PERBANDINGAN BIDANG API ISOTHERMAL KOMPOR ENGKEL DINDING API TUNGGAL DAN DINDING API GANDA BERBAHAN BAKAR BIOETHANOL

Transkripsi

1 PERBANDINGAN BIDANG API ISOTHERMAL KOMPOR ENGKEL DINDING API TUNGGAL DAN DINDING API GANDA BERBAHAN BAKAR BIOETHANOL Yusufa Anis Silmi ( ) Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono K, M.Eng. Sc

2 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.

3 PERMASALAHAN Bagaimana profil nyala api ditinjau dari pola distribusi temperature isothermal dinding api? Bagaimana profil api pada bagian bawah beban kompor tersebut?

4 PENELITIAN TERDAHULU Ryan Juliani. Teknik Mesin ITS, 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.

5 PENELITIAN TERDAHULU Ryan Juliani. Teknik Mesin ITS, 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.

6 PENELITIAN TERDAHULU Agib Faruq Afanny. Teknik Mesin ITS, 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 o C, mendidihkan air dalam waktu sedangkan pada kompor dinding api ganda temperatur tertinggi diperoleh pada tinggi pengukuran 35 mm sebesar 435,0 C. mendidihkan air dalam waktu 19 38

7 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 Unpublished research dengan kompor uji kompor minyak tanah merek butterfly yang telah dimodifikasi dengan bahan bakar ethanol 99% menghasilkan warna api biru ketika diberi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 Kompor uji sebelum dan setelah modifikasi Profil api tanpa beban

8 PENELITIAN TERDAHULU Djoko Santoso Teknik Mesin ITS, 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

9 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 (d o = 3 in) serta dinding api ganda (d o = 3 in dan d i = 1,5 in)

10 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

11 METODE PENELITIAN Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen murni Bahan Bakar Uji : Bioethanol 99% Spesifikasi Kompor Jenis kompor Indikator Dinding api tunggal Dinding api ganda Keterangan Daya kw kw Ganda Efisiensi 48,733% 51,916 % Ganda Debit konsumsi BB 0.388L/jam L/jam Tunggal SFC kg / kg jam kg / kg jam Ganda

12 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

13 SPESIFIKASI KOMPOR UJI 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

14 KUBUNG BEJANA Jenis Kompor Konsumsi Bahan Bakar (kg) Daya (Kw) Kompor dinding api tunggal 0, Kompor dinding api ganda 0, Volume Air Tingkat Daya Diameter Panci [± 2/3 volume panci] Maksimum (cm) (liter) 0,981 1, ,2 1,325 1, ,7 1,741 2, ,5 2,235 2, ,7 2,816 3, ,3 3,489 4, ,3

15 ALAT UKUR 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

16 SKEMA PERALATAN 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

17 METODE PENELITIAN 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. Panci kaca berisi air dinaikkan temperaturnya sampai mendidih, lalu diamati pengembangan apinya serta perubahan fasa dari air pada tiap kenaikan temperatur

18 FLOWCHART PERCOBAAN 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 A Persiapan Pengujian Kompor Peralatan Pendukung: - Bahan Bakar Bioethanol - Peralatan Ukur Pemeriksaan kompor engkel siap uji dinding api tunggal (D=3inch), dinding api ganda (Do=3inch dan Di=1,5inch) dan Uji properties bahan bakar Pengukuran temperatur kompor engkel dinding api tunggal dan dinding api ganda Kompor sesuai kriteria Kriteria: - Tidak Terjadi Kebocoran - Api Biru Data hasil pengujian : -Temperatur api - Tinggi api - Luasan penampang api - Warna api A Komparasi dan analisa profil api End

19 KELEBIHAN KOMPOR UJI Laju konsumsi bahan bakar dapat diatur Bentuk dan besar laluan lubang optimal Lebih tipis tanki bahan bakarnya Desain sederhana dan bahan bakar dapat diproduksi sendiri

20 PERMODELAN MATLAB

21 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.

22 ANALISA PROPERTIES BAHAN BAKAR No Properties Satuan Bioethanol 99%* Kerosene** LPG*** Density at 15 C g/cm 3 0,8216 0, Density at 15 C kg/m 3 821,6 799,6-2 Dynamic Viscosity cps Flash Point C LHV kj/kg 22341,

23 ANALISA PROFIL API

24 ANALISA PROFIL API (MATLAB) Tunggal Ganda

25 STRUKTUR API LAMINER Preheat Zone Reaction Zone Concentrati on of temperatur e, or rate of heat release (Q) Reactans Unburnt Gas Preheating After Burning Q Burnt Gas Temperature HO 2 H 2 O 2 Fuel Intermediates Udara Uap Bioetanol 99%

26 ANALISA TEMPERATUR RATA-RATA Ketinggian (mm) Tunggal Temperatur (C) Ganda Maksimum

27 ANALISA TRANSFER ENERGI BIOETHANOL Jenis kompor Indikator Dinding api tunggal Dinding api ganda Temperatur api rata-rata o C o C Ketinggian peletakan beban 5 mm 30 mm Efisiensi 48,733% 51,916 % Waktu pendidihan Bahan Bakar yang Dikonsumsi kg kg Energi yang ditransfer bahan bakar 0,8536 kw kw

28 Tunggal Ganda

29 KOMPOR DINDING API TUNGGAL YANG DIKENAI BEBAN TAMPAK ATAS Tunggal Ganda

30

31