commit to user 18
Sebagai tambahan, duplex stainless steel ketahanan korosinya sedikit lebih baik dibanding 304 dan 316 tetapi ketahanan terhadap pitting coorrosion jauh lebih
baik superior dibanding 316. Ketangguhan duplex stainless steel akan menurun pada temperatur dibawah – 50
o
C dan diatas 300
o
C. e. Precipitation Hardening Stainless Steel
Precipitation hardening Stainless Steel adalah stainless steel yang keras dan kuat akibat dari dibentuknya suatu presipitat endapan dalam struktur mikro
logam. Sehingga gerakan deformasi menjadi terhambat dan memperkuat material stainless steel. Pembentukan ini disebabkan oleh penambahan unsur tembaga
Cu, Titanium Ti, Niobium Nb dan alumunium. Proses penguatan umumnya terjadi pada saat dilakukan pengerjaan dingin cold work.
8. Deskripsi Fiktif Alat Tambahan
Penguraian gas buang hidrokarbon dilakukan pada alat bantu tambahan, sedangkan energi untuk proses penguraian gas buang hidrokarbon diperoleh dari
panas hasil proses pembakaran di ruang bakar, yang didistribusikan melalui pipa stainless steel yang diisolasi dengan asbes.
Isolasi pada pipa bertujuan untuk mempertahankan temperatur gas panas pada pipa agar tetap tinggi, namun temperatur di luar isolasi adalah aman bagi
pengendara. Perpindahan panas pada pipa adalah mengikuti metode perpindahan
panas pada sistem radial, yakni di bagian tengah pipa memiliki temperatur yang sangat tinggi, sedangkan temperatur isolasi terluar adalah sama dengan temperatur
udara ambien. Temperatur gas buang hasil proses pembakaran adalah sekitar 850 K
dengan tekanan mendekati 1 atm. Hukum Hess menyatakan bahwa kalor yang diperlukan untuk menguraikan gas buang hidrokarbon menjadi komponen C dan
H adalah tetap, serta tidak tergantung pada tahapan proses. Sesuai dengan hukum Hess, maka besarnya energi yang diperlukan
untuk memutuskan ikatan atom H dan C adalah tetap. Dengan demikian, maka energi panas yang harus disalurkan pada pipa haruslah tetap yang dijaga dengan
commit to user 19
menggunakan isolasi asbes. Sistem pertukaran panas akan menjamin tetap nya energi panas yang mengalir di pipa.
Meskipun untuk menguraikan gas buang HC tidak tergantung pada proses, namun waktu untuk menguraikan gas buang HC tetap diperhitungkan
sesingkat mungkin dengan cara menukarkan panas sebesar mungkin. Hal ini dapat terwujud apabila tekanan kerja juga dapat dipertahankan konstan.
Alat tambahan harus bekerja pada tekanan konstan di mana penurunan tekanan tidak boleh melebihi 10 dari tekanan kerjanya. Karena fluida yang
mengalir di dalam pipa dan distributor adalah gas, maka faktor kompresibilitas diperhitungkan secara seksama mengingat harga massa jenis gas yang sangat
kecil. Bentuk distributor gas adalah dalam upaya memperkecil faktor kompresibilitas tersebut.
Separasi pada aliran gas buang, tepatnya di daerah ceratan, mengakibatkan timbulnya bentuk re-sirkulasi aliran. Aliran utama gas buang terus
mengalir serta selanjutnya berangsur-angsur mengalami perlambatan. Pada wilayah tersebut maka luas permukaan aliran menjadi sangat minimum, sehingga
dikhawatirkan terjadi penurunan tekanan akibat adanya perubahan permukaan secara tiba – tiba abrupt contraction, meskipun tekanan adalah seragam
sepanjang permukaan. Karena tekanan dipertahankan konstan, maka kecepatan aliran di titik 2
mendekati nol, sedemikian juga yang terjadi dengan laju aliran massa teoritisnya. Karenanya, bentuk dan ukuran distributor gas dan posisi pendistribusian gas
buang merupakan dua parameter penting dalam perancangan distributor, agar aliran gas panas dari distributor tidak mengalami perlambatan saat masuk ke
dalam pipa. Sistem pada alat tambahan bekerja pada kondisi tekanan konstan.
Karenanya, faktor penting yang perlu dikaji dalam perancangan alat tambahan adalah upaya untuk mempertahankan agar penurunan tekanan tidak melebihi 10
dari tekanan kerja, sehingga dikategorikan sebagai suatu sistem dengan kondisi tekanan konstan. Penurunan tekanan selain disebabkan oleh adanya rugi – rugi
commit to user 20
pada saat masuk dan keluar, juga sangat tergantung pada bentuk dan ukuran dari alat tambahan. Penurunan tekanan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:
Δp = . + k
c
+ k
e
+ σ. .ρ
Dimana: Δp = penurunan tekanan di dalam alat
f = faktor gesek permukaan alat
L = panjang alat D = diameter alat
k
c
= faktor penurunan tekanan akibat adanya saluran masuk k
e
= faktor penurunan tekanan akibat adanya saluran keluar σ = faktor penurunan tekanan akibat perbedaan luas penampang
V = kecepatan gas yang mengalir dalam alat ρ = massa jenis gas buang yang mengalir
Setiap mol gas buang HC yang diuraikan, memerlukan kalor sebesar 26 kkal. Proses perpindahan panas adalah serupa dengan proses pertukaran panas
pada penukar panas ringkas compact heat exchanger gas to gas, sehingga besarnya perpindahan panas di dalam alat tambahan dicari dengan persamaan:
Q = UAΔT
lmtd
Di mana: U
= harga perpindahan panas menyeluruh yang mampu dipertukarkan di dalam alat tambahan,
A = luas permukaan total dari alat tambahan,
T
lmtd
= beda temperatur logaritmik antara gas buang temperatur tinggi dengan gas buang temperatur rendah.
T
2i
= temperatur gas buang yang masuk ke dalam alat tambahan, T
2o
= temperatur gas buang yang disirkulasikan kembali,
commit to user 21
T
1i
= temperatur gas buang dari knalpot T
1o
= temperatur gas buang yang dilepas ke udara bebas, h
hot
= koefisien pertukaran panas konveksi pada temperatur T
2i
, h
cold
= koefisien pertukaran panas konveksi pada temperatur T
1i
. Keduanya dicari berdasarkan pada bilangan Reynolds dan Prandtl,
dengan persamaan berikut:
Di mana: k = konduktivitas termis gas buang pada temperatur logaritmik
D = diameter alat tambahan. Sedangkan harga Reynolds number tergantung pada kecepatan aliran V,
massa jenis ρ dan kekentalan dinamis μ dari gas buang, pada temperatur logaritmik. Harga Prandtl number Pr dicari pada tabel di buku perpindahan
panas juga pada temperatur logaritmik. Dari pemaparan di atas, maka ada beberapa parameter yang mesti
dikontrol, yang meliputi: temperatur gas buang yang keluar dari knalpot, temperatur gas buang yang didistribusikan untuk proses pemanasan, temperatur
gas buang yang akan disirkulasikan kembali, temperatur gas buang yang dilepas ke udara bebas, diameter dan panjang pipa untuk distribusi gas bertemperatur
tinggi dan diameter dan panjang pipa untuk sirkulasi gas bertemperatur lebih rendah.
Ukuran alat tambahan tergantung pada nilai temperatur yang akan dilepaskan ke udara, dimana semakin rendah temperatur yang akan dilepaskan
maka semakin panjang ukuran alat tambahan tersebut. Sumber: IGB Kusuma, 1995
B. Penelitian yang Relevan
Beragam eksperimen dengan bahan yang berbeda ataupun sama telah dilakukan para peneliti sebelumnya antara lain Javavonic et al., 1995,
menggunakan bahan Ruthenium Ru sebagai katalis untuk mengontrol
