BAB I PENDAHULUAN. diterapkan untuk roket roket atau mesin mesin kecepatan super tinggi.

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "BAB I PENDAHULUAN. diterapkan untuk roket roket atau mesin mesin kecepatan super tinggi."

Benny Johan
6 tahun lalu
Tontonan:

1 BAB I PENDAHULUAN 1. Latar Belakang Masalah. Pemanfaatan tekanan detonasi sebagai gaya dorong pada umumnya diterapkan untuk roket roket atau mesin mesin kecepatan super tinggi. Keuntungan menggunakan tekanan detonasi sebagai gaya dorong adalah tidak diperlukan lagi sudu sudu penekan gas dan ukuran mesinnya dapat dibuat lebih kecil. Pulse Detonation Engine (PDE) adalah mesin yang memanfaatkan tekanan detonasi (detonation wave) yang memberikan impuls pada dinding pipa dan mendorong nyala pembakaran gas sehingga keceptaan perambatan nyala lebih cepat, seiring dengan peningkatan kecepatan gas pembakaran dan impuls maka terjadilah gaya dorong pada PDE. Berbagai teori menyebutkan bahwa PDE merupakan penyempurnaan dari pulsejet dan berdasarkan hasil pengujian yang dilakukan diperoleh prestasi yang lebih tinggi dibanding pulsejet, hal ini disebabkan karena campuran bahan bakar dibakar pada tekanan yang cukup tinggi sehingga kerapatan gas meningkat dan hasil pembakarannya menimbulkan tekanan yang besar, tekanan inilah yang nantinya akan memberikan impuls, menaikkan keceptan reaksi dan memadatkan campuran bahan bakar untuk semprotan campuran bahan bakar berikutnya. Pembakaran bahan bakar pada PDE berlangsung dari deflagrasi ke detonasi (detonation) sehingga shock wave yang dihasilkan PDE lebih tinggi dibanding pulsejet, prestasi yang dihasilkan PDE tidak lepas dari konstruksi 1

2 peralatan yang terpasang pada PDE seperti sistem pemasukkan bahan bakar hidrogen oksigen, sistem penyalaan dan frekuensi yang diatur oleh suatu sistem kontrol otomatis, sistem sistem inilah yang menentukan besar dan banyaknya impuls yang dihasilkan PDE. Untuk memperoleh impuls maksimum maka perlu dilakukan variasi waktu pembukaan dan penutupan katup selenoid dalam mengatur kapasitas campuran bahan bakar serta tekanan awal bahan bakar sebelum masuk keruang bakar agar tekanan detonasi tidak menyebabkan berkurangnya pasokan campuran bahan bakar yang dimasukkan keruang bakar untuk siklus berikutnya, fenomena ini memang perlu diteliti lebih jauh lagi karena menyangkut impuls yang dihasilkan dan ledakan detonasi. Variabel variabel lainnya yang ikut berpengaruh pada PDE yaitu kerapatan campuran gas yang terjadi akibat dari tekanan detonasi dan frekuensi yang menentukan lamanya tiap siklus. Berdasarkan uraian diatas maka perlu dilakukan pengujian pengaruh perubahan kapasitas bahan bakar yang dimasukkan keruang bakar terhadap tekanan detonasi yang terjadi untuk memperoleh besaran dasar dari PDE. 2. Rumusan Masalah. Besaran dasar dari PDE dapat diketahui dengan memvariasikan variabel - variabel yang meliputi tekanan awal bahan bakar berdasarkan jenis bahan bakar yang dipakai, dimana pengaturan kapasitas bahan bakar dilakukan dengan menentukan tekanan awal bahan bakar. 2

3 3. Tujuan Penelitian. Penelitian ini bertujuan untuk mengatahui besaran besaran dasar PDE yang meliputi tekanan pembakaran, impuls yang terjadi dan gaya dorong yang dihasilkan berdasarkan perubahan kapasitas bahan bakar dan jenis campuran bahan bakar oksigen hidrogen. 4. Manfaat Penelitian. Manfaat yang dapat diperoleh dalam penelitian ini yaitu mengetahui impuls dan gaya dorong yang dihasilkan PDE berdasarkan variasi kapasitas bahan bakar yang diinjeksikan, frekuensi dan jenis bahan bakar. 5. Pembatasan Masalah. Penelitian ini hanya dibatasi pada pengujian besaran dasar PDE berdasarkan perubahan kapasitas bahan bakar dengan menggunakan campuran bahan bakar Hidrogen dan Oksigen. Data lain yang diperlukan dalam penelitian ini seperti equivalen ratio ditentukan berdasarkan referensi. 6. Tinjauan Pustaka. Telah banyak dilakukan pengujian dan analisis untuk mengatahui performance yang dihasilkan oleh PDE, seperti yang dilakukan oleh : 1. E. M. Braun, et all [1] dalam jurnal Testing of a Continous Wave Engine with Swirled Injection 2010, dimana metode pengujian dilakukan dengan menggunakan campuran bahan bakar tipe swirl sebagai tujuan untuk memperoleh campuran bahan bakar stoikiometri sehingga dapat dicapai pembakaran lengkap, disamping itu pada 3

4 bagian anulus dipasang annular aerospike nozzle. Pengujian ini lebih cenderung mengamati proses swirl combustion dan tekanan yang terjadi dimana pengujian dilakukan tanpa annular aerospike nozzle dengan kondisi tekanan oksigen 200 psia dan tekanan hidrogen 50 psia, dimana hasil yang diperoleh untuk kondisi tersebut seperti ditunjukkan pada Gambar 1a. Gambar 1. Tekanan detonasi yang terjadi berdasarkan aliran swirl bahan bakar. [E. M. Braun, et all [1]]. 4

Selanjutnya dilakukan pengujian dengan memakai annular aerospike nozzle dengan kondisi tekanan oksigen 400 psia dan tekanan hidrogen 50 psia diperoleh hasil pengujian seperti ditunjukkan pada Gambar

5 Selanjutnya dilakukan pengujian dengan memakai annular aerospike nozzle dengan kondisi tekanan oksigen 400 psia dan tekanan hidrogen 50 psia diperoleh hasil pengujian seperti ditunjukkan pada Gambar 1b. Dari hasil pengujian tersebut disimpulkan bahwa kestabilan tekanan detonasi dipengaruhi oleh pusaran campuran bahan bakar hidrogen dan oksigen. Gambar 2. Diagram x vs t, selama 7 siklus, ττ cccccccccc = 4 mmmm, ττ cccccccccc = 3 mmmm, ττ pppppppppp = 0,1 mmmm, untuk campuran stoikiometri udara hidrogen pada h = 9,3 km dan M = 2,1. [Menurut F.Ma, J.Y. Choi, et all [2] ]. 2. Mengindentifikasi dan mengukur kerugian mekanis yang menurunkan efisiensi PDE diterapkan lewat analisis numerik untuk mengetahui efek efek yang ditimbulkan oleh komponen mesin lainnya yang mempengaruhi impuls yang dihasilkan PDE seperti ; efek katup, 5

6 pengisian dan nozzle throad pada rentang bilangan Mach 1,2 3,5 seperti yang dilakukan oleh F.Ma, J.Y. Choi, et all [2]. Selanjutnya hasil dari analisis tersebut ditunjukkan pada Gambar 2, 6

dokumen-dokumen yang mirip

Bab II Ruang Bakar. Bab II Ruang Bakar

Bab II Ruang Bakar. Bab II Ruang Bakar Bab II Ruang Bakar Sebelum berangkat menuju pelaksanaan eksperimen dalam laboratorium, perlu dilakukan sejumlah persiapan pra-eksperimen yang secara langsung maupun tidak langsung dapat dijadikan pedoman