Studi eksperimen distribusi temperatur nyala api kompor...
34
Studi Eksperimen Distribusi Temperatur Nyala Api pada Kompor Bioetanol Tipe Side Burner dengan variasi diameter firewall R.R. Vienna Sona Saputri Soetadi 2108 100 090 Dosen Pembimbing: Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono K, M.Eng. Sc
Transcript of Studi eksperimen distribusi temperatur nyala api kompor...
Studi Eksperimen Distribusi Temperatur Nyala Api pada Kompor Bioetanol Tipe Side Burner dengan variasi diameter
firewall
R.R. Vienna Sona Saputri Soetadi2108 100 090
Dosen Pembimbing:Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono K, M.Eng. Sc
Latar Belakang
Ingin mengetahui distribusi temperatur kompor bioethanol tipe side burner
dengan variasi firewall 2.5 inci dan 3 inci
Pemanfaatan energi yang maksimal
Pengkajian yang
mendalam
Kompor penelitian terdahulu
Permasalahan
Bioethanol memiliki nilai kalor tertentu
Hasil nyala api yang dimanfaatkan
Nyala api yang dihasilkan dalam
reaksi pembakaran memiliki temperatur
yang berbeda.
Batasan Masalah
• Kompor uji adalah kompor hasilpenelitian terdahulu.
• Bahan bakar yang digunakan adalah bioethanol 99%.
• Kondisi suhu dan kelembaban ruangan dianggap tetap dan pengaruh angin diabaikan.
Batasan Masalah
• Asumsi yang digunakan :• Sistem dalam kondisi steady state.• Kondisi ruangan konstan pada P = 1 atm; T = 29 °C.• Nyala api optimum ditandai dengan nyala api warna
biru atau pendekatan warna biru. • Api dalam keadaan rata melingkar (simetri).• Nilai kalor bahan bakar tetap.• Tidak membahas mengenai pembuatan bahan bakar
secara detail.
Tujuan Penelitian
Temperatur nyala api
Profil distribusi
temperatur dan garis
isothermalapi
Letak tinggi
maksimum
Manfaat Penelitian
• Menyempurnakan penelitian sebelumnya dan dapatmengoptimalkan pemanfaatan nyala api.
• Memberikan kontribusi terhadap pemanfaatanbioetanol sebagai bahan bakar kompor tipe sideburner.
Penelitian Terdahulu
• Rizka Andika Pratama, Teknik Mesin ITS, 2012.“Perbandingan Unjuk Kerja Kompor Bioetanol Tipe SideBurner dengan Variasi Diameter Firewall 3 Inci dan 2.5Inci”
Firewall 2.5 Inci Firewall 3 Inci
Jenis Kompor Temp.rata-rata tertinggi (oC)
Tinggi (mm)
Daya (Hp) Efisiensi Q
(lt/jam)Sfc
Dia. 2.5 inci 381,3 15 1,60 54,91 0,34 0,241Dia. 3 inci 515,5 10 2,38 56,57 0,50 0,271
Penelitian Terdahulu
• Fenny Nofiatus Syahriyah. Teknik Mesin ITS,2010. “ Studi Eksperimental Penggunaan BahanBakar Bio-Etanol Pada Kompor Tanpa TekanModel Api LPG “.
Jenis Kompor Temp.rata-rata tertinggi (oC) Tinggi (mm) Daya (Hp) Efisiensi Sfc
Kompor Lubang Sebaris 454,1 20 1,903 67,4 1,004Kompor Lubang Tengah Lurus 512,5 80 2,047 62,6 0,713Kompor Lubang Tengah Obor 660,5 120 1,619 66,48 1,077
Kompor Lubang Sebaris Kompor Lubang Tengah Lurus Kompor Lubang Tengah Obor
Penelitian Terdahulu
Rajvansi, Anil K; dkk. 2007. Low-concentration ethanolstove for rural areas in India. Nimbkar AgriculturalResearch Institute (NARI).
Kompor etanol kadar sebesar50% memberikan output yang
sama dengan kompor LPG
Metode Penelitian
• Metode eksperimen mendapatkan data denganmelakukan percobaan
Perencanaan Eksperimen
• Pengujian temperatur api
• Pengujian Waktu Pendidihan AirWater boiling test
3inci 2.5inci
Peralatan Eksperimen
• Bahan bakar uji bioetanol 99%• Kompor uji
Firewall 3 inci
Peralatan Eksperimen
• Kompor ujiFirewall 2.5 inci
Peralatan Eksperimen
• Kubung
• Bejana atau PanciTingkat Daya (kw) Diameter(cm) Volume(liter)
0,981 – 1,325
1,325 – 1,741
1,741 – 2,235
2,235 – 2,816
2,816 – 3,489
3,489 – 4,262
20
22
24
26
28
30
2,20
2,70
3,50
5,70
7,30
9,30
Kompor dia. 2,5 inci
Kompor dia. 3 inci
(VEG Gas Institute Belanda)
Peralatan Ukur
Thermocouple type K
Infus Set
Stopwatch digital
Thermometer
Peralatan Ukur
Alcohol meter
Gelas ukur
Jangka sorong
Skema Peralatan
Keterangan:
1. Kantung bahan bakar
2. Kran in
3. Saluran in
4. Kompor uji
5. Kubung
6. Saluran kuras
7. Saluran out
8. Kran out
9. Resevoir I
10. Reservoir II
Prosedur PenelitianStart
Studi eksperimen distribusi temperatur nyala api kompor bioethanol tipe side burner dengan variasi
diameter firewall 3 inci dan 2.5 inci
Studi literatur
Referensi :- Tugas Akhir- Text Book
- Artikel / Paper- Internet
Kompor uji dengan kriteria Kriteria :- Tidak terjadi kebocoran
- Kubung, kaki kompor, saluran in dan saluran out sudah terpasang
Persiapan pengujian :1. Peralatan Ukur
2. Bahan Bakar Bioethanol3. Pengujian properties bahan bakar
dengan konsentrasi ethanol 99% pada Lab. Teknologi Air Teknik Kimia ITS
A
Pengujian temperatur kompor bioetanol pada nyala api dengan ketinggian dan jarak horisontal
tertentu
Dokumentasi dan pengambilan data pengujian
Pengolahan data temperatur dengan matlab dan analisa data
A
Kesimpulan
End
Data hasil pengujian:- Temperatur api
- Warna api- Ketinggian api
- Luasan penampang api
Kriteria :- Api sudah mencapai api
dewasa yaitu nyala api pembakarannya stabil
Pengujian ketinggian
temperatur api
Kriteria :- Area ketinggian api yang maksimal
memberikan energi panas- Referensi pemilihan panci dan volume air
berdasarkan Tugas Akhir saudara Rizka Andika P.
Analisa Properties Bahan Bakar
*Berdasarkan uji bahan bakar Lab. TAKI Jurusan Teknik Kimia ITS**Berdasarkan data properties, tugas akhir Danang Yudoyono
*** Berdasarkan data properties journal Anozie
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 at 40°C
cPs 1.095 1.64 -
3 Flash Point °C 30 48 - 4 LHV kJ/kg 22341,732 4700 23000
Profil Api Biru Kompor
• Firewall 2.5 inci • Firewall 3 inci
Distribusi Temperatur10
0 100
100100
100
100
100
100
100
150
150150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
200
200
200
200
200200
200
200
200
200
200
200200200
250
250
250
250 250
250
250
250
250
250250250
300
300
300 300
300
300
300
300300
300
350
350
350
350
350
350350
350
400
400
400
400
400
400
400400
400
450
450
450
450
450
450450450
500
500
500
500
500500500500
550
550
550
550550
600 600
600
600600
100 100
100
100
450
550
150150
650
650
650
650700
700
300
150150
450
750
750
100100
300
200
200 800 800
500
150150
650
100
100
600
Posisi Thermocouple
Ketin
ggia
n, h
(mm
)
-12-11-10-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 910111205
101520253035404550556065707580859095
100105110115120125130135140145150
100
200
300
400
500
600
700
800
900
100
100
100
100
100
100
100
100
10010
015
0
150
150
150
150
15015015
0
200
200
200
200
200
200200200
250
250
250
250
250
250250250
300
300
300
300
300300300
350
350
350
350
350
350350
350
400
400 400
400
400
40040040
0
450
450
450
450
450450450 500500
500
500
550
550
500
600
600
350 350
Posisi Thermocouple
Ket
ingg
ian,
h (m
m)
-12-11-10-9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 910111205
101520253035404550556065707580859095
100105110115120125130135140145150
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
kompor 2.5 inci thermocouple arah radial kompor 3 inci thermocouple arah radial
2.5 inci
100
100
100
150
150 150
200
200
200250
250
250300
300
300
350
350
350400
400
400450
450 450
450
500
500
500
500
550
55055055
0
600
600
150
600
200
650
200 200
Sudut putar (o)
Ket
ingg
ian,
h (m
m)
-18 -12 -6 0 6 12 180
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
Flame zone
Soot particle growth zone
Soot particle inception zone
Soot oxidation zone
Kontur isothermal dengan sudut putar thermocouple
Struktur api dengan proses terbentuknya soot
3 inci10
0
100
100
100
150
150
150200
200
200250
250
250300
300
300350
350
350
400 400
400
450
450 450
450
500500
500
550
550
100100
400
Sudut putar (o)
Ket
ingg
ian,
h (m
m)
-15 -10 -5 0 5 10 150
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
Flame zone
Soot “wings”
Kontur isothermal dengan sudut putar thermocouple
Struktur api dengan proses terbentuknya soot
Daerah Api Difusi
• Reaction zonesemua reaksi kimia dan pelepasan energi terjadi– Primary reaction : sebagian besar hidrokarbon dikonsumsi– After burning : konversi lanjutan
• Burnt gas zonegas-gas yang terbentuk dari api dengankecepatan,temperatur,konsentrasi species yang sama
Analisa Distribusi Temperatur
T1
doi
di = doi+1
𝐴𝐴𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 = �[𝜋𝜋(𝑟𝑟𝑡𝑡𝑖𝑖2 − 𝑟𝑟𝑖𝑖𝑖𝑖2)]𝑛𝑛
𝑖𝑖=1
(𝐴𝐴 × 𝑇𝑇)𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡 = �[𝜋𝜋(𝑟𝑟𝑡𝑡𝑖𝑖2 − 𝑟𝑟𝑖𝑖𝑖𝑖2) × 𝑇𝑇𝑖𝑖]𝑛𝑛
𝑖𝑖=1
𝑇𝑇𝑟𝑟𝑟𝑟𝑡𝑡𝑟𝑟 −𝑟𝑟𝑟𝑟𝑡𝑡𝑟𝑟 = (𝐴𝐴 × 𝑇𝑇)𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡
𝐴𝐴𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡𝑡
• Rekomendasitinggi peletakanbeban:
• 2.5 inci 5 mm• 3 inci 0 mm
0100000200000300000400000500000600000700000800000900000
1000000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Luas
an to
tal (
mm
²)
Ketinggian, h (mm)
Kompor 2.5inci
Kompor 3inci
0
100
200
300
400
500
600
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75
Tem
pera
tur r
ata-
rata
(°C)
Ketinggian,h (mm)
Kompor 2.5inci
Kompor 3inci
Pengujian Waktu Pendidihan Air
0
5
10
0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00
Ketin
ggia
n, h
(mm
)
Waktu pendidihan (menit)
2.5inci
3inci
3 inci 3 inci
2.5 inci
Analisa Transfer Energi
Indikator Jenis kompor Firewall 2.5
inci Firewall 3 inci
Temperatur api rata-rata
542oC 516oC
Ketinggian peletakan beban
5 mm 5 mm
Efisiensi* 54.91% 56.57% Waktu pendidihan 19’62” 28’47” Bahan Bakar yang
Dikonsumsi 0.055869kg 0.065728kg
Energi yang ditransfer bahan
bakar
0.582319kW 0.486369kW
*Diambil dari Tugas Akhir Rizka Andika, Teknik Mesin-ITS
Energi bioetanol yang ditransfer =
TERIMA KASIHMohon masukan untuk
Tugas Akhir ini
