LAMPIRAN I DATA PENGAMATAN. 1. Data Pengamatan Pengujian Internal Combustion Engine

Transkripsi

1 LAMPIRAN I DATA PENGAMATAN 1. Data Pengamatan Pengujian Internal Combustion Engine Tabel 6. Data Pengamatan Pengujian Internal Combustion Engine Tekanan Awal P0 (psig) Tekanan Akhir P (psig) Waktu (detik) Putaran Poros Engkol Engine (rpm) Data Hasil Perhitungan Laju Alir Gas Hidrogen Tabel 7. Data Hasil Perhitungan Laju Alir Gas Hidrogen Tekanan Tekanan Putaran Poros Waktu Awal Akhir Engkol Engine (detik) P0 (psig) P (psig) (rpm) Laju Alir H2 (ml/s) Data Hasil Perhitungan Efisiensi Kerja Internal Combustion Engine Tabel 8.Data Hasil Perhitungan Efisiensi Kerja Internal Combustion Engine Putaran Poros Efisiensi Kerja (ƞ) Laju Alir H2 Engkol Engine (%) (ml/s) (rpm) , , , , ,64 37

2 LAMPIRAN II PERHITUNGAN Tekanan Awal (psig) Tabel 9.Data Pengamatan Tekanan Akhir (psig) Waktu (detik) Putaran Poros Engkol (rpm) Perhitungan Laju Alir Gas Hidrogen Hukum Gay-Lussac (Gas Ideal) : Untuk pengukuran laju alir gas dari tangki digunakan persamaan: Diketahui : Tekanan awal tangki (P 0 ) 20 psig +,7 psi Tekanan akhir tangki (P) psig+,7 psi Volume tangki Waktu 22 L 22 L x m 3 L 0,022 m 3 34 detik Ditanya: Laju Alir Gas Hidrogen keluar Tangki? Jawab: υ υ 123 ml/s Dengan cara yang sama, maka didapat laju alir gas hidrogen sebagai berikut: 38

3 Tabel 10.Data Laju Alir Gas Hidrogen Tekanan Awal Tekanan Akhir Waktu (psig) (psig) (detik) Laju Alir Hidrogen (ml/s) Perhitungan Neraca Massa Ruang Bakar : Laju Alir 123,00 ml/s Heating Value Gas H Temperatur 30 C 303 K Tekanan 20,00 psig kal/g Hidrogen 123,00 ml/s RUANG BAKAR (Combustion Chamber) Flue Gas Udara Temperatur Tekanan N 2 27,0 C 1,00 atm 79 % O 2 21 % Basis 1 menit operasi Massa Hidrogen 123 ml 1 L x 1 mol s 1000 ml 22,4 L 0,0055 mol x 60 s s 1 menit 0,3295 mol x 2 g 1 mol 0,6589 g Reaksi pembakaran: H 2 + 1/2 O 2 H 2 O 0,3295 mol 0,1647 mol 0,3295 mol Menghitung O 2 teoritis O 2 teoritis 1/2 x mol H 2 0,1647 mol N 2 udara %N 2 mol O 2 %O 2 0,79 0,21 0,6197 mol 17,3518 g 0,1647 mol

4 40 Sedangkan massa udara kering yang disuplai ke ruang bakar adalah : massa udara ( mol O 2 + mol N 2 ) BM udara 0,7844 mol x 28,84 g mol 22,6232 g Menghitung mol H 2 O yang terdapat pada udara inlet Temperatur 85 F 29,70 C Relatif humidity 85 % Dari temperatur dan relatif humidity yang diketahui, didapat perpotongan garis grafik humidity dan didapat nilai molal humidity pada temperatu 85 F dan relatif humidity 85 % adalah sebesar 0,030 dari jarak nilai molal humidity 0,038 dan 0,042 didapat nilai lbmol H 2 O/ lbmol udara kering H 2 O dari ω mol udara (Hougen, 1943) Udara mol H 2 O 0,030 mol dry air 0, mol 0,0235 mol 0,4236 g Adapun massa gas hasil pembakaran yang keluar dari ruang bakar adalah : H 2 O mol H 2 O dari reaksi pembakaran + mol H 2 O humidity 0,3295 mol + 0,0235 mol 0,3530 mol 6,3540 g N 2 N 2 dari udara 0,6197 mol 17,3518 g Komponen H 2 O 2 H 2 O N 2 Total Tabel 11. Neraca Massa Ruang Bakar Input Output n (mol) 0,3295 m (g) 0,6589 n (kmol) - 0,1647 0,0235 0,6197 5,27 0, , ,7057-0,3530 0,6197 m (g) - - 6, , ,7057

5 41 Basis Satuan energi yang digunakan 1 menit kalori (kal) Untuk menentukan nilai dari kapasitas panas (Cp) setiap komponen digunakan data konstanta panas (A, B, C dan D). Data konstanta panas yang digunakan di dapat dari Coulson, Chemical Engineering Design, 2004 sebagai berikut : Data konstanta panas (A, B, C, dan D), Tabel 12. Konstanta Panas Sensibel Komponen A B C D H 2 6,4830 2,215E-03-3,298E-06 1,826E-09 O 2 6,713-8,790E-07 4,170E-06-2,544E-09 N 2 7,440-3,240E-03 6,400E-06-2,790E-09 H 2 O 7,701 4,595E-04 2,521E-06 Sumber: Coulson, Chemical Engineering Design, ,590E Q 1 Panas Sensibel Bahan Bakar Kondisi operasi : Temperatur masuk 31 o C 31 o C T reference 27 o C 27 o C K +273 K 304,00 K 300,00 K Tabel 13. Komponen Bahan Bakar Komponen Massa BM n (g) (g/mol ) (mol ) H 2 0, ,3295 Total 0,6589 0,3295 Tabel. Nilai konstanta Cp pada 1 atm Komponen a b c H 2 6,4830 2,215E-03-3,298E-06 1,826E-09 Sumber: Coulson, Chemical Engineering Design, 2004 Untuk menghitung Cp pada 1 atm dapat menggunakan rumus: (Hougen, 1954) Cpm T 2 Cp T 1 Dimana, Cpm, adalah kapasitas panas rata-rata dengan satuan (kal/mol.k) T 2, merupakan temperatur komponen T 1, merupakan temperatur referens Cpm T 2 Cp T 1 d T 1 T 2 (a + b T + c T 2 + (d T 3 ))dt

6 42 a + b 2 (T 2 2 c 2 T1 )+ 3 (T d T 1 )+ 4 (T T 1 ) Cpm H 2 6,90 kal/mol.k Tabel 15. Tabulasi Perhitungan Panas Sensibel Bahan Bakar Komponen n Cp ΔT Q 1 (mol) (kal/mol K) ( K ) (kal) H 2 0,3295 6,90 4,0 9,0951 Total 9, Q 2 Panas Sensibel Udara Kondisi operasi : Temperatur masuk 31 o C 31 o C T reference 27 o C 27 o C K Komponen O 2 H 2 O Tabel 16. Komponen Udara Massa BM n (g) (g/mol ) (mol ) 5, ,1647 0,4236 N 2 17, ,6197 Total 0,4236 0, K 304,00 K Tabel 17. Nilai konstanta Cp pada 1 atm 300,00 K Komponen a b c d 18 0,0235 O 2 H 2 O 6,713-8,790E-07 4,170E-06 7,701 4,595E-04 2,521E-06 N 2 7,440-3,240E-03 6,400E-06 Sumber: Coulson, Chemical Engineering Design, ,544E-09-8,590E-10-2,790E-09 Untuk menghitung Cp pada 1 atm dapat menggunakan rumus: Cpm T 2 Cp T 1 Dimana, Cpm, adalah kapasitas panas rata-rata dengan satuan (kal/mol.k) T 2, merupakan temperatur komponen T 1, merupakan temperatur referens Cpm T 2 Cp T 1 T 1 T 2 (a + b T + c T 2 + (d T 3 ))dt

7 43 a + b 2 (T 2 2 c 2 T1 )+ 3 (T d T 1 )+ 4 (T T 1 ) Cpm O 2 7,02 kal/mol.k Tabel 18. Tabulasi Perhitungan Panas Sensibel Udara Komponen n Cp ΔT Q 1 (mol) (kal/mol K) ( K ) (kal) O 2 H 2 O 0,1647 0,0235 7,0230 8,0460 4,00 4,00 4,6276 0,7574 N 2 0,6197 6,9684 4,00 17,2734 Total 17, Q 3 Energi Pembakaran H 2 Diketahui : Heating Value Gas kal/g Sumber: Hougen, Olaf A Flowrate H ml s Energy Flow Rate Gas Flowrate gas H 2 Heating value gas H 2 H ml 1 L x 1 mol s 1000 ml 22,4 L 0,0055 mol x 2 g x kal s 1 mol g 750,30 kal x 60 s s 1 menit kal 6. W Kerja Internal Combustion Engine Putaran poros engkol 1057 rpm Torsi Internal Combustion Engine 7,3 N.m W 2xπxNxτ (Heywood, John B, Internal Combustion Fundamentals, 1988) W 2 x π x 1057 rotasi x 7,3 N.m x 1 menit menit 48457,108 N.m x 1 J x 0,239 kal 1 N.m 1 J 11581,24881 kal 7. ƞ Efisiensi Kerja Internal Combustion Engine ƞ W Qin (Heywood, John B, Internal Combustion Fundamentals, 1988) ƞ W Q1 + Q2 + Q3

8 44 ƞ 11581,25 kal 45044,37 kal ƞ 25,7108 % x 100% Dengan cara yang sama, maka didapat efisiensi kerja Internal Combustion Engine sebagai berikut: Tabel 19.Data Hasil Perhitungan Efisiensi Kerja Internal Combustion Engine Efisiensi Kerja (ƞ) Laju Alir H 2 (ml/s) Putaran Poros Engkol Engine (rpm) (%) ,71 26,48 27,2 28,43 27,64

9 LAMPIRAN III GAMBAR ALAT Gambar 1.Tampak Depan Reaktor ACE Gambar 2. Tampak Belakang Reaktor ACE Gambar 3. Reaktor ACE Gambar 4. Bubbler Gambar 5. Storage ACE Gambar 6. Kondensor

10 Gambar 7. Cooler Gambar 8. Kompresor Gambar 9. Termogun Gambar 10. Engine Gambar 11.Katalis Pottasium Hidroksida (KOH) Gambar 12. Oksigen Scavenger Asam Askorbat

11 Gambar 13. Karbon Aktif Gambar. Zeolit Gambar 15. Tabung Sampel Gambar 16. Aluminium Foil Gambar 17. Aluminium Powder Gambar 19. Aluminium Sebelum Korosi Gambar 20.Sesudah Korosi