studi eksperimen pengaruh penambahan ... -...

I P U T U A R I S A P U T R A 2 1 1 2 1 0 5 0 1 0

D O S E N P E M B I M B I N G : P R O F. D R . I R . H . D . S U N G K O N O , M . E N G . S C

B I D A N G K O N V E R S I E N E R G I

J U R U S A N T E K N I K M E S I N

FA K U LTA S T E K N O L O G I I N D U S T R I

I N S T I T U T T E K N O L O G I S E P U L U H N O P E M B E R

Studi Eksperimen Pengaruh Penambahan Gas HHO dengan Bahan Bakar Kerosene Terhadap Distribusi Temperatur

Nyala Api Tekan (Blowtorch) dengan Generator HHO Tipe Kering

Latar Belakang

Sumber : BP statistical Review of World Energy 2013

Sumber : DG Energy : EU Energy 2012

Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh penambahan Brown Gas terhadap temperatur api dan daya hasil pembakaran bahan bakar kompor tekan (blowtorch) berbahan bakar minyak tanah.

Bagaimana hasil komparasi pengaruh penambahan Brown Gas pada kompor tekan blowtorch dibanding tanpa penambahan Brown Gas

Bagaimana pengaruh performa generatorHHO tipe kering dengan variasi elektrolit (KOH)

Batasan Masalah

• Kompor tekan yang digunakan adalah kompor tekan berbahan bakar minyak tanah buatan peneliti sebelumnya. 1

• Bahan bakar yang digunakan adalah minyak tanah (kerosene) yang berada di pasar Indonesia dan dikeluarkan oleh Pertamina.

2 • Gas HHO yang dimasukkan ke dalam

kompor bakar dianggap sebagai bahan aditif. 3

• Struktur kimia dari bahan bakar tidak termasuk dalam pembahasan. 4

• Performa generator pada saat pengujian laju produksi gas HHO dan pengujian unjuk kerja blowtorch dianggap sama.

5

• Tidak membahas mengenai reaksi elektrolisa dan rekasi kimia dari proses generator Brown Gas secara detail. 6

• Kondisi suhu dan kelembaban udara dianggap tetap. 7

Tujuan Penelitian

Mendapatkan performa terbaik pada generator HHO tipe kering dengan variasi elektrolit (KOH).

Mengetahui pengaruh penambahan Brown Gas terhadap temperatur api dan daya hasil pembakaran bahan bakar kompor tekan (blowtorch) berbahan bakar minyak tanah.

Mengetahui hasil komparasi pengaruh penambahan Brown Gas pada kompor tekan (blowtorch) dibanding tanpa penambahan Brown Gas.

Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat menyempurnakan penelitian sebelumnya dan dapat mengoptimalkan pemanfaatan nyala api. Disamping itu juga diharapkan bermanfaat memberikan kontribusi terhadap pemanfaatan gas HHO dan bahan bakar kerosene pada kompor tekan (blowtorch)

Penelitian Terdahulu`

Ari Mukti Wibisono, Teknik Mesin ITS (2008) “ Komparasi Unjuk Kerja Kerosin dan 100% Biofuel pada Kompor Bertekanan kapasitas 1

liter”

Daya yang dihasilkan oleh biofuel adalah 1,27 kW

Daya yang dihasilkan oleh kerosin adalah 0,34 kW


Brillyano Agni Pradipta, Teknik Mesin ITS (2013) “ Studi Eksperimen Pengaruh Pencampuran Gas Hidrogen Dari Generator HHO Tipe

Kering Dengan Bahan Bakar Kerosene Pada Distribusi Temperatur Nyala Api Kompor Tekan Blowtorch”

286000 0.5 0.491167 #VALUE! #VALUE! ######## #VALUE! ######

286000 0.5 0.491167 2.20E-06 1.08E-06 9.01E-05 25.760981 53.006

286000 0.5 0.491167 2.24E-06 1.1E-06 9.17E-05 26.223062 49.665

286000 0.5 0.491167 2.30E-06 1.13E-06 9.42E-05 26.948123 50.465

286000 0.5 0.491167 2.44E-06 1.2E-06 9.97E-05 28.525574 53.419

286000 0.5 0.491167 2.46E-06 1.21E-06 0.000101 28.806615 52.759

286000 0.5 0.491167 2.50E-06 1.23E-06 0.000102 29.238714 52.969

286000 0.5 0.491167 2.53E-06 1.24E-06 0.000103 29.534054 52.928

286000 0.5 0.491167 2.56E-06 1.26E-06 0.000105 29.988424 54.327

286000 0.5 0.491167 2.63E-06 1.29E-06 0.000108 30.777594 53.996

286000 0.5 0.491167 2.66E-06 1.31E-06 0.000109 31.105015 53.445

286000 0.5 0.491167 2.67E-06 1.31E-06 0.000109 31.271352 53.731

286000 0.5 0.491167 2.67E-06 1.31E-06 0.000109 31.271352 53.731

286000 0.5 0.491167 2.69E-06 1.32E-06 0.00011 31.439477 52.928

286000 0.5 0.491167 2.73E-06 1.34E-06 0.000112 31.954879 53.796

ṅ ṅ x Δhf ɳΔhf

Volume

Gas

Terukur

(liter)

ρHHO

(kg/m³)

Debit Q

(m³/s)

mdot

(kg/s) Duty cycle 25%


Brillyano Agni Pradipta, Teknik Mesin ITS (2013) “ Studi Eksperimen Pengaruh Pencampuran Gas Hidrogen Dari Generator HHO Tipe

Kering Dengan Bahan Bakar Kerosene Pada Distribusi Temperatur Nyala Api Kompor Tekan Blowtorch”

ukuran plat 167mm x 167mm

Tinjauan Pustaka

Konsep Pembakaran Pembakaran dapat didefinisikan sebagai kombinasi

secara kimiawi dari unsur yang mudah terbakar dari bahan bakar (reaksi oksidasi) yang berlangsung secara cepat atau lambat pada suhu dan tekanan tertentu.

Pada reaksi pembakaran berlaku hukum kekekalan massa, sehingga massa dari reaktan sama dengan massa produk pembakaran. Total massa untuk masing-masing unsur yang bereaksi sebelum dan sesudah reaksi adalah sama meskipun masing-masing unsur memiliki rumus kimia yang berbeda.

Tinjauan Pustaka

Proses Elektrolisis Menghasilkan Gas HHO

Tinjauan Pustaka

Larutan Elektrolit Sebagai Katalis

Grafik Hubungan antara Reaksi Kimia terhadap Energi yang Dibutuhkan untuk Terjadinya Reaksi

(sumber: J.R. Rossum, 2000)

Parameter Unjuk Kerja Generator HHO

Parameter Unjuk Kerja

Generator HHO

Daya yang di

butuhkan Generator

Temperatur Elektrolit

Laju Produksi Gas HHO

Efisiensi Generator

HHO

Perumusan

Daya yang dibutuhkan generator

P = V x I

Dimana: P = Daya yang dibutuhkan generator HHO (watt) V = Beda potensial / tegangan (volt) I = Arus listrik (Ampere)

Laju Produksi gas HHO

QmHHODimana : ṁ = Laju Produksi Gas HHO (Kg/s) Q = Debit Produksi gas HHO (m3/s) ρ = Massa Jenis HHO (Kg/m3) = 0,491167 Kg/m3

Q = V / t

Dimana : Q = Debit Produksi gas HHO (m3/s) V = Volume Gas Terukur(m3) t = Waktu Produksi Gas HHO (s)

Efisiensi generator gas HHO

Dimana : P = Tekanan Gas ideal (atm) V = Volume gas terukur (L) Δ h = Energi Entalphi penguraian (J/mol) Δ h = + 285,84 J/mol ṅ = Molaritas senyawa (mol) Ṝ = Konstanta Gas ideal (L.atm/mol.K) T = Temperatur, 298oK.

Dimana untuk mencari nilai ṅ maka menggunakan rumus sebagai berikut :

Daya Total

Daya Kompor

yang mana : mf = Konsumsi bahan bakar selama pengukuran (kg) E = Nilai kalor netto bahan bakar (kJ / kg) t = Waktu pengukuran (dtk)

Daya HHO

yang mana :

ṁ HHO = Laju Produksi gas HHO (kg/s)

NK HHO = Nilai kalor netto hidrogen (kJ / kg)

P = ṁHHO x NK HHO

Metode Penelitian

- • Peralatan Eksperimen

• Peralatan Pendukung

- • Peralatan Ukur

- • Skema Pengujian Gas HHO

- • Skema Pengujian Temperatur Api

- • Perencanaan Eksperimen

Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen yaitu mendapatkan data dengan melakukan percobaan

Peralatan Eksperimen

Bahan Bakar Uji

Karakteristik Nilai

Specific Gravity 600F 0.835

Titik Nyala 105

Nilai Kalor Bawah (kJ/kg) 43650

Nilai Kalor atas (kJ/kg) 46581

Kompor Uji

Inletport

Pipa Kuningan

Heat Cup

Ejektor One-way valve

Preassure gauge

N

o.

Uraian Unit Blowtorch

1 Tebal bahan plat mm 4

2 Panjang blowtorch mm 370

3 Tinggi blowtorch mm 245

4 Diameter tabung reservoir mm 100

Generator HHO

Peralatan Pendukung

Baterai accu

Charger baterai

Flashback arrestor

Peralatan Pendukung

Reserve tank

Water trap

Katup gas HHO

Peralatan Ukur

Flowmeter Timbangan digital

Gelas Ukur

Peralatan Ukur

Timbangan gantung

Amperemeter

Voltmeter

Peralatan Ukur

Indikator temperatur

thermocouple

stopwatch

Diagram Alir Penelitian

Pengujian laju produksi gas HHO dengan variasi larutan KOH (n): 10gram dan 20gram pada setiap 1liter aquades

Pengaruh gas H2 pada temperatur lidah api dan konsumsi bahan bakar kerosene pada burner blowtorch

Generator HHO sesuai

kriteria

Perancangan dan pembuatan Generator HHO tipe drycell dengan menggunakan plat SS 316L sebanyak 21 plat

berukuran 150mm x 150mm disisipi O-ring tebal 5 mm Berdiameter 140 mm

Tidak

Ya

Kriteria : •Tidak ada bocor karena tekanan •Instalasi terpasang baik

Kriteria : •Tidak ada konsleting antar rangkaian •Terjadi pulse yang diinginkan

A

Mulai

Studi Literatur :-

Tugas Akhir

-Penelitian

terdahulu

-Internet

KOH 10gram per 1 liter aquades

KOH ≥20

Analisa data unjuk kerja Gas HHO

Efisiensi (η) yang paling baik

A

Data yang didapatkan •Arus listrik

•Voltase •Temperatur elektrolit generator

•Waktu Produksi gas HHO

B

n+10

Tidak

Ya

Data yang didapatkan •Arus listrik

•Voltase •Temperatur elektrolit generator

•Waktu Produksi gas HHO

Kelompok Kendali Pengujian unjuk kerja blowtorchI standar

Kelompok Uji Pengujian unjuk kerja blowtorcdengan ditambahkan gas HHO secara mixing

Aplikasi pada Blowtorch

Data yang didapatkan •Temperatur lidah api

•Daya hasil kerja bahan bakar

Data yang didapatkan •Temperatur lidah api

•Daya hasil kerja bahan bakar

Analisa dan komparasi temperatur dan daya hasil kerja bahan bakar pada kedua pengujian

kesimpulan

Selesai

B

Skema Pengujian Generator HHO

Skema Pengujian Temperatur Api

Skema Pengujian Temperatur Api dengan kerosin

Skema Pengujian Temperatur Api dengan kerosin dan gas HHO

Hasil dan Pembahasan

Arus yang dibutuhkan generator HHO


Daya yang dibutuhkan generator HHO


Temperatur larutan elektrolit generator HHO


Laju produksi gas HHO


Efisiensi generator HHO


Distribusi Temperatur Lidah Api Kerosin


Distribusi Temperatur Lidah Api Kerosin dan gas HHO


Visualisasi Lidah Api

Visualisasi dari minyak tanah Visualisasi dari minyak tanah + gas HHO


Daya kompor tekan (blowtorch)

Menggunakan minyak tanah

Menggunakan campuran minyak tanah dan gas HHO

Video Pengujian

Kesimpulan

1. Arus mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya waktu dimana digunakan untuk proses elektrolisa air. Pada generator gas HHO berdimensi 150mm x 150mm didapat pada pengujian dengan KOH 20 gram per liter aquades memiliki arus listrik yang lebih tinggi yaitu sebesar 24,832 ampere dibandingkan dengan menggunakan KOH 10 gram per liter aquades yaitu sebesar 18,78 ampere.

2. Daya generator gas HO mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya arus listrik yang digunakan uuntuk proses elektrolisa air. Pada generator gas HHO berdimensi 150mm x 150mm didapat pada pengujian dengan KOH 20 gram per liter aquades memiliki Daya listrik yang lebih tinggi yaitu sebesar 320,178 watt dibandingkan dengan menggunakan KOH 10 gram per liter aquades yaitu sebesar 251,652 watt.

3. Temperatur elektrolit pada generator gas HHO tipe kering terus meningkat seiring dengan lamanya waktu pengujian. Temperature elektrolit yang paling tinggi terjadi pada pengujian generator gas HHO dengan menggunakan KOH 20 gram per liter aquades yaitu didapatkan nilai temperaturnya sebesar 38 0C selama 75 menit pengujian, sedangkan pada pengujian yang menggunakan KOH sebesar 10 gram per liter aquades didapatkan nilai temperature sebesar 36 0C selama 75 menit pengujian.

4. Laju produksi gas HHO menunjukkan semakin meningkat seiring dengan waktu pengujian yang semakin lama. Hasil laju produksi yang terbesar diperoleh dari generator gas HHO yang menggunakan KOH sebesar 20 gram per liter aquades yaitu sebesar 0,0000106775 kg/s sedangkan pada pengujian yang menggunakan KOH sebesar 10 gram per liter aquades didapat laju produksi sebesar 0,00000909569 kg/s.

Kesimpulan

5. Nilai efisiensi mengalami kenaikkan seiring dengan waktu pengujian yang semakin lama. Pada generator gas HHO berdimensi 150mm x 150mm dimana menggunakan KOH sebesar 20 gram per liter aquades didapat nilai efisiensi sebesar 79,364 %. Nilai efisiesnsi tertinggi didapat dari hasil pengujian generator dengan menggunakan KOH sebesar 10 gram per liter aquades yaitu 86,016 %.

6. Pada pengujian temperatur lidah api dari kompor blowtorch bahwa bahan bakar kerosin murni memiliki temperatur yang lebih rendah, yaitu bernilai 877 0C dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar campuran kerosin dengan gas HHO yaitu sebesar 1218 0C.

7. Penambahan daya bahan bakar HHO terhadap bahan bakar kerosin, mampu menaikkan temperatur api lebih dari 300 0C. penghematan ini sangat membantu masyarakat dalam melakukan kesehariannya yang berhubungan dengan pengaplikasian kompor.

sekian

T E R I M A K A S I H

studi eksperimen pengaruh penambahan ... -...

Documents