ME091329 - SKRIPSI Dept. of Marine Engineering i Dimas bagas prakoso 4207100047 1
LATAR BELAKANG Memanfaatan gas buang dari mesin diesel untuk dijadikan energi tambahan, energi tambahanyang dihasilkan disebabkan oleh pengurangan tahanan gesek pada lambung kapal oleh oe bubble (gelembung) e g) yang dihasilkan dari gas buang main engine yang disemprotkan ke lambung kapal 2
Aplikasi bubble injector Pada tahun 2001 The Shipbuilding Research Association mencoba bereksperimen menggunakan bubble bbl pada kapal SEIN MARU dan NMRI, tahanan gesek yang berhasil tereduksi berkisar antara 5 %, percobaan tersebut merupakan eksperimen pertama kali didunia aplikasi bubble dengan menggunakan kapal berukuran besar. 3
4
Peletakan bubble injector di kapal 5
PERUMUSAN MASALAH Dari uraian diatas, maka permasalahan yang akan dibahas adalah : Bagaimana merancang penambahan properti outlet pada gas buang engine untuk memfokuskan aliran bubble sehingga dapat menambah gaya dorong dan efek turbulensi. 6
BATASAN MASALAH Pembanding antara tekanan yang dihasilkan oleh gas buang engine dengan memvariasikan bukaan katup yang akan ditransmisikan ke towing tank,ukuran selang dan bentuk properties outlet yang digunakan. 7
TUJUAN Tujuan dari penulisan skripsi ini, adalah : Untuk mencari bentuk properti outlet yang paling sesuai untuk menambah gaya dorong yang dihasilkan oleh gas buang engine dan mengurangi kemungkinan terjadinya aliran turbulen. Menganalisa tekanan akibat gas buang engine dengan eksperimen untuk mengurangi tahanan gesek pada lambung kapal. 8
MANFAAT Mengetahui perbandingan tekanan akibat gas buang dengan kajian eksperimen. Untuk optimalisasi daya dorong kapal dengan cara menambah bh dan memvariasikan ik bentuk property outlet pada gas buang engine. 9
Mtdl Metodologi ipercobaan 10
11
Desain kanopi 1. Pipa setengah lingkaran yang 2. Pipa yang ditambah sayap dilubangi bagian atasnya. disampingnya. 12
3. Pipa dengan ujungnya berbentuk sudut 30º 4. Pipa dengan ujungnya berbentuk sudut 45º 13
5. Pipa dengan ujungnya berbentuk sudut 60º 14
Keterangan gambar pipa y 15
Tabel variasi bukaan katup 16
Alat alat yang digunakan Mesin diesel Tachometer. Pressure gauge Current meter Pipa Y ukuran 1 dim menyesuaikan ukuran knalpot mesin. Selang anti panas dengan ukuran : 1 dim ¾ dim Valve menyesuaikan ukuran pipa Y Towing tank untuk melihat aliran fluida Properties outlet 17
Hasil eksperimen Percobaan tekanan pressure gauge menggunakan kompressor Percobaan tekanan pressure gauge menggunakan engine tanpa ditransmisikan ke dalam towing tank Variasi 1 2 3 4 5 6 7 8 Variasi 1 2 3 4 5 6 7 8 Tekana nawal 0.12 0.1 0.08 0.11 0.14 0.15 0.14 0.16 Tekanan awal 0.19 0.18 0.16 0.19 0.22 0.21 0.23 0.23 Tekana n akhir 0.1 0.11 0.09 0.12 0.15 0.16 0.16 0.18 Tekanan akhir 0.19 0.19 0.17 0.2 0.23 0.22 0.24 0.24 Δ P 0.02 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02 Δ P 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 0.01 18
Percobaan menggunakan gas buang engine dengan ditransmisikan ke dalam towing tank percobaan dengan selang diameter 1 dim percobaan dengan selang diameter dan RPM 750 1 dim dan RPM 650 Variasi 1 2 3 4 5 6 7 8 Variasi 1 2 3 4 5 6 7 8 Tekana nawal 0.23 0.21 0.17 0.23 0.21 0.21 0.22 0.21 Tekana nawal 0.21 0.19 0.16 0.2 0.2 0.22 0.21 0.2 Tekana n akhir 0.2 0.2 0.18 0.21 0.23 0.22 0.24 0.22 Tekana n akhir 0.2 0.17 0.17 0.23 0.22 0.2 0.23 0.22 Δ P 0.03 0.01 0.01 0.02 0.02 0.01 0.02 0.01 Δ P 0.01 0.02 0.01 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02 19
percobaan dengan selang diameter 3/4 dim dan RPM 750 percobaan dengan selang diameter 1 dim dan RPM 650 Variasi 1 2 3 4 5 6 7 8 Variasi 1 2 3 4 5 6 7 8 Tekana 0.21 0.19 0.17 0.25 0.25 0.25 0.27 0.26 Tekanan 0.2 0.19 0.16 0.21 0.22 0.2 0.22 0.22 n awalal awalal Tekana 02 0.2 019 0.19 017 0.17 027 0.27 025 0.25 026 0.26 028 0.28 027 0.27 Tekanan 02 0.2 018 0.18 017 0.17 02 0.2 021 0.21 02 0.2 02 0.2 023 0.23 n akhir akhir Δ P 0.01 0 0 0.02 0 0.01 0.01 0.01 Δ P 0 0.01 0.01 0.01 0.01 0 0.02 0.01 20
Analisa grafik Analisa Grafik Hasil Percobaan tekanan pressure gauge menggunakan kompressor Pada percobaan dengan menggunakan tekanan yang dihasilkan oleh gas buang dari compressor terlihat bahwa semakin kecil variasi yang digunakan untuk membuka katup semakin besar tk tekanan yang kl keluar ke udara bb bebas, begitu juga sebaliknya. hal ini dikarenkan fluida selalu memberikan tekanan ke semua arah,maka semakin kecil luas penampang semakin besar tekanan yang dihasilkan. Sesuai dengan hokum pascal yaitu P = F/A. 21
Analisa Grafik Hasil Percobaan tekanan pressure gauge menggunakan gas buang engine tanpa mentransmisikan ke towing tank Pada percobaan menggunakan gas buang engine tanpa ditransmisikan ke towing tank terlihat bahwa tekan cenderung stabil, walaupun pada variasi 3, tekanan menjadi turun dikarenakan kedua katup sama sama dibuka penuh, akan tetapi pada variasi variasi lainnya tekanan cenderung stabil. Percobaan ini dilakukan agar diketahui performa engine yang akan digunakan.selain itu terlihat bahwa nilai pada tabel cenderung stabil. 22
Analisa Grafik Hasil Percobaan selang diameter 1 dim dan RPM 750,650 Grafik percobaan dengan selang diameter 1 dim dan RPM 750 Pada percobaan menggunakn selang berdiameter 1 dim dan rpm 750 terlihat bahwa nilai tekanan pada variasi bukaan katup 1, yaitu katup 1 dibuka penuh dan katup 2 ditutup penuh mempunyai nilai paling besar sehingga pada variasi ini paling baik sebagai energi tambahan dan aliran yang keluar sangat kecil kemungkinan menimbulkan aliran turbulen. 23
Grafik percobaan dengan selang diameter 1 dim dan RPM 650 Pada percobaan dengan menggunakan diameter pipa 1 dim tekanan yang dihasilkan oleh gas buang dari engine hampir sama dengan tekanan yang dihasilkan dengan menggunakan selang dengan diameter ¾ hal ini disebabkan karena luas permukaan dari selang tersebut lebih besar sehingga tekanan yang dihasilkan sangat kecil hal ini dikarenakan fluida selalu memberikan tekanan ke semua arah,maka semakin kecil luas penampang semakin besar tekanan yang dihasilkan. 24
Analisa Grafik Hasil Percobaan selang diameter 3/4 dim dan RPM 750,650 Grafik percobaan dengan selang diameter 3/4 dim dan RPM 750 Grafik percobaan dengan selang diameter 3/4 dim dan RPM 650 25
Pada grafik percobaan menggunakan selang dengan diameter 3/4 tekanan tertinggi mencapai 0.28 pada variasi 7 dimana katup 1 ditutup penuh dan katup 2 ditutup 45 derajat, hal ini dikarenakan penyempitan selang dibanding percobaan menggunakan selang berdiameter 1 dim, walaupun memiliki energi tambahan yang cukup tinggi akan tetapi aliran yang dihasilkan oleh gas buang menjadi turbulen, Dan pada variasi ini berpotensi bahaya pada diesel jika dioperasikan secara terus menerus engine menjadi lebih panas 26
Analisa Hasil Percobaan Untuk Mengetahui Aliran Fluida Udara Dengan Pengoperasian Towing Tank dan variasi kanopi percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.1 Tabel percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.1 No Katup Air Katup Buang Va Va (Dengan kanopi) 1 90 0 108 131 2 90 45 111 34 3 90 90 29 96 4 45 0 37 87 5 45 45 45 120 6 45 90 32 56 7 0 45 0 0 8 0 90 0 0 27
Grafik percobaan selang 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.1 Dari tabel dan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa jika kita mengoperasikan towing tank sebagai aliran tambahan, sangat berpengaruh terhadap aliran fluida udara apabila menggunakan variasi kanopi ini, hal ini disebabkan karena aliran fluida air towing tank yang konstan. Karakteristik properties outlet yang dilubangi bagian atasnya menyebabkan banyak gelembung yang terbuang ke atas melaui lubang lubangnya menyebabkan alirannya tidak fokus dan banyak terbuang di antara sambungan selang dengan pipa properties outlet. 28
Percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.2 Tabel Tblpercobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.2 No Katup Air Katup Buang Va Va (Dengan kanopi) 1 90 0 110 146 2 90 45 76 88 3 90 90 34 96 4 45 0 128 53 5 45 45 90 118 6 45 90 45 97 7 0 45 0 0 8 0 90 0 0 29
Grafik percobaan selang 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.2 Pada tabel dan grafik diatas Perbandingan Va tanpa kanopi dengan Va dengan kanopi sangat signifikan, hal ini disebabkan selang tersebut memiliki diameter lebih kecil sehingga aliran lebih terfokus. Dengan menggunakan properties outlet bersayap ini, aliran yang semula terbuang melalui llisamping samping pipa sedikit lebih terfokus, seperti terlihat dalam tabel bahwa hampir semua variasi bukaan katup menghasilkan kecepatan aliran yang lebih besar jika menggunakan properties outlet ini. 30
Percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.3 percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.3 No Katup Air Katup Buang Va Va (Dengan kanopi) 1 90 0 127 146 2 90 45 115 124 3 90 90 97 61 4 45 0 132 141 5 45 45 70 138 6 45 90 62 51 7 0 45 0 0 8 0 90 0 0 31
Grafik percobaan selang 1 dim menggunakan properties outlet no.3 Pada percobaan menggunakan properties outlet no.3, yaitu pipa yang ujungnya membentuk sudut 30º aliran yang keluar lebih baik dari properties outlet 1 dan 2, karena pipa yang digunakan berbentuk lingkaran penuh dan hanya ujungnya saja yang dimodifikasi. Hal itu mengakibatkan gelembung yang keluar lebih terfokus daripada d pipa yang berbentukb setengah lingkaran, selain itu dapat terlihat pada tabel bahwa rata rata kecepatan aliran menggunakan kanopi lebih besar daripada tidak menggunakan kanopi. Akan tetapi pada variasi properties outlet ini dirasa kurang sempurna karena masi ada gelembung yang hilang keatas melalui ujung pipa yang dibentuk 30º. 32
Percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.4 Tabel percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.4 No Katup Air Katup Buang Va Va (Dengan kanopi) 1 90 0 143 176 2 90 45 119 137 3 90 90 108 81 4 45 0 165 196 5 45 45 69 132 6 45 90 76 41 7 0 45 0 0 8 0 90 0 0 33
Grafik percobaan selang 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.4 Dari tabel dan grafik diatas dapat kita lihat bahwa hampir semua kecepatan fluida mempunyai nilai yang lebih tinggi daripada d percobaan percobaan sebelumnya,seperti terlihat pada variasi 4 yaitu katup air ditutup 45º dan katup buang ditutup penuh kecepatan aliran fluida dengan menggunakan kanopi mencapai 196 m/s. Pada percobaan menggunakan properties outlet ini aliran fluida yang keluar lebih terfokus untuk tersemprot ke depan dan menghasilkan kecepatan yang lebih tinggi daripada menggunakan properties outlet sebelumnya. Selain itu aliran yang dihasilkan juga tidak mengalami turbulen. 34
Percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.5 percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.5 No Katup Air Katup Buang Va Va (Dengan kanopi) 1 90 0 102 123 2 90 45 85 98 3 90 90 32 59 4 45 0 121 139 5 45 45 89 61 6 45 90 31 47 7 0 45 0 0 8 0 90 0 0 35
Grafik percobaan selang 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.5 Pada percobaan menggunakan properties outlet no.5 ini ( pipa dengan ujung berbentuk sudut 60º), aliran fluida banyak yang terbuang keatas daripada yang tersemprot ke depan, hal ini dikarenakan bentuk sudut yang hampir mendekati 90º sehingga menyebabkan bbk aliran terbuang keatas dan menyebabkan aliran menjadi turbulen. 36
Kesimpulan Pemakaian penutup atau kanopi pada selang sangat efektif untuk mengalirkan fluida udara yang disalurkan ke air tetapi hanya pada selang dengan diameter lebih besar. Hal ini disebabkan karena perbedaan bd tekanan dan massa jenis dari iflid fluida udara maupun air, sehingga dengan penggunaan kanopi atau mendesain ujung selang agar alirannya menjadi terfokus dapat meningkatkan aliran dari fluida. Dengan memperbesar putaran dari diesel tekanan yang dihasilkan lebih besar, tetapi aliran dari fluida menjadi turbulen sehingga tidak effisien untuk dijadikan sebagai energy tambahan. Walaupun tekanan tinggi tetapi aliran tidak stabil,sehingga tidak effisen untuk operasional diesel dengan kecepatan penuh 37
Penggunaan properties outlet yang paling baik menghasilkan aliran fluida yang fokus tersemprot ke depan dan menghasilkan kecepatan fluida yang besar adalah properties outlet no.4 yaitu pipa yang ujungnya membentuk sudut 45º. Hal ini dikarenakan bentuk sudutnya yang paling baik menghasilkan aliran yang terfokus dan tidak terbuang keatas sehingga menghasilkan kecepatan aliran fluida yang tinggi sebagai energi tambahan Jika dibandingkan dengan tugas akhir saudara Syaiful Arief, mahasiswa Teknik Sistem Perkapalan angkatan 2006 yang berjudul STUDI BANDING PEMANFAATAN UDARA PANAS DARI GAS BUANG ENGINE UNTUK ENERGI TAMBAHAN DENGAN PENDEKATAN METODE BUBBLE DAN EKSPERIMEN. Tugas akhir saya lebih terfokus pada variasi i bentuk penambahan bh properties outlet yang akan digunakan. Dan dari percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa bentuk properties outlet yang paling baik adalah properties outlet no.4 yaitu pipa yang ujungnya membentuk sudut 45º karena pada percobaan ini aliran yang keluar tidak berbentuk aliran turbulen. 38
Saran Pada alat perlu adanya suatu desain khusus agar aliran udara yang dihasilkan oleh gas buang lebih terarah dan dapat dilihat karakteristikkt tik dari aliran, karena fluida yang saling berinteraksi berbeda yaitu fluida udara dan fluida cair. Penggunaan selang dengan diameter lebih kecil akan lebih efektif dibandingkan dengan diameter yang lebih besar untuk menghasilkan bubble. Untuk melakukan percobaan ini diperlukan kondisi mesin yang bagus dan stabil 39
Sekian... Terima kasih 40