Studi Eksperimen Pengaruh Penambahan ... -...
Transcript of 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
Penelitian Terdahulu`
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%
Penelitian Terdahulu`
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
Hasil dan Pembahasan
Daya yang dibutuhkan generator HHO
Hasil dan Pembahasan
Temperatur larutan elektrolit generator HHO
Hasil dan Pembahasan
Laju produksi gas HHO
Hasil dan Pembahasan
Efisiensi generator HHO
Hasil dan Pembahasan
Distribusi Temperatur Lidah Api Kerosin
Hasil dan Pembahasan
Distribusi Temperatur Lidah Api Kerosin dan gas HHO
Hasil dan Pembahasan
Visualisasi Lidah Api
Visualisasi dari minyak tanah Visualisasi dari minyak tanah + gas HHO
Hasil dan Pembahasan
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