Yusufa Anis Silmi

(2108 100 022)

Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono K, M.Eng. Sc

PERBANDINGAN BIDANG API ISOTHERMAL

KOMPOR ENGKEL DINDING API TUNGGAL DAN

DINDING API GANDA BERBAHAN BAKAR

BIOETHANOL

LATAR BELAKANG

Keunggulan suatu produk, tidak cukup hanya diperlihatkan secara visual, tetapi harus dilengkapi pula dengan data-data faktual. Sehingga melalui serangkaian pengujian dapat diketahui apakah kompor uji berbahan bakar bioethanol benar-banar bagus peformanya.

TUJUAN

Mendapatkan informasi ilmiah yang lebih lengkap dari kompor bioethanol dinding api tunggal dan ganda.

PERMASALAHAN

Bagaimana profil api pada bagian bawah beban

kompor tersebut?

Bagaimana profil nyala api ditinjau dari pola

distribusi temperature isothermal dinding api?

PENELITIAN TERDAHULU

Ryan Juliani. Teknik Mesin ITS, 2010. “Study Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Kompor Minyak Tanpa

Sumbu Berbahan Bakar Bioethanol Dengan Kompor Minyak Tanah Bersumbu”

Pada kompor minyak tanah sumbu 18, temperatur tertinggi mencapai 623°C pada ketinggian tuas 25 mm dan tinggi pengukuran 20 mm. Sedangkan pada kompor minyak tanah sumbu 24 temperatur tertinggi dicapai pada temperatur 602°C dengan ketinggian tuas 30 mm dan tinggi pengukuran 20 mm.

PENELITIAN TERDAHULU Ryan Juliani. Teknik Mesin ITS, 2010. “Study Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Kompor Minyak Tanpa

Sumbu Berbahan Bakar Bioethanol Dengan Kompor Minyak Tanah Bersumbu”

Pada kompor uji dengan konfigurasi sebaris 3 inch temperatur tertinggi sebesar 692°C didapat pada ketinggian pengukuran 80 mm. Pada konfigurasi susun 3 inch temperatur tertinggi juga pada ketinggian pengukuran 80 mm dengan temperatur sebesar 637°C. Sedangkan pada kompor susun 2 inch temperatur tertinggi mencapai 395°C didapat pada ketinggian pengukuran 20 mm.

Agib Faruq Afanny. Teknik Mesin ITS, 2012. “Perbandingan Unjuk Kerja Kompor Dinding Api Tunggal dengan Dinding Api Ganda

Berbahan Bakar Bioethanol” “

Pada kompor dengan dinding api tunggal, rata-rata temperatur tertinggi didapat pada tinggi pengukuran 55 mm sebesar 432,9 oC, mendidihkan air dalam waktu 31’48”

sedangkan pada kompor dinding api ganda temperatur tertinggi diperoleh pada tinggi pengukuran 35 mm sebesar 435,0 °C. mendidihkan air dalam waktu 19’38”

PENELITIAN TERDAHULU

• Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono K., MEng.Sc. Unpublished research dengan kompor uji kompor minyak tanah merek butterfly yang telah dimodifikasi dengan bahan bakar ethanol 99% menghasilkan warna api biru ketika diberi beban hal ini dikarenakan uap bahan bakar masih memiliki kesempatan lebih lama untuk kontak dengan udara, pembakaran lebih sempurna. Api dibawah beban menyebar.

Profil api di bawah beban Profil api tanpa beban

Kompor uji sebelum dan setelah modifikasi

PENELITIAN TERDAHULU

PENELITIAN TERDAHULU

• Djoko Santoso Teknik Mesin ITS, 2001.

• “Studi Distribusi Temperatur Api Laminer pada Bunsen Burner”,

• api laminer 1 mempunyai distribusi temperatur isothermal dan pelepasan panas ke sekeliling lebih tinggi jika dibandingkan dengan percobaan 2 dan 3, hal ini dikarenakan pada percobaan api laminer 1 reaksi kimia yang terjadi lebih sempurna (ditunjukkan oleh nyala api biru).

Gambar Profil Api : laminer 1 laminer 2 laminer 3

BATASAN MASALAH

• Suhu dan kelembaban ruangan dijaga agar tetap. Pengaruh angin diabaikan.

• Pembuatan bahan bakar kompor bioethanol, tidak dibahas. • Bejana yang digunakan tetap • Pengambilan data dilakukan dengan asumsi-asumsi sebagai

berikut: • Sistem dalam kondisi steady state • Kompor yang digunakan adalah kompor tanpa sumbu

berbahan bakar bioethanol 99 % , dinding api tunggal (do = 3 in) serta dinding api ganda (do = 3 in dan di = 1,5 in)

CONT.

• Kondisi ruangan konstan pada T = 29°C dan P = 1 atm • Nyala api optimum ditandai dengan warna api biru dan temperatur api

yang tertinggi yang bisa dicapai. • Api dalam keadaan rata melingkar (simetri) • Bahan bakar dalam tanki konstan. • Nilai kalor bahan bakar tetap. • Panas specifik air (Cpw), panas specifik bejana (Cpbjn) dan panas

laten air yang menguap (H) dianggap konstan. • Volume air tetap

METODE PENELITIAN

• Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen murni • Bahan Bakar Uji : Bioethanol 99% • Spesifikasi Kompor

Indikator

Jenis kompor

Keterangan Dinding api tunggal Dinding api ganda

Daya 1.921 kW 2.220 kW Ganda

Efisiensi 48,733% 51,916 % Ganda

Debit konsumsi BB 0.388L/jam 0.486 L/jam Tunggal

SFC 0.314 kg/kg jam 0.250 kg/kg jam Ganda

SPESIFIKASI KOMPOR UJI

• Kompor Uji : 1. Kompor dinding api tunggal (Do = 3 inch)

Dlubang = 5mm dengan jumlah 18 jarak lubang 20 mm dari tepi atas dinding api.

(a) Tampak samping, (b) Rancangan, (c) Tampak atas

2. Kompor dengan dinding api ganda (Do = 3 inch, Di = 1,5 inch)

Dlubang = 5 mm dengan jumlah 13

jarak lubang 20 mm dari tepi atas dinding api.

bagian tengahnya terdapat laluan udara sebesar 1,5 inch dengan lubang 5mm dengan jumlah lubang 17 sebanyak 2 baris pada ujungnya.

(a) Rancangan, (b) Tampak samping , (c) Tampak atas

SPESIFIKASI KOMPOR UJI

KUBUNG

Jenis Kompor Konsumsi Bahan

Bakar (kg) Daya (Kw)

Kompor dinding api tunggal 0,301051 1.921

Kompor dinding api ganda 0,347886 2.220

BEJANA

Tingkat Daya

Maksimum

Diameter Panci

(cm)

Volume Air

[± 2/3 volume panci]

(liter)

0,981 – 1,325 20 2,2

1,325 – 1,741 22 2,7

1,741 – 2,235 24 3,5

2,235 – 2,816 26 5,7

2,816 – 3,489 28 7,3

3,489 – 4,262 30 9,3

a) Thermocouple

tipe K (-190ºC s/d 1260°C) berjumlah 8 dan disusun sejajar dengan jarak 1cm.

b) Infus set

c) Thermometer

• 1 buah thermometer ruangan -30ºC s/d 50ºC ketelitian 1ºC

• - 1 buah thermometer digital mengukur temperatur nyala api.

d) Penggaris

• 50 cm dengan ketelitian 0,5mm

ALAT UKUR

1. Tabung infus

2. Valve in

3. Saluran in

4. Kompor uji

5. Kubung

6. Saluran kuras

7. Saluran out

8. Valve out

9. Reservoir I

10. Reservoir II

SKEMA PERALATAN

• Thermocouple diletakkan diatas kompor pada ketinggian 0,5 cm dan dilakukan pengukuran temperatur dan luasannya.

• Thermocouple dinaikkan terus tiap ketinggian 0.5 cm, hingga mencapai ketinggian 15 cm dan pada tiap-tiap ketinggian dilakukan pengukuran temperatur dan luasan nyala api.

METODE PENELITIAN

• Panci kaca berisi air dinaikkan temperaturnya sampai mendidih,

lalu diamati pengembangan apinya serta perubahan fasa dari air pada

tiap kenaikan temperatur

Persiapan Pengujian Kompor

Peralatan Pendukung:- Bahan Bakar Bioethanol- Peralatan Ukur

Pengukuran temperatur kompor engkel dinding api

tunggal dan dinding api ganda

Data hasil pengujian :-Temperatur api

- Tinggi api- Luasan penampang api

- Warna api

Komparasi dan analisa profil api

End

Start

Perbandingan bidang api isothermal dari kompor bioethanol 99% berdinding api tunggal dan

ganda tanpa beban

Studi Literatur:- Tugas Akhir- Paper/Artikel- Internet- Text Book

Pemeriksaan kompor engkel siap uji dinding api tunggal

(D=3inch), dinding api ganda (Do=3inch dan Di=1,5inch) dan

Uji properties bahan bakar

Kompor sesuai kriteria

Kriteria:- Tidak Terjadi Kebocoran- Api Biru

A

A

FLOWCHART PERCOBAAN

KELEBIHAN KOMPOR UJI

Bentuk dan besar laluan

lubang optimal

Lebih tipis tanki bahan bakarnya

Laju konsumsi

bahan bakar dapat diatur

Desain sederhana dan bahan

bakar dapat diproduksi

sendiri

PERMODELAN MATLAB

MANFAAT

1. Agar kompor tersebut mampu bersaing dengan kompor-kompor berbahan bakar non etanol.

2. Perbaikan terus dilakukan agar kompor ini menunjukan performance yang bagus, tangguh dan irit.

3. Kehadiran kompor ini diharapkan mampu memberikan jawaban bagi para pengusaha bioethanol yang kesulitanan memasarkan bioethanol.

4. Dan juga merupakan alternatif penggunaan bahan bakar minyak. Sangat cocok lagi bagi daerah-daerah yang memiliki potensi bahan baku alkohol yang banyak, akan tetapi akses untuk bahan bakar minyak tanah, BBG yang terbatas.

ANALISA PROPERTIES BAHAN BAKAR

No Properties Satuan Bioethanol 99%* Kerosene** LPG***

1

Density at 15°C g/cm3 0,8216 0,7996 -

Density at 15°C kg/m3 821,6 799,6 -

2 Dynamic Viscosity cPs 1.095 1.64 -

3 Flash Point °C 30 48 -

4 LHV kJ/kg 22341,732 4700 23000

ANALISA PROFIL API

ANALISA PROFIL API (MATLAB)

Tunggal Ganda

STRUKTUR API LAMINER

Bioetanol 99%

Uap

Udara

Concentration of temperature, or rate of heat release (Q)

Reactans

Preheat Zone Reaction Zone

Temperature

Fuel Intermediates HO2 H2O2

Unburnt Gas

Preheating

After Burning

Q

Burnt Gas

ANALISA TEMPERATUR RATA-RATA

Ketinggian (mm) Temperatur (C)

Tunggal Ganda

0 269.0630 411.986 5 280.9544 409.4527

10 258.825 423.2409 15 222.9792 427.0692 20 242.5567 418.9534 25 239.9358 399.2503 30 202.4818 430.6147 35 189.2916 370.4691 40 187.6061 341.0271 45 178.9191 327.229 50 177.8275 255.6142 55 175.8143 247.8659 60 167.1372 247.6033 65 161.6109 230.5348 70 157.9856 199.0942 75 159.1784 210.4211 80 156.1297 218.9989 85 0 212.1148 90 0 217.3942 95 0 206.7885 100 0 0 105 0 0 110 0 0

Maksimum 280.9544 430.6147

ANALISA TRANSFER ENERGI BIOETHANOL

Indikator

Jenis kompor

Dinding api tunggal Dinding api ganda

Temperatur api rata-rata 280.95oC 430.62oC

Ketinggian peletakan beban 5 mm 30 mm

Efisiensi 48,733% 51,916 %

Waktu pendidihan 26’12” 14’01”

Bahan Bakar yang Dikonsumsi 0.12324 kg 0.115024 kg

Energi yang ditransfer bahan bakar 0,8536 kW 1.58639 kW

Tunggal Ganda

KOMPOR DINDING API TUNGGAL YANG DIKENAI BEBAN TAMPAK ATAS

Tunggal Ganda