas nyala api dan dapat terlihat secara visual pada dinding

combustor. Bahan bakar acetylene dan propana memiliki pengaruh yang berbeda

pada temperatur dinding combustor yang dihasilkan untuk micro combustion.


16

BAB III

METODE PENELITIAN

A. Tempat dan Waktu Penelitian

1. Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Kerja Bangku, Program Studi

Pendidikan Teknik Mesin, Kampus V, Universitas Sebelas Maret, Jalan

Ahmad Yani 200 A, Pabelan, Kartasura, Sukoharjo.

2. Waktu Penelitian

Proses penelitian berlangsung selama bulan April s.d Agustus 2018. Waktu

penelitian terhitung setelah pengajuan judul hingga penyelesaian laporan

skripsi. Adapun jadwal kegiatan yang dilaksanakan sebagai berikut:

a. Pengajuan Judul : April 2018

b. Penyusunan Proposal : April 2018 s.d Mei 2018

c. Seminar Proposal : Mei 2018

d. Revisi proposal : Mei 2018

e. Perizinan : Mei 2018

f. Pelaksanaan Penelitian : Mei 2018 s.d Juni 2018

g. Analisis Data : Juni s.d Juli 2018

h. Penyusunan Laporan Skripsi : Juli 2018 s.d September 2018

i. Ujian Skripsi : Oktober 2018

j. Revisi Laporan Skripsi : Oktober 2018-November 2018

B. Desain Penelitian

Metode penelitian yang digunakan pada penelitian ini adalah metode

eksperimen. Kegiatan penelitian yang dilakukan adalah mempersiapkan alat dan

bahan penelitian, melaksanakan penelitian, mengambil data penelitian serta analisis

data penelitian. Pengambilan data dilakukan dengan mengukur temperatur, serta

mendapatkan gambar secara visual pada nyala api yang stabil. Penelitian ini

dilakukan guna mengetahui pengaruh perbedaan bahan bakar yang digunakan pada

pembakaran di dalam micro-combustor.


C. Teknik Pengumpulan Data

Teknik pengumpulan data yang dilakukan sebagai berikut :

1. Identifikasi Variabel

a. Variabel Bebas (Independen), pada penelitian ini, menggunakan dua variasi

jenis bahan bakar yakni, acetylene dan propana. Selain itu variasi bentuk

combustor, perbedaan variasi combustor yakni pada panjang burned area

dan unburned area combustor dengan menggunakan tiga bentuk.

Combustor tipe 1 (burned area 10 mm, unburned area 40 mm), Combustor

tipe 2 (burned area 20 mm, unburned area 30 mm), Combustor tipe 3

(burned area 20 mm, unburned area 40 mm)

b. Variabel Terikat (Dependen), variabel terikat yang digunakan ialah

stabilitas nyala api, dengan ditunjukkan visualisasi (gambar) nyala api yang

stabil pada setiap bahan bakar acetylene dan propana pada setiap tipe

combustor. Temperatur didapatkan ketika nyala api stabil pada dua jenis

bahan bakar untuk setiap tipe combustor.

c. Variabel Kontrol, Penelitian ini menggunakan variabel kontrol yakni :

single step stainless steel micro combustor with single wire mesh, non

premixed fuel-air mixture, aliran laminar, tekanan 0.5 bar, Equivalence ratio

1.0.

2. Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data yang digunakan pada penelitian ini menggunakan

metode pengukuran. Pengukuran data dilakukan berdasarkan data penelitian

(data primer) yang diperoleh melalui hasil eksperimen. Pengukuran-

pengukuran yang dilakukan di antaranya:

a. Pengukuran temperatur nyala api yang stabil

Pengukuran temperatur nyala api yang stabil dilakukan dengan

menggunakan termokopel tipe K. Termokopel tipe K diletakkan pada

bagian dinding luar combustor. Termokopel dipasang pada bagian ujung

burned area serta bagian pangkal burned area.


b. Pengambilan gambar visual (foto) dengan menggunakan kamera pada

kondisi nyala api stabil. Gambar stabilitas nyala api diambil dengan

menggunakan kamera yang diletakkan pada bagian hilir combustor. Bagian

hilir ini berada di depan (ujung burned area). Dinding combustor gambar

diperoleh pada bagian samping combustor.

D. Instrumen Penelitian

Instrumen penelitian yang digunakan merupakan alat serta bahan dalam menunjang

pelaksanaan penelitian, antara lain :

1. Bahan penelitian

a. Gas acetylene

Gambar 3.1 Gas Acetylene(Sumber : Dokumentasi pribadi)

Gas acetylene digunakan sebagai salah satu bahan bakar combustor,

acetylene sifatnya berbau dan mudah terbakar.


b. Kompresor

Gambar 3.2 Kompresor & selang(Sumber : Dokumentasi Pribadi)

Kompresor berfungsi sebagai pemasok udara / sumber udara yang

dialirkan ke combustor. Penelitian ini menggunakan jenis oksidator berupa

udara.

c. Gas propana

Gambar 3.3 Gas Propana(Sumber : Dokumentasi pribadi)

Gas propana digunakan sebagai salah satu bahan bakar combustor, sifat

bahan bakar propana yang berwarna biru ketika terbakar serta dapat

menghasilkan panas yang stabil, sehingga dapat digunakan pada micro

combustion.


2. Alat-alat penelitian

a. Pengaturan Alat Eksperimen

Gambar 3.4 Experimental Set Up

b. Mass Flowmeter (fuel dan udara)

Gambar 3.5 Mass Flowmeter(Sumber : Dokumentasi pribadi)

Mass flowmeter sebagai alat untuk mengetahui besar laju aliran

bahan bakar serta udara ke combustor. Flowmeter terdapat 3 jenis yakni

bermaterialkan red sapphire, black glass dan stainless steel dengan rentang

yang berbeda sesuai bahan bakar atau udara yang digunakan. Jenis flow

112-02-GL : untuk udara, material black glass minimal flow 27,8 g/ml dan

maksimal 370,6 g/ml. Material sapphire min flow : 43,7 g/ml dan maks flow

: 513,3 g/ml. Material stainless steel, min flow : 86,6 g/ml dan maks flow :


816,0 g/ml. Jenis flow 032-41, Material black glass min flow 2,5 g/ml dan

maks flow : 46,6 g/ml. Material sapphire, min flow : 4,0 g/ml dan maks flow

: 73,1 g/ml. Material Stainless steel, min flow 8,3 g/ml dan maks flow 138,3

g/ml. Jenis flowmeter 042-15, material black glass min flow :1,6 g/ml dan

maks flow 18,3 g/ml. Material sapphire min flow : 2,5 g/ml dan maks flow

29,1 g/ml. Material stainless steel min flow 5,0 g/ml dan maks flow 58,7

g/ml.

c. Combustor Tipe 1, Tipe 2 dan Tipe 3

Ketiga jenis combustor memiliki diameter yang sama yakni untuk Di

unburned 3,5 mm dan Di burned 4,5 mm dengan panjang sesuai gambar

dimensi yang di tunjukkan gambar 3.6 s/d 3.11. Combustor tipe 1 (panjang

burned area10 mm. dan unburned area 40 mm). Combustor tipe 2

(panjang burned area 20 mm dan unburned area 30 mm). Combustor tipe

3 (panjang burned area 20 mm dan unburned area 40 mm).

Gambar 3.6 Combustor Tipe 1(Sumber : Dokumentasi Pribadi)


Gambar 3.7 Dimensi Combustor Tipe 1

Gambar 3.8 Combustor Tipe 2(Sumber : Dokumentasi pribadi)



Gambar 3.10 Combustor Tipe 3(Sumber : Dokumentasi Pribadi)


d. Selang dan nepel

Gambar 3.12 Nepel(Sumber : Dokumentasi Pribadi)


Selang dan nepel berfungsi sebagai media mengalirkan aliran bahan bakar

serta udara dari sumber bahan bakar maupun udara ke flowmeter serta ke

combustor.

e. Statik holder untuk combustor

Gambar 3.13 Statik holder untuk combustor(Sumber : Dokumentasi Pribadi)

Statik holder untuk combustor berfungsi sebagai pemegang / dudukan

combustor.

f. Meja

Gambar 3.14 Meja(Sumber : Dokumentasi Pribadi)

Meja digunakan sebagai penyangga alat-alat penunjang seperti statik

holder, flowmeter.


g. Stainless steel wire mesh

Gambar 3.15 Stainless steel wire mesh 60(Sumber : Dokumentasi Pribadi)

Stainless steel wire mesh berfungsi untuk menambah stabilitas nyala api

di dalam combustor. Stainless steel wire mesh di letakkan antara burned

area dan unburned area

h. Termokopel tipe K

Gambar 3.16 Termokopel Tipe K(Sumber : Dokumentasi Pribadi)

Termokopel tipe K berfungsi sebagai alat ukur temperatur pada dinding

combustor pada kondisi nyala api stabil. Batas temperatur minimum

temperatur termokopel tipe K sebesar -200 oC, dan temperatur maksimum

sebesar 1200 oC.


i. Kamera

Gambar 3.17 Kamera(Sumber : Dokumentasi Pribadi)

Kamera berfungsi alat mendokumentasi secara visual pada alat-alat /

instrumen penelitian serta kondisi nyala api stabil yang diperoleh.

j. Pemantik api

Gambar 3.18 Pemantik Api(Sumber : Dokumentasi Pribadi)

Pemantik api berfungsi sebagai sumber api, saat pembakaran bahan bakar

di dalam combustor.


k. Stopwatch

Gambar 3.19 Stopwatch(Sumber: Dokumentasi Pribadi)

Stopwatch digunakan sebagai penghitung waktu, pada eksprimen ini.

E. Teknik Analisis Data

Penelitian ini menggunakan analisis data dekriptif kuantitatif. Teknik analisis data

dekriptif kuantitatif ini digunakan dengan metode komparatif, untuk

membandingkan pengaruh dan sebab - akibat dari variabel – variabel yang

digunakan dengan cara menjabarkan dari data yang dihasilkan.


F. Prosedur Penelitian

1. Diagram alir penelitian

Gambar 3.20 Diagram Alir Penelitian

2. Studi Pustaka

Studi pustaka merupakan kegiatan peneliti dalam mencari literatur

sebagai sumber referensi dan bahan materi mengenai pengaruh jenis bahan

bakar pada micro combustor untuk pengajuan proposal skripsi, setelah

disetujui dilanjutkan penelitian serta pengambilan data.


3. Langkah – langkah penelitian

a. Eksperimen menggunakan combustor tipe 1

1) Langkah persiapan

a) Menyiapkan fuel dan kompresor

b) Menyiapkan flowmeter serta termokopel tipe K

c) Menyiapkan selang dan nepel

d) Menyiapkan combustor tipe 1

e) Menyiapkan kamera

f) Memasang mesh ke dalam combustor dan mengelem sebagian

unburned area ke pipa tembaga dengan lem keramik

2) Langkah pelaksanaan

a) Memasang selang bahan bakar dan kompresor

b) Memasang selang dan nepel

c) Memasang flowmeter

d) Memasang combustor

e) Memasang termokopel pada ujung wall burned area (temperatur

1) dan di bagian pangkal burned area (temperatur 2)

f) Menghidupkan api pada combustor

g) Memposisikan stable flame dengan ER 1.0

h) Setelah stable flame, 4 menit kemudian mematikan stopwatch dan

stable flame yang telah terbentuk dimatikan, hingga dinding wall

kembali ke temperatur lingkungan

i) Mengulangi langkah a) s/d i), dengan dua bahan bakar yakni

Acetylene dan Propana

3) Langkah pengukuran

a) Pengukuran temperatur menggunakan termokopel tipe K.

b) Menghitung waktu dengan stopwatch.

c) Pengambilan gambar visual (foto) kondisi stable flame.

b. Eksperimen pada combustor tipe 2 dan combustor tipe 3, langkah persiapan,

langkah pelaksanaan serta langkah pengukuran dilaksanakan seperti pada

combustor tipe 1


30

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. HASIL PENELITIAN

1. Deskripsi Data

Menurut (Fernandez-Pello, 2002) micro power generator adalah

perangkat yang dibuat dalam segi ukuran kecil (miniaturisasi) dan dapat

menghasilkan daya listrik kecil dalam skala mikro serta komponen yang

diperlukan kecil dan perlu pengerjaan yang presisi. (Baananto, Yuliati, &

Hamidi 2017) mengungkapkan bahwa menggunakan flame holder dapat terjadi

resirkulasi panas dari nyala api ke reaktan, sehingga dapat meningkatkan

distribusi temperatur ke reaktan, resirkulasi ini terjadi di dekat flame holder.

(Yilmaz et al., 2018) dengan adanya variasi jarak langkah inlet tersebut memiliki

dampak pada distribusi suhu di seluruh ruang bakar, serta dapat meningkatkan

distribusi suhu dinding luar dari combustor.

(W. M. Yang et al., 2002) combustor menggunakan material stainless

steel dengan bahan bakar H2 / air, dengan bentuk combustor yang digunakan

menggunakan 3 tipe combustor yang berbeda. Hasil yang diperoleh combustor

dengan backward facing step sangat efektif dalam mengontrol posisi dari nyala

api. (Fudhail Abdul Munir et al., 2013) menunjukkan bahwa gas propana sebagai

bahan bakar micro combustion memiliki flame stabilization limit yang

maksimum pada equivalence ratio antara 1.0 s.d 1.2 pada quartz glass

combustor. (Fudhail Abdul Munir et al., 2013) mengungkapkan pula bahwa

stabilitas nyala api adalah batas ketika nyala api stabil di dekat mesh di dalam

ruang bakar. Menurut (Khader Basha & Rao, 2015) Acetylene adalah gas yang

memiliki bau menyengat, tidak berwarna dan sangat mudah terbakar. Sifat

acetylene menjadi sangat eksplosif jika dicampur dengan udara ataupun

dipanaskan serta dikompresi. Penggunaan bahan bakar pada combustor dapat

berbeda-beda, menurut (Tang et al., 2015) pada combustor stainless steel dengan

tiga bahan bakar yang berbeda yakni metana,


propana serta hidrogen. Ketiga bahan bakar memiliki perbedaan di antaranya

temperatur yang diperoleh keseragaman distribusi temperatur yang dimiliki.

a. Data Temperatur Combustor Tipe 1 dengan Bahan Bakar Acetylene

Tabel 4.1 Combustor Tipe 1 Acetylene

Waktu(Second)

Rata-RataTemperatur

DindingDepan (oC)

Rata-rataTemperatur

DindingBelakang

(oC)

Rata-rataTemperaturAkhir (oC)

10 103,50 97,38 100,4420 165,63 109,75 137,6930 123,88 117,00 120,4440 115,50 120,75 118,1350 119,50 117,50 118,5060 116,38 116,88 116,6370 118,38 110,38 114,3880 119,00 113,38 116,1990 117,63 112,63 115,13100 119,50 111,25 115,38110 118,00 107,88 112,94120 116,50 105,88 111,19130 118,75 108,13 113,44140 112,88 106,50 109,69150 117,38 106,75 112,06160 115,50 104,75 110,13170 115,25 102,88 109,06180 113,13 102,88 108,00190 111,38 105,50 108,44200 111,63 109,00 110,31210 114,63 105,13 109,88220 110,63 105,00 107,81230 115,25 107,13 111,19240 114,50 105,13 109,81

Berdasarkan Tabel 4.1 di atas, terdapat perbedaan temperatur antara

temperatur depan (ujung burned area ) dan belakang (pangkal burned area).

Combustor 10.40, dengan bahan bakar acetylene temperatur depan lebih tinggi

dibandingkan dengan temperatur belakang. Tabel 4.1 menunjukkan 50 detik


pertama pada combustor tipe 1, mengalami peningkatan pada kedua temperatur

dinding. Temperatur dinding, burned area di bagian depan mengalami

kenaikan yang pesat pada 20 detik awal. Temperatur maksimum pada 50 detik

pertama mencapai hingga 165,63 oC. Rentang temperatur tertinggi pada 50

detik pertama bagian depan ialah sebesar 62,13 oC. Distribusi panas pada 50

detik kedua bagian depan burned area, temperatur tertinggi diperoleh 119,50oC pada detik ke-100. Rentang temperatur tertinggi mencapai 3,15 oC. Kondisi

temperatur bagian depan pada 50 detik ketiga, temperatur maksimum yang

dicapai ialah 118,75 oC. Rentang temperatur tertinggi yang diperoleh pada 50

detik ketiga ialah 5,87 oC. Distribusi temperatur pada dinding bagian depan

untuk 50 detik keempat temperatur tertinggi mencapai 115,5 oC. Rentang

temperatur tertinggi mencapai 4,12 oC. Temperatur dinding depan pada 50

detik kelima, temperatur tertinggi mencapai 115,25 oC. Rentang temperatur

tertinggi diperoleh 4,62 oC.

Distribusi panas pada bagian belakang combustor tipe 1 berbahan bakar

acetylene pada 50 detik awal mengalami peningkatan seperti halnya temperatur

depan dinding combustor. Temperatur tertinggi diperoleh 120,75 oC dengan

rentang temperatur tertinggi sebesar 23,37 oC. Distribusi panas pada 50 detik

kedua bagian belakang combustor, temperatur tertinggi mencapai 116,88 oC

dengan rentang temperatur yang dicapai ialah 6,5 oC. Kondisi pada 50 detik

ketiga, temperatur tertinggi diperoleh sebesar 108,13 oC, dengan rentang

temperatur tertinggi dicapai sebesar 2,25 oC. Distribusi panas dinding bagian

belakang combustor pada 50 detik keempat, temperatur tertinggi mencapai 109oC dengan rentang temperatur tertinggi pada 50 detik keempat ialah sebesar

6,12 oC. Kondisi 50 detik kelima temperatur tertinggi yang diperoleh ialah

sebesar 107,13 oC dengan rentang temperatur tertinggi pada kondisi ini ialah

2,13 oC.


Gambar 4.1 Perbedaan Temperatur Dinding Depan dan DindingBelakang Combustor Tipe 1 Gas Acetylene.


b. Data Temperatur Combustor Tipe 2 dengan Bahan Bakar Acetylene

Tabel 4.2 Combustor Tipe 2 Acetylene.

Waktu(second)

Rata-rataTemperatur

DindingDepan (oC)

Rata-rataTemperatur

DindingBelakang

(oC)


10 406,75 149,50 278,1320 419,42 276,58 348,0030 469,58 389,50 429,5440 535,92 405,67 470,7950 602,75 414,17 508,4660 550,67 424,58 487,6370 540,17 422,75 481,4680 545,00 419,08 482,0490 531,08 416,17 473,63100 523,42 419,17 471,29110 522,42 414,25 468,33120 519,08 415,08 467,08130 513,83 412,75 463,29140 504,08 412,58 458,33150 506,58 412,17 459,38160 507,58 409,25 458,42170 505,58 406,00 455,79180 489,17 408,17 448,67190 487,33 408,33 447,83200 499,08 406,83 452,96210 508,17 402,75 455,46220 496,58 405,58 451,08230 490,08 409,92 450,00240 492,42 402,75 447,58

Berdasarkan Tabel 4.2 di atas, terjadi perbedaan temperatur depan

(ujung burned area) dan temperatur belakang (pangkal burned area).

Temperatur depan (ujung burned area) mengalami kenaikan yang signifikan

pada 50 detik awal. Temperatur tertinggi hingga detik ke-50 ialah sebesar

602,75 oC. Rentang temperatur tertinggi 50 detik awal ialah 196 oC. Pergerakan

temperatur pada 50 detik ke dua, temperatur depan tertinggi diperoleh pada


detik ke-60 sebesar 550,67 oC. Rentang temperatur 50 detik kedua diperoleh

sebesar 27,25 oC. Kondisi temperatur depan untuk 50 detik ketiga temperatur

tertinggi terjadi pada detik ke-110 sebesar 522,42 oC. Rentang temperatur

tertinggi sebesar 18,34 oC.

Pergerakan distribusi panas ke dinding luar combustor tipe 2 sesuai

gambar 4.2 di atas pada 50 detik keempat, temperatur tertinggi mencapai

507,58 oC yakni pada detik ke-160 dan temperatur terendah mencapai 487,33oC. Rentang temperatur tertinggi ialah 20,25 oC. Pengukuran temperatur pada

50 detik kelima temperatur tertinggi didapatkan pada detik ke-210 sebesar

508,17 oC. Rentang temperatur tertinggi yang diperoleh sebesar 18,09 oC. Hasil

temperatur belakang yang diperoleh, pada 50 detik pertama temperatur

belakang tertinggi diperoleh sebesar 414,1667 oC. Rentang temperatur tertinggi

sebesar 264,67 oC. Temperatur tertinggi pada 50 detik kedua diperoleh pada

detik ke-60 sebesar 424,58 oC. Rentang temperatur tertinggi mencapai sebesar

8,41 oC. Kondisi pada 50 detik ketiga temperatur tertinggi diperoleh sebesar

415,08 oC. Rentang temperatur tertinggi pada 50 detik ketiga sebesar 2,91 oC.

Temperatur belakang pada 50 detik keempat, temperatur tertinggi diperoleh

sebesar 409,25 oC. Rentang temperatur tertinggi pada 50 detik keempat sebesar

3,25 oC. Kondisi temperatur belakang pada 50 detik kelima, temperatur

tertinggi sebesar 409,92 oC dengan rentang temperatur tertinggi sebesar 7,17oC


Gambar 4.2 Perbedaan Temperatur Dinding Depan dan DindingBelakang Combustor Tipe 2 Gas Acetylene


c. Data Temperatur Combustor Tipe 3 dengan Bahan Bakar Acetylene

Tabel 4.3 Combustor Tipe 3 Acetylene

Waktu(Second)

Rata-rataTemperatur

DindingDepan (oC)

Rata-rataTemperatur

DindingBelakang

(oC)


10 230,42 251,00 240,7120 409,00 443,58 426,2930 442,75 493,92 468,3340 409,17 513,33 461,2550 406,00 514,33 460,1760 405,33 511,33 458,3370 407,17 514,33 460,7580 396,92 507,75 452,3390 395,83 502,75 449,29

100 388,92 508,17 448,54110 394,83 500,00 447,42120 395,33 491,67 443,50130 381,25 484,17 432,71140 386,25 493,08 439,67150 383,00 488,83 435,92160 388,83 491,42 440,13170 383,75 493,00 438,38180 384,33 494,67 439,50190 384,67 485,25 434,96200 386,58 486,92 436,75210 379,08 478,75 428,92220 383,92 488,67 436,29230 385,25 480,83 433,04240 382,33 476,17 429,25

Berdasarkan tabel 4.3 di atas, terdapat perbedaan temperatur antara

temperatur dinding depan (ujung burned area) dan temperatur dinding

belakang (pangkal burned area). Distribusi panas pada dinding combustor dari

gambar menunjukkan perbedaan. Temperatur depan terjadi peningkatan tajam

pada 50 detik pertama. Temperatur tertinggi di 50 detik pertama sebesar 442,75oC terjadi pada detik ke-30 dengan rentang temperatur tertinggi ialah sebesar


212,33 oC. Temperatur tertinggi pada 50 detik kedua ialah 407,17 oC pada detik

ke-70 dengan rentang temperatur tertinggi pada 50 detik kedua ialah sebesar

18,25 oC . Temperatur dinding pada 50 detik ketiga mencapai 395,33 oC terjadi

pada detik ke-120. Rentang temperatur tertinggi pada 50 detik ketiga ialah

14,08 oC. Panas pada ujung burned area untuk 50 detik keempat, temperatur

tertinggi mencapai 388,83 oC. Rentang temperatur tertinggi diperoleh sebesar

5,08 oC. Besar temperatur tertinggi, untuk 50 detik terakhir mencapai 385,25oC. Rentang temperatur pada 50 detik kelima ialah 6,17 oC.

Temperatur belakang combustor tipe 3 dengan bahan bakar acetylene,

peningkatan temperatur dinding pada 50 detik pertama terjadi lebih stabil

dibandingkan dengan temperatur depan. Temperatur tertinggi yang dicapai

pada kondisi ini sebesar 514,33 oC besar rentang temperatur tertinggi diperoleh

263,33 oC. Distribusi panas di dinding temperatur belakang pada 50 detik

kedua tidak menunjukkan perbedaan temperatur yang signifikan. Perbedaan

temperatur selama 50 detik kedua memiliki rentang tertinggi adalah 11,58 oC.

Temperatur tertinggi yang diperoleh ialah 514,333 oC pada detik ke -70. Detik

50 ketiga temperatur belakang memiliki rentang tertinggi ialah 12 oC.

Temperatur tertinggi pada 50 detik ketiga ialah 500 oC rentang temperatur

tertiggi diperoleh sebesar 15,83 oC. Kondisi 50 detik keempat rentang tertinggi

temperatur dinding belakang ialah 9,42 oC dengan temperatur tertinggi yang

diperoleh sebesar 494,75 oC. Sedangkan, temperatur pada 50 detik tertinggi

dicapai sebesar 488,67 oC dan rentang temperatur tertinggi sebesar 12,5 oC


Gambar 4.3 Perbedaan Temperatur Dinding Depan dan DindingBelakang Combustor Tipe 3 Gas Acetylene.


d. Data Temperatur Combustor Tipe 1 dengan Bahan Bakar Propana

Tabel 4.4 Combustor Tipe 1 Propana

Waktu(Second)

Rata-rataTemperatur

DindingDepan (oC)

Rata-rataTemperatur

DindingBelakang

(oC)

Rata-RataTemperaturAkhir (oC)

10 73,25 63,25 68,2520 153,00 114,75 133,8830 169,00 143,25 156,1340 186,63 165,13 175,8850 199,25 175,50 187,3860 203,00 176,88 189,9470 203,25 179,00 191,1380 200,13 180,13 190,1390 203,13 180,63 191,88100 207,00 182,63 194,81110 203,88 180,63 192,25120 204,88 182,50 193,69130 204,13 180,13 192,13140 205,00 182,38 193,69150 205,50 182,88 194,19160 205,38 183,88 194,63170 210,75 181,00 195,88180 206,13 182,00 194,06190 205,25 179,00 192,13200 205,13 179,75 192,44210 206,13 179,38 192,75220 203,25 184,00 193,63230 200,38 175,13 187,75240 204,13 176,25 190,19

Berdasarkan tabel 4.4 di atas, temperatur depan lebih tinggi

dibandingkan dengan temperatur belakang. Distribusi temperatur dinding

depan 50 detik pertama peningkatan terjadi. Peningkatan yang signifikan

terjadi pada detik ke-20 dengan temperatur yang diperoleh sebesar 153 oC.

Temperatur tertinggi yang dicapai ialah pada detik ke-50 sebesar 199,25 oC.

Rentang tertinggi tiap 10 detik pada 50 detik awal ialah 126 oC. Peningkatan


temperatur pada 50 detik kedua, temperatur tertinggi ialah pada detik ke-100

sebesar 207 oC. Rentang tertinggi temperatur tertinggi pada 50 detik kedua

ialah 4 oC. Temperatur yang dihasilkan pada 50 detik ketiga, tertinggi diperoleh

sebesar 205,50 oC. Rentang temperatur tertinggi ialah 1,62 oC.

Temperatur dinding belakang pada 50 detik keempat tertinggi mencapai

210,75 oC yakni pada detik ke-170. Rentang temperatur tertinggi yang

diperoleh pada 50 detik keempat ialah 5,62 oC. Kondisi temperatur 50 detik

kelima, tertinggi dicapai ialah 206,13 oC pada detik ke-210. Rentang

temperatur tertinggi didapatkan sebesar 2.88 oC. Distribusi temperatur dinding

belakang, pada 50 detik awal tertinggi diperoleh 175,50 oC yakni pada detik

ke-50. Rentang pada 50 detik awal ini ialah 112,25 oC. Temperatur yang

diperoleh pada 50 detik kedua tertinggi sebesar 182,63 oC yakni pada detik ke-

100. Rentang temperatur tertinggi didapatkan sebesar 5,75 oC. Temperatur

dinding belakang pada 50 detik ketiga tertinggi mencapai 182,88 oC yakni pada

detik ke-150. Rentang temperatur tertinggi yang terjadi pada 50 detik ketiga

ialah 2,75 oC. Temperatur dinding belakang 50 detik keempat tertinggi

diperoleh sebesar 183,88 oC. Rentang temperatur tertinggi pada 50 detik

keempat ialah 4,88 oC. Kondisi 50 detik kelima, temperatur tertinggi diperoleh

sebesar 184 oC. Rentang temperatur tertinggi yang dicapai ialah sebesar 8,87oC.

Gambar 4.4 Perbedaan Temperatur Dinding Depan dan DindingBelakang Combustor Tipe 1 Gas Propana.


e. Data Combustor Tipe 2 dengan Bahan Bakar Propana

Tabel 4.5 Combustor 2 Propana

Waktu(Second)

Rata-rataTemperatur

DindingDepan (oC)

Rata-rataTemperatur

DindingBelakang

(oC)

Rata-ratatemperaturAkhir (oC)

10 53.50 47.13 50.3120 97.13 70.13 83.6330 125.25 84.25 104.7540 142.50 92.25 117.3850 152.50 99.50 126.0060 160.00 104.00 132.0070 165.13 108.38 136.7580 163.38 111.00 137.1990 164.50 109.25 136.88100 160.88 109.75 135.31110 161.38 108.88 135.13120 168.50 110.75 139.63130 163.38 111.00 137.19140 163.13 111.25 137.19150 161.13 110.63 135.88160 160.50 110.88 135.69170 161.88 109.75 135.81180 157.63 111.00 134.31190 159.00 106.25 132.63200 156.63 111.25 133.94210 160.38 111.75 136.06220 161.75 108.25 135.00230 155.63 107.13 131.38240 153.25 111.25 132.25

Berdasarkan tabel 4.5 di atas, combustor tipe 2 dengan bahan bakar

propana, temperatur depan dan belakang. Distribusi panas pada dinding luar

bagian depan, 50 detik awal temperatur tertinggi diperoleh sebesar 152,50 oC.

Rentang temperatur tertinggi pada 50 detik awal ialah sebesar 99,00 oC.

Temperatur depan pada 50 detik kedua, tertinggi mencapai 165,13 oC yakni

pada detik ke-70. Rentang temperatur tertinggi yang diperoleh ialah 5,13 oC.


Panas dinding luar combustor pada 50 detik ketiga temperatur tertinggi

mencapai 168,50 oC. Rentang temperatur tertinggi yang diperoleh ialah 7,37oC.

Temperatur tertinggi 50 detik keempat terjadi pada detik ke-170 dengan

temperatur sebesar 161,88 oC. Rentang temperatur tertinggi pada 50 detik

keempat mencapai 5,25 oC. Distrbusi panas pada 50 detik kelima, temperatur

dinding luar tertinggi mencapai 161,75 oC. Rentang temperatur tertinggi

didapatkan sebesar 8,5 oC. Tabel 4.5 di atas menunjukkan pula distribusi panas

dinding combustor pada bagian belakang. Temperatur awal pada 50 detik

pertama terjadi peningkatan temperatur. Temperatur tertinggi bagian pangkal

burned area ialah pada detik ke-50 sebesar 99,50 oC. Rentang temperatur

tertinggi pada 50 detik pertama diperoleh sebesar 52,37 oC. Kondisi dinding

luar pada 50 detik kedua, temperatur belakang tertinggi diperoleh sebesar

111,00 oC terjadi pada detik ke-80, rentang temperatur tertinggi ialah 2,37 oC.

Perubahan temperatur pada 50 detik ketiga temperatur tertinggi yang dicapai

ialah 111,25 oC dengan rentang temperatur tertinggi yang diperoleh ialah

sebesar 5,00 oC. Temperatur bagian pangkal burned area combustor tipe 2

bahan bakar propana, pada 50 detik keempat temperatur tertinggi diperoleh

sebesar 111,25 oC dan rentang temperatur tertinggi pada 50 detik keempat

mencapai 5 oC. Sedangkan pada 50 detik kelima temperatur tertinggi dicapai

sebesar 111,75 oC. Rentang temperatur tertinggi yang diperoleh ialah 4,62 oC.

Gambar 4.5 Perbedaan Temperatur Dinding Depan dan DindingBelakang Combustor Tipe 2 Gas Propana


f. Data Combustor Tipe 3 dengan Bahan Bakar Propana

Tabel 4.6 Combustor Tipe 3 Propana

Waktu(Second)

Rata-rataTemperatur

DindingDepan (oC)

Rata-rataTemperatur

DindingBelakang

(oC)


10 45.25 63.13 54.1920 76.25 108.63 92.4430 99.88 130.25 115.0640 109.38 144.38 126.8850 115.13 151.63 133.3860 116.25 149.13 132.69


70 121.00 155.88 138.4480 123.50 155.63 139.5690 122.75 156.75 139.75100 118.63 156.63 137.63110 118.00 158.63 138.31120 113.63 162.63 138.13130 119.25 159.63 139.44140 118.50 161.38 139.94150 120.88 160.88 140.88160 120.63 157.00 138.81170 121.00 157.88 139.44180 116.88 154.88 135.88190 115.13 157.25 136.19200 118.63 156.63 137.63210 117.13 160.13 138.63220 117.63 160.13 138.88230 114.38 157.00 135.69240 121.13 156.25 138.69

Berdasarkan tabel 4.6 di atas, combustor tipe 3 dengan bahan bakar

propana temperatur belakang lebih tinggi dibandingkan temperatur depan.

Temperatur depan combustor tipe 3, pada 50 detik awal temperatur tertinggi

mencapai 115,13 oC diperoleh rentang temperatur tertinggi sebesar 69,88 oC.

Distribusi temperatur panas pada dinding luar combustor tertinggi pada 50

detik kedua mencapai 123,5 oC, dan rentang temperatur tertinggi diperoleh

sebesar 7,25 oC. Rentang detik ke-110 hingga 150, temperatur tertinggi

diperoleh sebesar 120,88 oC. Rentang temperatur tertinggi yang dicapai pada

50 detik ketiga ialah 7,25 oC. Temperatur depan pada 50 detik keempat

tertinggi ketika pada detik ke-170, dengan temperatur sebesar 121,00 oC,

rentang temperatur tertinggi yang dihasilkan ialah 5,87 oC. Kondisi 50 detik

kelima, temperatur tertinggi 121.13 oC dan rentang temperatur tertinggi sebesar

6,75 oC.

Temperatur belakang combustor tipe 3 dengan bahan bakar propana

sesuai tabel 4.6 di atas, pada 50 detik pertama, temperatur tertinggi sebesar

151,63 oC yakni pada detik ke-50. Rentang temperatur tertinggi pada awal


pembakaran combustor ialah 88,50 oC. Panas pada dinding luar bagian

belakang combustor pada 50 detik kedua, temperatur tertinggi dihasilkan

sebesar 156.75 oC. Rentang temperatur yang diperoleh ialah 7,62 oC. Kondisi

50 detik ketiga temperatur tertinggi sebesar 162,63 oC dan rentang temperatur

tertinggi sebesar 4 oC. Temperatur tertinggi pada 50 detik keempat dperoleh

sebesar 157,88 oC dan rentang temperatur tertinggi yang dicapai ialah 3 oC.

Kondisi temperatur bagian belakang pada 50 detik kelima temperatur tertinggi

mencapai 160,13 oC dengan rentang temperatur tertinggi mencapai 3.88 oC.

Gambar 4.6 Perbedaan Temperatur Dinding Depan dan DindingBelakang Combustor Tipe 3 Gas Propana

g. Data Perbedaan Temperatur pada Combustor Tipe 1 dengan Bahan

Bakar Acetylene dan Propana

Tabel 4.7 Perbedaan Temperatur Combustor Tipe 1 Bahan Bakar Acetylenedan Propana

Waktu(Second)

Temperatur DindingCombustor (oC)

Acetylene Propana

10 100.44 68.2520 137.69 133.8830 120.44 156.1340 118.13 175.8850 118.50 187.3860 116.63 189.9470 114.38 191.13


80 116.19 190.1390 115.13 191.88100 115.38 194.81110 112.94 192.25120 111.19 193.69130 113.44 192.13140 109.69 193.69150 112.06 194.19160 110.13 194.63170 109.06 195.88180 108.00 194.06190 108.44 192.13200 110.31 192.44210 109.88 192.75220 107.81 193.63230 111.19 187.75240 109.81 190.19

Berdasarkan tabel 4.7 di atas, pada combustor tipe 1, antara bahan bakar

acetylene serta propana terjadi perbedaan temperatur. Tabel 4.7 menjelaskan

bahwa pada bahan bakar propana, peningkatan temperatur lebih stabil

dibandingkan dengan bahan bakar acetylene. Kestabilan dua bahan bakar

tersebut berbeda, pada awal pembakaraan yaitu 50 detik pertama dengan

menggunakan combustor tipe 1, bahan bakar acetylene peningkatan temperatur

lebih tajam, Namun ditinjau rentang tertinggi disetiap 50 detik pada temperatur

acetylene lebih rendah. Propana memiliki rentang yang tinggi dalam 50 detik

pertama. Bahan bakar propana dengan menggunakan combustor tipe 1, pada

50 detik pertama antara temperatur tertinggi dan temperatur terendah memiliki

rentang sebesar 119,13 oC. Temperatur tertinggi pada 50 detik pertama sebesar

187.38 oC yakni pada detik ke-50.

Bahan bakar acetylene, kenaikan dalam tabel 4.7 terlihat kurang stabil,

namun temperatur tertinggi yang dicapai ialah sebesar 137,69 oC dengan

rentang temperatur tertinggi yang diperoleh sebesar 37,25 oC yakni perbedaan

antara temperatur tertinggi dan terendah pada 50 detik pertama. Kondisi 50

detik kedua, bahan bakar propana mencapai temperatur tertinggi sebesar


194,81 oC dan rentang tertinggi temperatur yang dihasilkan ialah sebesar 4,87oC. Pada bahan bakar acetylene pada pengukuran waktu yang sama, temperatur

maksimum yang diperoleh ialah 116,63 oC yakni pada detik ke-60. Rentang

temperatur tertinggi yang diperoleh sebesar 2,25 oC. Kondisi 50 detik ketiga,

bahan bakar propana temperatur tertinggi 194,19 oC. Rentang temperatur

tertinggi yang diperoleh ialah 2,09 oC. Pada 50 detik ketiga dengan bahan bakar

acetylene temperatur tertinggi 113,44 oC dan rentang temperatur tertinggi

diperoleh sebesar 3,755 oC.

Kondisi temperatur combustor tipe 1 dengan bahan bakar propana pada

50 detik keempat menunjukkan temperatur tertinggi diperoleh sebesar 195,88oC yakni pada detik ke-170, dan rentang temperatur tertingi mencapai 3,75 oC.

Bahan bakar acetylene temperatur tertinggi dicapai sebesar 110,31 oC dan

rentang temperatur tertinggi mencapai 2,31 oC. Kondisi temperatur combustor

tipe 1 pada 50 detik kelima, dengan bahan bakar propana temperatur tertinggi

dicapai 193,63 oC dan rentang temperatur tertinggi dicapai sebesar 5,88 oC.

Sedangkan, bahan bakar acetylene temperatur tertinggi mencapai 111,19 oC

dan rentang temperatur tertinggi sebesar 3,38 oC.

Gambar 4.7 Perbedaan Hasil Temperatur Combustor Tipe 1 denganBahan bakar Gas Acetylene dan Gas Propana.


h. Data Perbedaan Temperatur Combustor Tipe 2 dengan Bahan Bakar


Tabel 4.8 Perbedaan Temperatur Combustor Tipe 2 Bahan Bakar Acetylenedan Propana.

Waktu(Second)


Acetylene Propana

10 278.13 50.3120 348.00 83.6330 429.54 104.7540 470.79 117.3850 508.46 126.0060 487.63 132.0070 481.46 136.7580 482.04 137.19


90 473.63 136.88100 471.29 135.31110 468.33 135.13120 467.08 139.63130 463.29 137.19140 458.33 137.19150 459.38 135.88160 458.42 135.69170 455.79 135.81180 448.67 134.31190 447.83 132.63200 452.96 133.94210 455.46 136.06220 451.08 135.00230 450.00 131.38240 447.58 132.25

Berdasarkan tabel 4.8 di atas, pada combustor tipe 2, bahan bakar

acetylene menunjukkan temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan

bahan bakar propana. Tabel 4.8 menunjukkan pergerakan temperatur dinding

luar combustor tipe 2 yang berbeda antara bahan bakar acetylene serta bahan

bakar propana. Bahan bakar acetylene peningkatan lebih tajam dibandingkan

dengan bahan bakar propana. Hasil temperatur antara bahan bakar propana dan

acetylene berbeda, pada 50 detik pertama bahan bakar propana pola terlihat

lebih teratur. Temperatur tertinggi bahan bakar propana ialah 126 oC dan

rentang temperatur antara temperatur tertinggi dan terendah ialah sebesar 75,69oC. Bahan bakar acetylene pada 50 detik pertama, temperatur tertinggi yang

dicapai ialah sebesar 508,46 oC dan rentang temperatur tertinggi sebesar 230.33oC. Kondisi 50 detik kedua, combustor tipe 2 dengan bahan bakar propana

temperatur tertinggi diperoleh 137,19 oC dan rentang temperatur tertinggi

mencapai 5,19 oC. Bahan bakar acetylene temperatur tertinggi dicapai 487,63oC dan rentang temperatur tertinggi diperoleh sebesar 16,34 oC.

Temperatur dinding luar combustor tipe 2 pada 50 detik ketiga, bahan

bakar propana mencapai temperatur tertinggi sebesar 139,63 oC dan rentang

temperatur tertinggi sebesar 4,5 oC. Bahan bakar acetylene temperatur tertinggi


dicapai 468,33 oC dan rentang temperatur tertinggi sebesar 10,03 oC.

Temperatur combustor tipe 2 pada 50 detik keempat bahan bakar propana

mencapai temperatur tertinggi sebesar 135,81 oC dan rentang temperatur

tertinggi sebesar 3,18 oC, sedangkan bahan bakar acetylene temperatur

tertinggi mencapai 458,42 oC dengan rentang temperatur tertinggi ialah 10,59oC. Temperatur dinding luar combustor tipe 2, pada 50 detik kelima bahan

bakar propana temperatur tertinggi mencapai 136,06 oC dan rentang temperatur

tertinggi ialah 4,68 oC. Pada bahan bakar acetylene temperatur tertinggi

diperoleh sebesar 455,4583 oC dan rentang temperatur tertinggi sebesar 7,88oC.

Gambar 4.8 Perbedaan Hasil Temperatur Combustor Tipe 2 denganBahan Bakar Gas Acetylene dan Gas Propana.


i. Data Perbedaan Temperatur Combustor Tipe 3 dengan Bahan Bakar


Tabel 4.9 Perbedaan Temperatur Combustor Tipe 3 Bahan Bakar Acetylenedan Propana

Waktu(Second)


Acetylene Propana

10 240.71 54.1920 426.29 92.4430 468.33 115.0640 461.25 126.8850 460.17 133.3860 458.33 132.6970 460.75 138.4480 452.33 139.5690 449.29 139.75100 448.54 137.63110 447.42 138.31120 443.50 138.13130 432.71 139.44140 439.67 139.94150 435.92 140.88160 440.13 138.81170 438.38 139.44180 439.50 135.88


190 434.96 136.19200 436.75 137.63210 428.92 138.63220 436.29 138.88230 433.04 135.69240 429.25 138.69

Berdasarkan gambar 4.9 di atas, temperatur pada combustor tipe 3 hasil

pembakaran propana dan acetylene berbeda. Gambar 4.9 menunjukkan pada

bahan bakar propana pergerakan temperatur lebih teratur dibandingkan

acetylene. Awal pembakaran, pada 50 detik pertama bahan bakar propana

mencapai temperatur tertinggi sebesar 133,38 oC dan rentang temperatur

tertinggi diperoleh sebesar 79,69 oC. Bahan bakar acetylene temperatur

tertinggi mencapai 468,33 oC dan rentang temperatur tertinggi mencapai

227,62 oC. Kondisi pada 50 detik kedua bahan bakar propana temperatur

maksimum mencapai 139,75 oC dan rentang temperatur tertinggi sebesar 7,06oC. Sedangkan bahan bakar acetylene temperatur tertinggi diperoleh sebesar

460,75 oC dengan rentang temperatur tertinggi sebesar 12.21 oC.

Panas dinding luar combustor tipe 3, dengan bahan bakar propana pada

50 detik ketiga, mencapai temperatur maksimum sebesar 140,88 oC dan

rentang temperatur tertinggi sebesar 2,75 oC. Bahan bakar acetylene mencapai

temperatur tertinggi sebesar 447,42 oC dan rentang temperatur tertinggi ialah

14,71 oC. Kondisi pada 50 detik keempat, bahan bakar propana pada dinding

luar combustor menghasilkan temperatur tertinggi sebesar 139,44 oC dan

rentang temperatur tertinggi diperoleh 3,56 oC. Bahan bakar acetylene

menghasilkan temperatur maksimum sebesar 440,13 oC dan rentang

temperatur tertinggi sebesar 5,17 oC. Pada 50 detik kelima, bahan bakar

propana menghasilkan temperatur tertinggi sebesar 138,88 oC dengan rentang

temperatur tertinggi sebesar 3,19 oC. Bahan bakar acetylene menghasilkan

temperatur tertinggi sebesar 436,29 oC dan rentang temperatur tertinggi sebesar

7,37 oC.


Gambar 4.9 Perbedaan Temperatur Combustor Tipe 3 dengan Bahan BakarGas Acetylene dan Gas Propana.

B. PEMBAHASAN

1. Visualisasi Stable Flame

a. Combustor Tipe 1

Gambar 4.10 Kondisi Dinding Combustor Tipe 1 Berbahan BakarAcetylene

Berdasarkan gambar 4.10 di atas, warna dinding combustor tipe 1

dengan menggunakan bahan bakar acetylene antara ujung burned region

dan pangkal burned region. Terjadi perbedaan warna pada dinding di

setiap tipe combustor. Gambar combustor tipe 1 dengan bahan bakar

acetylene.


Gambar 4.11 Kondisi Stable Flame Combustor Tipe 1 Berbahan BakarPropana

Berdasarkan gambar 4.11 di atas kondisi stable flame di dalam combustor

terjadi di dekat mesh (flame holder) dan berwarna biru. Dinding combustor

tidak mengalami perubahan warna yang signifikan.

Gambar 4.12 Kondisi Stable Flame Combustor Tipe 1 Berbahan BakarAcetylene

Gambar 4.12 di atas menunjukkan stable flame hingga didapatkan nyala

api stabil di dalam combustor tipe 1. Nyala api stabil berada di dekat mesh.


Gambar 4.13 Kondisi Dinding Combustor Tipe 1 Berbahan BakarPropana

Gambar 4.13 di atas menunjukkan dinding combustor tipe 1 dengan bahan

bakar propana secara visual tidak berwarna kemerahan seperti halnya

bahan bakar acetylene.

b. Combustor Tipe 2

Gambar 4.14 Kondisi Dinding Combustor Tipe 2 dengan Bahan BakarAcetylene

Berdasarkan gambar 4.14 di atas, dinding combustor tipe 2,

terdapat perbedaan warna antara bagian ujung burned region dan pangkal


burned region sehingga terdapat perbedaan temperatur pada dinding.

Gambar menunjukkan bahwa pangkal burned region memiliki temperatur

yang lebih tinggi dibandingkan pada bagian ujungnya. dan bagian pangkal

merupakan bagian dinding combustor yang dekat dengan posisi stable

flame

Gambar 4.15 Kondisi Stable Flame Combustor Tipe 2 Bahan BakarPropana

Berdasarkan gambar 4.15 di atas kondisi stable flame combustor

tipe 2 dengan bahan bakar propana berada di dalam combustor dan di dekat

mesh (flame holder) serta nyala api berwarna kebiruan.

Gambar 4.16 Kondisi Stable Flame Combustor Tipe 2 Bahan BakarAcetylene

Gambar 4.16 di atas menunjukkan stable flame hingga didapatkan nyala

api stabil di dalam combustor 2 dan berada di dekat mesh


Gambar 4.17 Kondisi Dinding Combustor Tipe 2 Berbahan BakarPropana

Gambar 4.17 menunjukkan dinding combustor tipe 2 berbahan bakar

propana, terdapat sedikit warna kemerahan merah menyala pada dinding

combustor, terutama di bagian pangkal burned area

c. Combustor Tipe 3

Gambar 4.18 Kondisi Dinding Combutor Tipe 3 dengan BahanBakar Acetylene

Berdasarkan gambar 4.18 di atas kondisi dinding combustor

tipe 3 dengan bahan bakar acetylene terdapat perbedaan warna yang


terjadi antara ujung burned region dan pangkal burned region

sehingga perbedaan panas yang diserap antara pangkal burned region

dan ujung burned region tidak berbeda jauh atau tidak memiliki gap

temperatur yang tinggi.

Gambar 4.19 Kondisi Stable Flame Combustor Tipe 3 Bahan BakarPropana

Berdasarkan gambar 4.19 di atas kondisi stable flame

combustor tipe 3 dengan bahan bakar propana berada di dalam

combustor dan di dekat mesh (flame holder) dan berwarna kebiruan.

Gambar 4.20 Kondisi Stable Flame Combustor Tipe 3 Bahan BakarAcetylene

Gambar 4.20 di atas menunjukkan stable flame combustor tipe 3

berada di dalam combustor dan berada di dekat mesh.


Gambar 4.21 Kondisi Dinding Combustor Tipe 3 Berbahan bakarPropana

Gambar 4.21 di atas menunjukkan dinding combustor dengan bahan

bakar propana tidak terdapat warna kemerahan

d. Nyala Api Bahan Bakar di luar Combustor

Gambar 4.22 Proses Menghidupkan Nyala Api pada Combustordengan Bahan Bakar Acetylene

Berdasarkan gambar 4.22 di atas ketika api dengan bahan

bakar acetylene, telah dinyalakan dan ditambahkan udara nyala api


yang masih di luar combustor semakin berwarna kuning dan

menyilaukan mata dan semakin mengerucut. Nyala api yang berwarna

biru tidak terlihat.

Gambar 4.23 Kondisi Nyala Api di luar Combustor dengan BahanBakar Acetylene

Berdasarkan gambar 4.23 di atas ketika proses membentuk

stable flame di dalam combustor, warna inti api mulai terbentuk

seiring bertambahnya udara. Lidah api dengan menggunakan bahan

bakar acetylene masih terbentuk. Inti api ini yang akan dijadikan

stable flame di dalam combustor dan berada di dekat mesh. Stable

flame dibentuk di dekat mesh dengan warna kebiruan.

Gambar 4.24 Proses Menghidupkan Nyala Api pada Combustordengan Bahan Bakar Propana


Berdasarkan gambar 4.24 di atas warna nyala api dengan

bahan bakar propana adalah biru. Ketika ditambahkan udara nyala api

semakin berwarna biru cerah dan tidak terlihat api berwarna kuning.

Api terlihat mengerucut ketika penambahan udara namun besar nyala

api di luar combustor lebih kecil dibandingkan bahan bakar acetylene.

Gambar 4.25 Kondisi Nyala Inti Api di luar Combustor dengan BahanBakar Propana

Berdasarkan gambar 4.25 di atas warna inti api dan lidah api

pada bahan bakar propana berwarna kebiruan. Besar inti api dan lidah

api jika di lihat saat di luar combustor tidak terlalu besar

perbedaannya. Berdasarkan visualisasi pada gambar dinding

combustor, faktor penyebab tingkat kecerahan dinding combustor,

oleh (Tang et al., 2015) disebutkan tingkat kecerahan external wall

pada combustor dipengaruhi beberapa faktor di antaranya perbedaan

inlet velocities pada equivalenece ratio 1.0. Kedua, kecerahan dinding

combustor dipengaruhi flowrate bahan bakar dibawah input energi

kimia yang sama. Ketiga, perbedaan channel-height combustor pada

equivalence ratio 1.0. Penelitian tersebut menunjukkan antara

channel-heigth 2.5 mm dan 3 mm memiliki perbedaan kecerahan

dinding eksternal pada combustor. Dinding dengan channel-heigth 2.5

mm lebih cerah dibandingkan 3 mm. Mengacu penelitian tersebut,

secara visual bahan bakar propana dengan diameter 4.5 mm pada

penelitian ini, tingkat kecerahan dinding eksternal tidak terlihat. Salah


satu factor penyebab munculnya kecerahan dinding luar combustor

ialah channel-height combustor. Bahan bakar acetylene lebih terlihat

cerah dibandingkan dengan bahan bakar propana pada channel-height

yang sama.

Nyala api propana terlihat lebih biru, pada penelitian ini

perbandingan pembakaran bahan bakar LPG dengan etanol serta

campuran antara LPG dengan etanol menunjukkan nyala api LPG

lebih biru dibandingkan dengan bahan bakar etanol (Kustanto et al.,

2015). Visualisasi bahan bakar acetylene serta propana pada gambar

4.19 sampai dengan gambar 4.22, ketika nyala api di luar combustor.

Propana terlihat lebih biru dibandingkan dengan nyala api di luar

combustor bahan bakar acetylene. Berdasarkan penelitian tersebut,

hasil penelitian ini sejalan, karena nyala api propana lebih biru

dibandingkan dengan acetylene. Combustor dengan bahan bakar

acetylene, ketika proses mencari stable flame di luar combustor

semakin bertamabah udara nyala api acetylene di luar combustor

semakin kuning dan menyilaukan mata. Kondisi nyala api stabil di

dalam combustor warna kuning menghilang, dan terdapat lidah api

berwarna api putih kekuningan.

2. Analisis Data Perbedaan Temperatur

Tabel 4.10 Perbandingan Temperatur Dinding Depan dan Temperatur DindingBelakang Combustor

No Waktu(Menit)

TipeCombustor

Temperatur (oC)A B C D

1 4 I 194,48 170,42 117,68 108,722 4 II 151,20 103,15 506,95 394,323 4 III 112,16 149,39 387,33 483,38

Keterangan :

A. Rata-rata temperatur depan external wall burned area, bahan bakar

propana.


B. Rata-rata temperatur belakang external wall burned area, bahan bakar

propana.

C. Rata-rata temperatur depan external wall burned area, bahan bakar

acetylene.

D. Rata-rata temperatur belakang external wall burned area, bahan bakar

acetylene.

Acetylene lebih mudah didapatkan karena tersedia secara komersial

(Kariuki & Balachandran, 2010). Acetylene memiliki kecepatan pembakaran

yang tinggi dan memiliki quenching distance yang kecil pada kondisi atmosfer

0.76 mm. Kecepatan perambatan nyala api dengan bahan bakar acetylene juga

dipengaruhi adanya celah di dalam combustor. Penelitian tersebut juga

menunjukkan bahwa dengan jarak celah 20 mm dengan ER 1.0 memiliki

kecepatan perambatan nyala api sebesar 1.25 sedangkan dengan jarak celah 11

mm memiliki kecepatan perambatan nyala api sebesar 2. Jarak celah pada area

pembakaran, menunjukkan berpengaruh pada kecepatan pembakaran acetylene

di dalam combustor.

(F.A Munir, 2016) mengungkapkan bahwa panjang unburned region

memiliki pengaruh yang signifikan pada stable flame di dalam combustor dan

tidak ada indikator burned region memiliki efek yang signifikan pada stable

flame. Heat recirculated pada reaktan terjadi melalui dinding combustor pada

unburned region. Penggunaan high wall thermal conductivity dapat

memperoleh temperatur yang seragam. Menurut (Restu Prabowo, 2017) besar

SVR (Surface Volume Ratio) mempengaruhi tingginya temperatur pada

dinding combustor. Semakin kecil diameter ruang bakar maka akan semakin

besar nilai SVR. Suhu dinding terbesar diperoleh pada combustor dengan

diameter luar pembakaran terkecil dan suhu ruang pembakaran ialah pada

diameter luar terbesar. Diameter pembakaran yang kecil memiliki SVR yang

besar sehingga distribusi pada dinding combustor diperoleh lebih besar. Rata-

rata suhu dinding dengan menggunakan diameter luar pembakaran terkecil

yakni berukuran 5 mm memperoleh suhu sebesar 147,2 oC.


Tabel 4.10 menunjukkan adanya perbedaan dan pengaruh hasil

temperatur antara dua bahan bakar yang digunakan. Pengaruh tersebut

diperlihatkan oleh hasil temperatur yang diperoleh masing – masing

combustor. Combustor Tipe 1 (10.40) dengan menggunakan satu mesh untuk

memisahkan antara burned area dan unburned area, bahan bakar propana lebih

tinggi dibandingkan bahan bakar acetylene. Temperatur depan lebih

menunjukkan temperatur yang lebih tinggi dibandingkan bagian belakang

untuk kedua bahan bakar. Bahan bakar propana selisih rata-rata temperatur

depan dan belakang adalah 24,06 oC. Pada bahan bakar acetylene selisih rata-

rata temperatur depan dan belakang ialah 8,96 oC. Combustor Tipe 2 (20.30)

dengan hanya satu slit (celah) berupa mesh sebagai flame holder serta pemisah

antara burned area dan unburned area. Combustor 20.30 dengan bahan bakar

acetylene menunjukkan temperatur yang lebih tinggi daripada bahan bakar

propana. Temperatur bagian depan combustor 20.30 memiliki temperatur lebih

tinggi dibandingkan dengan temperatur belakang untuk kedua bahan bakar.

Selisih temperatur depan dan belakang dengan bahan bakar propana ialah 48,05oC. Sedangkan bahan bakar acetylene, selisih rata-rata temperatur depan dan

belakang ialah 112,63 oC.

Combustor Tipe 3 (20.40) dengan menggunkan satu mesh untuk

memisahkan antara burned area dan unburned area, bahan bakar propana

bagian belakang lebih tinggi dibandingkan bagian depan. Selisih rata-rata

temperatur depan dan belakang sebesar 37,23 oC. Sedangkan bahan bakar

acetylene temperatur bagian belakang lebih tinggi dibandingkan bagian depan

(ujung burned area). Selisih temperatur depan dan belakang ialah 96,05oC.

Tabel 4.11 Perbandingan Temperatur Rata-Rata Bahan Bakar Propana danAcetylene

No Waktu(Menit)

TipeCombustor

Temperatur ̊ CA B

1 4 I 182,45 113,202 4 II 127,18 450,633 4 III 131,10 435,10

Keterangan :


A. Rata-rata external wall burned area bahan bakar propana.

B. Rata-rata external wall burned area bahan bakar acetylene.

Tabel 4.11 menunjukkan bahwa, selama empat menit, dengan

menggunakan combustor tipe 1 (10.40) rata-rata temperatur dinding luar

combustor yang lebih tinggi diperoleh menggunakan bahan bakar propana

yakni sebesar 182,45 oC. Bahan bakar acetylene selama empat menit pada

combustor 1 rata-rata temperatur dinding luar diperoleh temperatur sebesar

113,20 oC. Combustor tipe 2 (20.30) selama empat menit dengan bahan bakar

propana lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar acetylene. Pada bahan

bakar propana temperatur rata-rata dihasilkan sebesar 127,18 oC. Bahan bakar

acetylene menghasilkan temperatur dinding luar sebesar 450,63 oC. Combustor

tipe 3 (20.40), selama empat menit rata-rata temperatur dinding luar combustor

dengan bahan bakar propana sebesar 131,10 oC. Bahan bakar acetylene

temperatur dapat dicapai hingga 435,10 oC. Lidah api pada pembakaran bahan

bakar acetylene memengaruhi hasil temperatur dinding combustor, lebih tinggi

dibandingkan tanpa ada lidah api (ekor) yang muncul di luar combustor. Bahan

bakar propana tidak ditemukan lidah api (ekor) ketika dilakukan eksperimen.

Hasil penelitian diatas, dilakukan dengan tekanan inlet bahan bakar

serta udara sebesar 0,5 bar atau setara 0,05 MPa. Menurut Penelitian (Jiaqiang

et al., 2016) dengan metode penelitian secara simulasi, menunjukkan bahwa

dengan menggunakan variasi tekanan inlet diperoleh rata-rata temperatur

dinding yang dihasilkan berbeda. Tekanan inlet sebesar 0,00 MPa serta 0,02

merupakan tekanan inlet yang menghasilkan rata-rata temperatur dinding

tertinggi. Penelitian tersebut, menunjukkan pula bahwa tekanan inlet memeiliki

efek penting untuk kecepatan, temperatur serta specific entropy field micro

combustor. Berdasarkan penelitian (Jiaqiang et al., 2016), tekanan inlet pada

micro-combustor sangat berpengaruh. Dampak adanya tekanan inlet yang

berbeda, dapat berdampak pada temperatur dinding combustor.

Tekanan inlet yang digunakan oleh peneliti menghasilkan temperatur

yang kurang maksimal, yakni temperatur dinding combustor yang dihasilkan


masih berada dibawah 150 oC. Analisis dari data tersebut, penyebabnya ialah

tekanan inlet yang digunakan. Data yang telah diuraikan dalam tabel 4.1 serta

tabel 4.2 dengan tekanan inlet 0,05 MPa, dapat lebih ditingkatkan dengan

pengubahan tekanan inlet pada combustor. Tekanan inlet dapat digunakan

sebagai perbaikan pada penelitian selanjutnya yakni sebesar 0,02 MPa.

Tekanan inlet 0,02 Mpa menurut (E Jiaqiang et al., 2016) secara simulasi

menghasilkan temperatur yang lebih tinggi dibandingkan dengan tekanan inlet

sebesar 0,05 MPa. Sejalan dengan (Jiaqiang et al., 2016) menurut (W. Yang,

Fan, Yao, & Liu, 2016) menyatakan hahwa pengurangan tekanan memiliki

efek untuk combustion. (W. Yang et al., 2016) menyatakan bahwa

pengurangan tekanan dari 1,0 atm menjadi 0,8 atm dapat meningkatkan

efisiensi pembakaran, dimana peningkatan disebabkan oleh, pertama laminar

burning velocity bertambah ketika tekanannya dikurangi. Kedua, bilangan

Lewis meningkat secara efektif. Ketiga, Stretch rate berkurang. Tekanan pada

0,8 atm menjadi 0,5 atm memiliki efek yang berbeda jika dibandingkan dengan

perubahan pada tekanan 1,0 menjadi 0,8.

Efisiensi pembakaran pada perubahan tekanan 0,8 menjadi 0,5 dapat

berkurang secara tajam, yang disebabkan oleh pasokan bahan bakar dan jumlah

panas yang dilepaskan berkurang secara signifikan, sehingga tingkat suhu yang

dihasilkan jauh lebih rendah dan intensitas reaksi yang lebih tinggi. Di sisi lain,

rasio kehilangan panas sangat tinggi. Tekanan yang berubah mengakibatkan

pembakaran hampir sepenuhnya padam ketika di bagian hilir dan bahan bakar

tidak dapat mencapai konversi penuh, dan berakibat pada efisiensi pembakaran

yang menurun.


68

BAB V

SIMPULAN, IMPLIKASI DAN SARAN

A. SIMPULAN

Berdasarkan analisis data bahan bakar memiliki pengaruh pada combustor

dan dapat disimpulkan bahwa :

1. Visualisasi dinding combustor berbahan stainless steel dengan bahan

bakar acetylene terlihat lebih cerah dibandingkan dengan dinding

combustor stainless steel berbahan bakar propana. Nyala api di luar

combustor, bahan bakar propana terlihat lebh biru dibandingkan dengan

acetylene. Bahan bakar propana lebih cocok sebagai bahan bakar

micro-combustion dibandingkan dengan acetylene karena lebih stabil

dan tidak membentuk lidah api di luar combustor.

2. Rata-rata akhir untuk bahan bakar propana pada combustor tipe 1,

182,45 oC, combustor tipe 2 sebesar 127,18 oC dan combustor tipe 3

sebesar 131,10 oC. Rata- rata akhir bahan bakar acetylene, combustor

tipe 1 diperoleh 113,20 oC, combustor tipe 2 sebesar 450,63 oC dan

combustor tipe 3 sebesar 435,10 oC.

B. IMPLIKASI

Dari hasil kesimpulan di atas, dapat diimplikasikan sebagai berikut :

1. Implikasi teoritis

Berdasarkan hasil penelitian menunjukkan bahwa pada awal

pembakaran, bahan bakar acetylene lebih cepat terbakar dibandingkan

dengan bahan bakar propana. Temperatur maksimum bahan bakar

acetylene dan propana berbeda. Perbedaan temperatur dinding

combustor tipe 1 dengan bahan bakar acetylene serta propana sebesar

69,25 oC. Perbedaan combustor tipe 2 sebesar 323,45 oC. Pada

combustor tipe 3 sebesar 304 oC

2. Implikasi Praktis

Berdasarkan tujuan dan hasil penelitian, nyala api propana ketika proses

menstabilkan nyala api lebih biru dibandingkan dengan nyala api


69

acetylene. Rata-rata temperatur dinding tertinggi antara ketiga

combustor diperoleh dengan menggunakan bahan bakar acetylene

yakni di atas 400 oC.

C. SARAN

Beberapa saran sebagai perbaikan pada penelitian selanjutnya antara lain :

1. Memakai lem tahan panas di atas temperatur 250 oC

2. Memvariasikan diameter inlet serta outlet dengan ukuran lebih kecil

yakni 2 mm, 2,5 mm, 3 mm serta 3,5 mm.

3. Mengurangi panjang unburned area dengan panjang unburned area

sepanjang 10 mm, 15 mm serta 20 mm.

4. Menggunakan ruang yang lebih tertutup, dengan pemberian penutup di

sekitar combustor untuk mengurangi heat loss

5. Menggunakan bahan bakar cair, seperti iso propyl alcohol


DAFTAR PUSTAKA

Adiwidodo, S., Wardana, I. N. G., Yuliati, L., & Nursasongko, M. (2015). PetaStabilitas Nyala Api Pada Ruang Bakar Mesoscale Tipe Rectangular SlotTerhadap Posisi Combustor, 153–160.

Akhtar, S., Kurnia, J. C., & Shamim, T. (2015). A three-dimensional computationalmodel of H2-air premixed combustion in non-circular micro-channels for athermo-photovoltaic (TPV) application. Applied Energy, 152, 47–57.https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2015.04.068

ASM International. (2000). Alloy Digest SourceBook : Stainless Steels #06940.Retrieved May 2, 2018, from www

Baananto, Yuliati, H. (2017). Studi Numerik Pembakaran Butana (C4H10) DalamMeso-Scale Combustor Dengan Perforated Plate. SAINTEK II, ISSN 2407-,52–56.

Carson, P. A., & Mumford, C. J. (2013). Hazardous Chemicals Handbook.Hazardous Chemicals Handbook, 1–378. https://doi.org/10.1016/C2009-0-24010-4

E, J., Zuo, W., Liu, X., Peng, Q., Deng, Y., & Zhu, H. (2016). Effects of inletpressure on wall temperature and exergy efficiency of the micro-cylindricalcombustor with a step. Applied Energy, 175, 337–345.https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.05.039

El-Mahallawy, F. & S. E.-D. H. (2002). Fundamentals and Technology ofCombustion (First edit). Kiddington, Oxford,UK: Elsevier Ltd.

engineeringtoolbox. (2005). Fuel Gases Heating Values. Retrieved fromwww.engineeringtoolbox.com/heating-values-fuel-gases-d_823.html

engineeringtoolbox.com. (2017). Heat of combustion. Retrieved fromwww.engineeringtoolbox.com/standard-heat-of-combustion-energy-content-d_1987.html

Fernandez-Pello, A. C. (2002). Micropower generation using combustion: Issuesand approaches. Proceedings of the Combustion Institute, 29(1), 883–899.https://doi.org/10.1016/S1540-7489(02)80113-4

Ifan Rohadi, A. (2016). Pengaruh Panjang Saluran Sudden Expansion TerhadapKarakteristik Pembakaran Pada Meso-Scale Combustor. Universitas jember.

Ju, Y., & Maruta, K. (2011). Microscale combustion: Technology development andfundamental research. Progress in Energy and Combustion Science, 37(6),669–715. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2011.03.001

Kariuki, J., & Balachandran, R. (2010). Experimental investigation of dynamics ofpremixed acetylene-air flames in a micro-combustor. Experimental Thermaland Fluid Science, 34(3), 330–337.https://doi.org/10.1016/j.expthermflusci.2009.10.028

Khader Basha, S., & Rao, P. S. (2015). Experimental Investigation of Performance


of Acetylene Fuel Based Diesel Engine. International Journal ofAdvancements in Technology, 7(1), 1–7. https://doi.org/10.4172/0976-4860.1000151

Kustanto, M. N., Wardana, I. N. G., Sasongko, M. N., & Yuliati, L. (2015).Kecepatan Nyala Pada Pembakaran Premixed Etanol Yang Dikayakan DenganLiquefied Petroleum Gas ( LPG ), 129–135.

Lei, Y., Chen, W., & Lei, J. (2016). Combustion and direct energy conversion insidea micro-combustor. Applied Thermal Engineering, 100, 348–355.https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2016.01.162

Ling, F. F. (2006). Fracture Mechanics. Control. https://doi.org/10.1007/b22134

Maruta, K. (2011). Micro and mesoscale combustion. Proceedings of theCombustion Institute, 33(1), 125–150.https://doi.org/10.1016/j.proci.2010.09.005

Mikami, M., Maeda, Y., Matsui, K., Seo, T., & Yuliati, L. (2013). Combustion ofgaseous and liquid fuels in meso-scale tubes with wire mesh. Proceedings ofthe Combustion Institute, 34(2), 3387–3394.https://doi.org/10.1016/j.proci.2012.05.064

Muharyanto, D., Mulyadi, S., & Fachri, B. A. (2017). Analisis Pengaruh SkalaDiameter Combustor Dengan Sudden Expansion Pada Pembakaran Gas Lpg (Liquified Petroleum Gas ) Terhadap Energi Output Pembakaran, 4, 107–112.

Munir, F. . (2016). A Study of Flame Stabilization in Meso-Scale Tube Combustorswith Heat Recirculation. Yamaguchi University.

Munir, F. A., Hatakeda, N., Mikami, M., & Seo, T. (2013). Improvement ofCombustion Stability in Narrow Tubes with Wire Mesh . The 24thInternational Symposium on Transport Phenomena, (November).

Munir, F. A., T.Tokumasa, T.Seo, & M.Mikami. (2015). Approaches to Enhancethe Combustion Stability in Meso-scale Cylindrical Tube Combustors. The26th International Symposium On Transport Phenomena, (October).

Osueke, C. O., & Onokwai, A. O. (2015). Experimental Investigation on the Effectof Fluid Flow Rate on the Performance of a Parallel Flow Heat Exchanger.International Journal of Innovatice Research in Advanced Engineering, 2(6),10–23.

Parkash Surinder. (2010). Petroleum Fuels Manufacturing Handbook. UnitedStates: Mc-Graw Hill Companies,Inc.

Peng, Q., E, J., Zhang, Z., Hu, W., & Zhao, X. (2018). Investigation on the effectsof front-cavity on flame location and thermal performance of a cylindricalmicro combustor. Applied Thermal Engineering, 130, 541–551.https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2017.11.016

Powell, L. T., & Aldredge, R. C. (2016). Design Optimization of a Micro-Combustor for Lean , Premixed Fuel-Air Mixtures, (June), 13–26.

Praxair. (2005). Acetylene Material safety data sheet, (February), 2004–2005.


Restu Prabowo, E. (2017). Karakteristik Distribusi Temperatur Pada MesoCombustor Dengan Sudden Expansion. Universitas Jember.

Tang, A., Cai, T., Deng, J., Xu, Y., & Pan, J. (2017). Experimental investigation oncombustion characteristics of premixed propane/air in a micro-planar heatrecirculation combustor. Energy Conversion and Management, 152(October),65–71. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2017.09.011

Tang, A., Xu, Y., Shan, C., Pan, J., & Liu, Y. (2015). A comparative study oncombustion characteristics of methane, propane and hydrogen fuels in a micro-combustor. International Journal of Hydrogen Energy, 40(46), 16587–16596.https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2015.09.101

Vijayan, V. (2010). Combustion and Heat Transfer in Meso-Scale HeatRecirculating Combustors. University of Maryland.

Wan, J., Fan, A., & Yao, H. (2016). Effect of the length of a plate flame holder onflame blowout limit in a micro-combustor with preheating channels.Combustion and Flame, 170, 53–62.https://doi.org/10.1016/j.combustflame.2016.05.015

Yang, W., Fan, A., Yao, H., & Liu, W. (2016). ScienceDirect Effect of reducedpressures on the combustion efficiency of lean H 2 / air flames in a micro.International Journal of Hydrogen Energy, 1–8.https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.06.208

Yang, W. M., Chou, S. K., Shu, C., Li, Z. W., & Xue, H. (2002). Combustion inmicro-cylindrical combustors with and without a backward facing step.Applied Thermal Engineering, 22(16), 1777–1787.https://doi.org/10.1016/S1359-4311(02)00113-8

Yilmaz, I., Yilmaz, H., Cam, O., & Ilbas, M. (2018). Combustion characteristics ofpremixed hydrogen/air flames in a geometrically modified micro combustor.Fuel, 217(August 2017), 536–543. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2018.01.015

LAMPIRAN 1

Luas Area Combustor


1. Luas Combustor Tipe 1

Luas Combustor = π x d x t

Luas Combustor Tipe 1 = (Luas Unburned Area + Luas Burned Area)

= (π x d x t)1 + (π x d x t)2

= (3,14 x 3,5 x 40) + (3.14 x 4,5 x 10)

= 439, 6 + 141,3

= 580,9 mm2 atau 5,809 cm2




= (π x d x t)1 + (π x d x t)2

= (3,14 x 3,5 x 30) + (3.14 x 4,5 x 20)

= 235, 5 + 282, 6

= 518,1 mm2 atau 5,181 cm2




= (π x d x t)1 + (π x d x t)2

= (3,14 x 3,5 x 40) + (3,14 x 4,5 x 20)

= 439,6 + 282,6

= 722,2 mm2 atau 7,222 cm2

LAMPIRAN 2

AFR Bahan Bakar Propana


Mencari AFR Stoikiometri Bahan Bakar (Fuel), C3H8 dan Udara

Komposisi Udara 21 % Oksigen, dan 79 % N2

Sehingga :

C3H8 + 5 (O2 + N2) 3CO2 + 4H2O + (5 x ) N2

Maka :

AFRV C3H8 + Udara diperoleh :

AFRV =( , )

= 5 + 18,8

= 23,8

Sehingga AFRV C3H8 + Udara adalah Udara : C3H8 = 23,8 : 1 (Stoikiometri)

AFRm C3H8 + Udara dalam kondisi stoikiometri adalah

44Kg C3H8 + 160Kg O2 + 526,4 Kg N2 132Kg CO2 + 72Kg H2O +

526,4Kg N2

Maka :

AFRm =( , )

= 15,60

Sehingga perbandingan Udara : C3H8 = 15,60 : 1

LAMPIRAN 3

AFR Bahan Bakar Acetylene


Mencari AFR Stoikiometri Bahan Bakar (Fuel), C2H2 dan Udara

Komposisi Udara 21 % Oksigen, dan 79 % N2

Sehingga :

C2H2 + 2,5 (O2 + N2) 2CO2 + H2O + (2,5 x ) N2

Maka :

AFRV C2H2 + Udara diperoleh :

AFRV =, ( , )

= 2,5 + 9,4

= 11,9

Sehingga AFRV C2H2 + Udara adalah Udara : C2H2 = 11,9 : 1 (Stoikiometri)

AFRm C2H2 + Udara dalam kondisi stoikiometri adalah

26Kg C2H2 + 80Kg O2 + 263,2 Kg N2 88Kg CO2 + 18Kg H2O +

263,2Kg N2

Maka :

AFRm =, ( , )

= 13,20

Sehingga perbandingan Udara : C2H2 = 13,20 : 1

LAMPIRAN 4

Equivalence Ratio Combustor Tipe 1, Bahan Bakar Propana


Mencari Equivalence Ratio (ER) ϕ dengan menggunakan campuran bahan bakar

propana + udara

ϕ, ER pada combustor tipe 1 :

ϕ =( )( )

ϕ =,( )( )

ϕ =,( . . )( . . . )

ϕ =,( . )( . )

ϕ =,.

ϕ = 1,0

Sehingga pada combustor tipe 1, kecepatan udara sebesar 50 cm/s dan bahan

bakar propana sebesar 1.5 cm/s dan diperoleh ER 1,0

Flowrate yang dibutuhkan untuk udara = 50 x 5,809

= 290,45 cm3/s atau

= 4,8408334 cm3/min

Flowrate yang dibutuhkan untuk propana = 1,5 x 5,809

= 8,7135 cm3/s atau

= 0,145225 cm3/min

LAMPIRAN 5

Equivalence Ratio Combustor Tipe 1, Bahan Bakar Acetylene



Acetylene + udara


ϕ =( )( )

ϕ =,( )( )

ϕ =,( , , . )( , , , )

ϕ =,( , )( , )

ϕ =,,

ϕ = 1,0

Sehingga pada combustor tipe 1, kecepatan udara sebesar 14,6730769231 cm/s dan

bahan bakar acetylene sebesar 1,5 cm/s dan diperoleh ER 1,0

Flowrate yang dibutuhkan udara = 14,6730769231 x 5.809

= 85,2359038463 cm3/s atau

= 1,4205983974 cm3/min

Flowrate yang dibutuhkan acetylene = 1,5 x 5,809

= 8,7135 cm3/s atau

= 0,145225 cm3/min

LAMPIRAN 6




propana + udara


ϕ =( )( )

ϕ =,( )( )

ϕ =,( . , . )( . . . )

ϕ =,( . )( . )

ϕ =,.

ϕ = 1,0

Sehingga pada combustor tipe 2, kecepatan udara sebesar 50,4538461538 cm/s

dan bahan bakar propana sebesar 1.5 cm/s dan diperoleh ER 1,0

Flowrate yang dibutuhkan untuk udara = 50,4538461538 x 5.181

= 261,4013769228 cm3/s atau

= 4,3566896154 cm3/min


= 7,7715 cm3/s atau

= 0,129525 cm3/min

LAMPIRAN 7




Acetylene + udara


ϕ =( )( )

ϕ =,( )( )

ϕ =,( , , . )( , , , )

ϕ =,( , )( , )

ϕ =,,

ϕ = 1,0



Flowrate yang dibutuhkan udara = 14,6730769231 x 5.181

= 76,0212115386 cm3/s atau

= 1,2670201923 cm3/min


= 7,7715 cm3/s atau

= 0,129525 cm3/min

LAMPIRAN 8




propana + udara


ϕ =( )( )

ϕ =,( )( )

ϕ =,( . , , )( . . , )

ϕ =,( , )( . )

ϕ =,.

ϕ = 1,0

Sehingga pada combustor tipe 3, kecepatan udara sebesar 50,4538461538 cm/s

dan bahan bakar propana sebesar 1.5 cm/s dan diperoleh ER 1,0

Flowrate yang dibutuhkan untuk udara = 50,4538461538 x 7,222

= 364,3776769227 cm3/s atau

= 6,072961282 cm3/min


= 10,833 cm3/s atau

= 0,18055 cm3/min

LAMPIRAN 9




Acetylene + udara


ϕ =( )( )

ϕ =,( )( )

ϕ =,( , , , )( , , , )

ϕ =,( , )( , )

ϕ =,,

ϕ = 1,0



Flowrate yang dibutuhkan udara = 29,3461538462 x 7,222

= 211,9379230773 cm3/s atau

= 3,532298718 cm3/min


= 10,833 cm3/s atau

= 0,18055 cm3/min

LAMPIRAN 10

Besar Daya yang Dihasilkan Wall Combustor


Q = kA

1. Combustor Tipe 1, Bahan Bakar Propana Menurut Data Temperatur

Tabel 4.1

Luas permukaan burned area, dinding luar combustor Tipe 1 :

x r2 x t : 3,14 x 2,75 x 2,75 x 10

: 237,4625 mm2 atau 237,4625 x 10-6 m2

: 0,0002374625 m2

q = (16,2 W/m.K x 0,0002374625 m2 ), ,,

q = 0,0038468925 x 4.612,5

q = 17,7437916563 watt

q = 2,6615687484 watt (Efisiensi 15 % dengan TEG)

2. Combustor Tipe 1, Bahan Bakar Acetylene Menurut Data Temperatur

Tabel 4.1


x r2 x t : 3,14 x 2,75 x 2,75 x 10

: 237,4625 mm2 atau 237,4625 x 10-6 m2

: 0,0002374625 m2

q = (16,2 W/m.K x 0,0002374625 m2 ), ,,

q = 0,0038468925 x 1.790,62

q = 6,8883226484 watt



Tabel 4.1


x r2 x t : 3,14 x 2,75 x 2,75 x 20

: 474,925 mm2 atau 474,925 x 10-6 m2

: 0,000474925 m2

q = (16,2 W/m.K x 0,000474925 m2 ). .,


q = 0,007693785 x 3.203,4733333

q = 24,6468350796 watt


4. Combustor Tipe 2, Bahan Bakar Acetylene Menurut Data Tabel 4.1


x r2 x t : 3,14 x 2,75 x 2,75 x 20

: 474,925 mm2 atau 474,925 x 10-6 m2

: 0,000474925 m2

q = (16,2 W/m.K x 0,000474925 m2 ), ,,

q = 0,007693785 x 7508,7933333

q = 57,7710415158 watt



Tabel 4.1


x r2 x t : 3,14 x 2,75 x 2,75 x 20

: 474,925 mm2 atau 474,925 x 10-6 m2

: 0,000474925 m2

q = (16,2 W/m.K x 0,000474925 m2 ), ,,

q = 0,007693785 x 2.482,2466667

q = 19,0978721706 watt


6. Combustor Tipe 3, Bahan Bakar Acetylene Menurut Data Temperatur

Tabel 4.1



x r2 x t : 3,14 x 2,75 x 2,75 x 20

: 474,925 mm2 atau 474,925 x 10-6 m2

: 0,000474925 m2

q = (16,2 W/m.K x 0,000474925 m2 ), ,,

q = 0,007693785 x 6.403,38

q = 49,2662289933 watt


LAMPIRAN 11


Jumlah Lubang Mesh

Luas Lingkaran Outlet Combustor :

= 2

= 3,14 x 2,25 x 2,25

= 15,89625 mm2

Jumlah lubang :

15,89625 mm2 : 0,25 = 63,45 lubang

LAMPIRAN 12


Heat Loss

qo = ho (Tw,o - T∞) + (T4w,o – T4∞ )

Menggunakan rumus diatas, pada pemukaan dinding luar combustor total heat loss

rate melalui konveksi dan radiasi alami, berdasarkan data tabel 4.2 diperoleh

sebesar :

1. Combustor Tipe 1 Bahan Bakar Propana

qo = ho (Tw,o - T∞) + (T4w,o – T4∞ )

qo = 20 W/m2 K (455,4479 – 300) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4

(455,44784 - 3004)

qo = 20 W/m2K (155,4479) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4 (34.928.362.207,216)

qo = 3.108,958 + 1.728,3943234342

qo = 4.891,3523234342 W

2. Combustor Tipe 1 Bahan Bakar Acetylene

qo = ho (Tw,o - T∞) + (T4w,o – T4∞ )

qo = 20 W/m2 K (386,2005 – 300) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4

(386,20054 - 3004)

qo = 20 W/m2K (86,2005) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4 (14.145.968.956,217)

qo = 1.724,01 + 7.218,6879583575

qo = 8.942,6979583575 W


qo = ho (Tw,o - T∞) + (T4w,o – T4∞ )

qo = 20 W/m2 K (400,1771 – 300) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4

(400,17714 - 3004)

qo = 20 W/m2K (100,1771) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4 (17.545.367.718,722)

qo = 2.003,542 + 895,3401146864

qo = 2.898,8821146864 W


qo = ho (Tw,o - T∞) + (T4w,o – T4∞ )


qo = 20 W/m2 K (723,6319 – 300) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4

(723,63194 - 3004)

qo = 20 W/m2K (423,6319) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4 (266.102.124.137,64)

qo = 8.472,638 + 13.579,191394744

qo = 22.051,829384744 W


qo = ho (Tw,o - T∞) + (T4w,o – T4∞ )

qo = 20 W/m2 K (404,1042 – 300) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4

(404,10424 - 3004)

qo = 20 W/m2K (104,1042) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4 (18.566.956.775,907)

qo = 2.082,084 + 947,4718042745

qo = 3.029,5558042745 W


qo = ho (Tw,o - T∞) + (T4w,o – T4∞ )

qo = 20 W/m2 K (708,1007 – 300) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4

(708,10074 - 3004)

qo = 20 W/m2K (408,1007) + 0,9 . 5,67 x 10-8 W/m2K4 (243.308.579.867,82)

qo = 8.162,014 + 12.416,036830654

qo = 20.578,050830654 W

LAMPIRAN 13

Surface Volume Ratio

Diameter Outlet Combustor (Do) : 4,5 mm

Diameter Inlet Combustor (Di) : 3,5 mm


SVR =.

SVR =. ,,

SVR = ,,SVR = 1,4693877551

pengaruh jenis bahan bakar pada combustor … · berupa pengukuran pada temperatur dinding...

Documents