Kecepatan api laminar pada pembakaran premixed minyak jatropha.

(1)

(2)

DAFTAR ISI

Kata Pengantar

ii

Daftar Isi

iii

Makalah KNEP IV - 2013

iii

Grup Engineering Perhotelan

EP02

StudiperencanaanatappanelsuryadihotelTheRoyaleKrakatauCilegon-ZawaharIslamy,Agung

₁

Sudrajad. EP04

Aplikasiteknologiradiofrequencyidentification _(RFID)_pada_sistem_monitoring_kehadiran

₅

karyawanterintegrasidenganteknologiinformasi(TI)-N.M.A.E.D.Wirastuti,IGAKDiafariDjuni

Grup konversi energi

KE01

Kajieksperimentalpenurunantekananairdalamfilterpasiraktif-TotoSupriyono,Herry

₁₃

Sonawan,RizalA.P. KE02

KoefisienPerpindahanPanasdanKerugianJatuhTekananAlirandidalamPipa-Rr.SriPoernomo

₂₁

Sari,T.AswinsyahHassan,D.Saputra,R.Malau KE03

PengaruhvariasipembebananterhadapefisiensiidealdanaktualtrubingasunitY.ZpadaPLTGU

27

X-YusvardiYusuf, _Santoso_Budi,_dan _Ian_Hardiyanto

KE04

Metodapengukuranperformansipengujianturbinanginditerowonganangin-Subagyo

₃₃

KE05

StudiEksperimentalMedanAliranHilirDibelakangInternalFlowDoubleSkewedWallCyclone

37

(IFC2SW)-GedeWidayana,HermanSasongko KE06

analisaperformamesindenganbiodieselterbuatdarivirgincoconutoilpadamesindiesel-

₄₃

AnnisaBhikuning KE07

Pengaruhbentukmurpengunciimpellerterhadapkarakteristik pompasentrifugaltipealiran

49

radial-AlloSariraPongsapan,SyamsulArifin,SyukriHimran,HafrisonSalamba KE08

Studieksperimentalpemanfaatantemperaturgasbuangdarikendaranbermotorrodaduauntuk

59

pemanaskotakmakananpadalayanan pesanantar(deliveryservicebox)-IsmailThamrin,Surya Hadi

KE09

Analisakarakteristikkebisinganyangditimbulkanolehremdrumkendaraanbermotor-

₆₇

(3)

KE11

FrekuensipolaaliranVortexdisekitargeometridekjembatan-Subagyo

₇₁

KE12

PeningkatanKinerjaSepedaMotor4TakDenganMenambahkan BubbleWaterInjectionPada

79

RuangBakar _Motor_-_NK._Caturwati

KE13

Studikarakteristikbahanbakarsolaremulsiair-AgungSudrajad,AhmadGofur.

₈₅

KE14

Studikemampuantanamanrumahdalampenyerapanpanasmatahariuntukmengatasipanas

89

local-AhmadSyuhadadanDharmaDawood KE15

WaktuEkstraksi PolutanFormaldehydeolehVentilasiMekanikAliranSederhana,BagianKamar

97

Tidur1untukRumahTinggaldenganMenggunakanSimulasiuntukKondisiCuacaPerancisdan Indonesia-Dwinanto,ErniListijorini

KE16

Analysisofrewettingtimeandtemperaturedistributionsduringcoolingprocessinvertical rectangularnarrowchannel-IGN.BagusCatrawedarma,Indarto,MulyaJuarsa

103

KE17

PemanfaatanenergianginpantaiAnyersebagaipembangkitlistrikskalakecil–Erwin,Slamet Wiyono,Andrinofa

109

KE18

Simulasinumerikpemisahanalirandingin-panasdidalamtabungvortex-RadiSuradiK,Sugianto

₁₁₅

KE19

Karakterisasisifatbiolistriklengkengdiamondriver(dimocarpuslongan)tambulampotterhadap perbedaancuacahujandantidakhujan-HamdanAkbarNotonegoro,RinaLusiani,NajmiFirdaus

123

Ke20

Pengujiannozzleflowmetersederhanadenganvariasirasiodiameter-AinulGhurri,AAAdhi SuryawandanIGTeddyPranandaSurya

129

KE21

Analisisperformansikolektorsuryaterkonsentrasimenggunakanreceiverberbentuksilinder- KetutAstawa,IKetutGedeWirawan,IMadeBudianaPutra

137

KE22

Theinfluenceofcompressionratiotoperformanceoffourstrokeenginewithusedarakbaliasa fuel-IGK.Sukadana,IKG.Wirawan

145

KE23

Studyeksperimental geometrisirifkondensorterhadapunjukkerjarefrigerator-IGAKadeSuriadi, IGK.Sukadana

153

KE24

PengaruhBesar Butiran BijiJarak Dan ArangSekam Padi PadaBriket DenganPerekat Kanji Dan TanahLiatTerhadap KadarAir,Nilai KalorDanLajuPembakarannya -PancaSunuPamungkas,I WayanJoniarta,MadeWijana

(4)

KE25

PengaruhPenggunaanCdiStandardDanganProgrammableCditerhadapPerformanceSepeda MotorEmpatLangkah100Cc-IGNPTenaya,IGKSukadana,HendraCipta

167

KE26

KecepatanApiLaminarPadaPembakaranPremixedMinyakJatropha-I.K.G.Wirawan,I.N.G. Wardana,RudySoenoko,SlametWahyudi

175

KE27

Studigasifikasidowndraftberbahanbakarbiomasa-INyomanSupraptaWinaya,MadeSucipta, NurKhotimRomadan

181

KE28

EvaluasiSistemPompaBooster

(StudiKasus:diPDAMKotaDenpasar)-MadeSuarda,IPutuYasa

189 Grup Teknik dan Manajemen Manufaktur

TMM01

RedesaintraktorcapungmeningkatkankesehatandankepuasanpetanidiSubakTebaMengwi Badung-IKetutWidana

199

TMM02

Prosesbubutpadaberbagaijeniskayuuntukfurniture-Rusnaldy,AchmadWidodo,Norman Iskandar,BerkahFajarT.K

205

TMM03

Analisakinerjatraksitransmisistandardanmodifikasipadaberbagaikondisijalandengan kendaraanSuzukiEscudo2.0-KetutGunawan,I.N.Sutantra

211

TMM04

AnalisaStabilitasKendaraanDalamRangkaMeningkatkanKeamanandanKenyamanan Pengendara-KadekRihendraDantes,I.N.Sutantra

219

TMM06

PengaruhPerubahanBentukBeadPanelKendaraanterhadapFrekuensiAlamiahpadaKondisi BatasBebas-bebas-SukantoIMadeMiasa,R.Soekrisno

227

TMM07

KajiTeoritikdanEksperimentalDefleksiBalokDenganPenampangYangTidakSeragam-Mukhtar Rahman,HammadaAbbas,IvonneFredrikaYunitaPolii

233

TMM08

Mesinpengasahbatupermata-M.YusufdanMadeAnomSantiana

₂₄₁

TMM09

Onlinemonitoringkeausancuttingtoolmenggunakanaudiosignal-AhmadAtifFikridanMuslim Mahardika,TeguhPudjiPurwanto,AndiSudiarso,Herianto

247

TMM10

Pendekatanbarupenentuankemudahanprosesm-EDMdenganmenggunakananalisis dimensionalteoremaBuchinghamπ-NidiaLestaridanMuslimMahardika

(5)

TMM11

Identifikasi,pemodelandankompensasiketidaktelitian padakonstruksimesinCNCmillingmini 5-axistipetilt–rotarytable-EriYuliusElvys, Herianto,Subarmono

259

TMM12

Analisabentukprofildandimensisupportingprofileterhadapdefleksidanteganganpadabase kondensorunit-PurnaAnugrahaSuarsana,AhmadHanifFirdaus,IsmiChoirotin,Moch.Agus Choiron

265

TMM13

Simulasi2Ddan3Dpadaprosesmulti-passequalchannelangularpressing(ECAP)-KhairulAnam, Moch.AgusChoiron

273

TMM14

Pemodelanhyperelasticmaterialuntukpengembangandesainbarugasketkaret-FikrulAkbar Alamsyah,Moch.AgusChoiron

279

TMM15

Analisalebarkontakdantegangankontakuntukpengembangandesaingaskettipis-Moch.Agus Choiron,AvitaAyuPermanasari,IMadeGatotKarohika

285

TMM16

Analisiskekuatanstrukturpalletmenggunakanmetodeelemenhingga -TriaMarizArief,Sugianto

₂₉₁

TMM17

Analisakekuatandesainmejakursilipatdengansimulasicomputer-JatmokoAwali,DickyAdi Tyagita,danMoch.Aguschoiron

299

TMM19

PerancangantrollibarangyangergonomisdanefisienuntukpramuniagapertokoanGlodok Jakarta-IWayanSukania,SilviAriyanti,IvanWibowo

305

TMM20

Prosesproduksipembuatankapallayarphinisiuntukmeminimalkan waktuproduksidengan modelpert( programmingevaluation danreviewtechnique)-dirgahayulantara

311

TMM21

karakteristiktraksidankinerjatransmisipadasistemgeartransmissiondangearlesstransmission -A.A.I.A.SriKomaladewi,IKetutAdiAtmika

319

TMM22

analisissistempengapian:distributorignitionsystemdandistributorlessignitionsystemsebagai upayameningkatkan kualitaspembakaran-LizaRusdiyana,BambangSampurno,Syamsulhadi,I.N. Sutantra

325

TMM23

thedexterousofsmoothmotionforathreefingeredrobotgripper–WayanWidhiada, S.S.DouglasandJ.B.Gomm

333

TMM24

TeknologiTepatGunaPeralatanSterilisasiBagloguntukMeningkatkanKualitasProdukJamur TirampadaUKMJamurTiramPacetMojokerto-LizaRusdiyana,EddyWidiyono,Suhariyanto

(6)

TMM25

AplikasiElectronicControlMODULE(ECM)padapengendalianemisigasbuang-IKetutAdiAtmika

₃₄₉

Grup Teknologi, Pengujian dan Pengembangan Material

TPPM01

Pengaruhperlakuanquenchtemper600oC,640oC,690oCdanpengelasanterhadapsifatmekanik danstrukturmikrobajaperkakasuntukaplikasimolddandies-AbdulAzis

355

TPPM02

Analisiskarakteristikgetaranpadabalokjepitbebasyangterbuatdarimaterialkompositserat bamboo-HammadaAbbasdanMukhtarRahman

361

TPPM03

Penerapan metodesentrifugal pada proses pengecoran produkkomponen otomotif dalam rangka peningkatan fasilitas praktikum di LaboratoriumBahan danMetalurgi Polban -WaluyoMBintoro, UndianaB,danDuddyYP

369

TPPM04

Kekuatantarikkompositmatrikpolimerberpenguatseratalambambugigantochloaapusjenis anyamandiamondbraiddanplainweave-SofyanDjamil,SobronYLubis,danHartono

377

TPPM05

AnalisisperubahanlajukorosidankekerasanpadapipabajaASTMA53akibattegangandalam denganmetodeC-ring- JohannesLeonard

385

TPPM06

Pengaruhprosespenghalusanbutirdenganmetodepengerolanpanasterkontroldanpengerolan dingin-anilterhadapstrukturmikrobajaSCM445-IGustiBagusEkaNitiya

389

TPPM07

Penambahancilpadadesainsistemsaluran(gatingsystem)lowpressurediecasting(LDPC)untuk mereduksikebocoranakibatholepadaprodukkranhoteldengansimulasiProcastV2008 -MuhammadFitrullah,Koswara,danRickyParmonangan

395

TPPM08

AnalisisJ-IntegraldenganADVENTURESystem-IrsyadiYani

₄₀₅

TPPM09

AplikasiMultichart _Diagram_Dalam_Desain_Dan_Manufaktur_Tungku_Pengecoran_Kuningan_CuZn30

MenggunakanBahanBakarBriketBatubaraKaloriRendah-DiahKusumaPratiwi

411

TPPM10

Sealperformanceofcentrifugalpumpmechanicalseals-CokordaPraptiMahandari,Ariyanto

₄₁₉

TPPM11

Pengaruhkomposisilarutan,variasiarusdanwaktuprosespelapisanChromepadaplastikABS terhadapkekerasannya-AhmadZohari,Kusmono,Soekrisno

425

TPPM12

PengaruhPerlakuanAlkalipadaKekuatanTarikSeratKenaf-HennyPratiwi,R.Soekrisno,Harini Sosiati

(7)

TPPM13

Peningkatankekuatantekandanimpakmaterialrotandenganproseslaminasiresinepoksi- AgustinusP.Irawan,FransJ.Daywin,Fanando,TommyA.

433

TPPM14

Perancangandanpembuatancetakansampelmultikomposisiuntukaplikasiblokremkomposit keretaapi-AgusTriono,IGNWiratmajaPuja,SatryoSoemantriB.,AditiantoR.

437

TPPM16

Sifatmekanikdanstrukturmikropaduancu-snbahangentadenganmetodeinvestmentcasting– IMadeGatotKarohika,INymGdeAntara

.

441

TPPM17

SifatMekanisKompositBerpenguatSeratTapisKelapaSebagaiBahanAlternatifBumbung GenderWayang-IPutuLokantara,NgakanPutuGedeSuardana,IMadeGatotKarohika

449

TPPM18

Pengaruh Komposisi PenguatSiCWiskerdanAl2O3padaAluminiumMatrixComposite(AMC) terhadapKekerasanSetelahProsesSintering-KetutSuarsana, RudySoenoko,AgusSuprapto, AninditoPurnowidodo,PutuWijayaSunu

459

TPPM19

Karakterisasiserbukhasilproduksimenggunakanmetodeatomisasi-M.Halim Asiri

₄₆₅

TPPM20

identifikasiunsurutamapenyusunpermukaanbahanbajaringandenganlaser-induced breakdownspectroscopy(libs)-HerySuyanto

473

TPPM21

Karakteristik kekuatanbendingkompositpolyesterdiperkuatseratpandanwangidenganfiller serbukgergajikayu5%-NasmiHerlinaSari,IGNKYudhyadi,EmmyDyahS

477

TPPM22

Analisakekuatanimpactkompositseratpandanwangi-polyester _dengan_filler_serbuk_gergaji

kayu-IGNKYudhyadi,NasmiHerlinaSari

487

TPPM23

DistribusiKekerasanBajaAISI1045AkibatPemberianProsesPackCarburizingdenganMedia KarburasiArangBatokKelapadanArangTulangSapi-DewaNgakanKetutPutraNegara,IKetut GdeSugita,IDewaMadeKirshnaMuku

495

TPPM24

ujifouriertransforminfraredspectroscopytentangpengaruhperlakuannaohdankohpadaserat arengapinnata-NityaSanthiarsa,EkoMarsyahyo,AchmadAssadSonief,Pratikto

503

TPPM25

Keausancylinderlinerblokmesinkendaraanrodaduaakibatbebankontakringpiston-IMade Widiyarta,TjokGdeTirtaNindhiadanArifWidyanto

513

TPPM26

AnalisiskegagalanKorosiPadaTangkiPenyimpanAirPanasTerbuatDariBajaNirkarat-Tjokorda GdeTirtaNindhia,IPutuWidyaSemara,IWayanPutraAdnyana,IPutuGedeArtana

(8)

TPPM27

KekuatanTarikdanLenturKompositBerpenguatSeratBambuOrientasi _Acak_yang_Dicetak

denganTeknikHandLay-Up-IWayanSurata, IPutuLokantara,AdhikaRakhmatullah

523

TPPM28

FenomenabeatingpadagamelanBalisebagailocalgeniusakustikmusiktradisionalBali.- IKetutGedeSugita,IMadeKartawan

529

TPPM29

Karakteristik sifattarikdanmodepatahankompositpolimerdenganpenguatseratsabut kelapa- IMadeAstika,IPutuLokantara,IMadeGatotKarohikadanIGustiKomangDwijana

535

TPPM30

Penerapanmodelergotermalinjektorudarapembakarandapatmempercepatprosespeleburan perunggusertamengurangikadarpolutanpadaperajingamelanBalididesaTihingan–Priambadi, SiPutuGedeGunawanTista

543

TPPM31

Sifattarikkompositunsaturatedpolyesterseratsisallocal-NPG.Suardana,IMadeAstika,Ikhsan DwiGusmanto

549 Grup Bidang Umum

BU01

AnalisisprofesionalismelulusanProgramStudiTeknikMesinPoliteknikNegeriBaliyangbekerja padaindustry-MadeAnomSantianadanM.Yusuf

555

BU02

TingkatPencemaranUdaraPadaArealParkirBawahTanah

DiKotaDenpasar-CokIstriPutriKusumaKencanawatidanAAIASriKumalaDewi

561

BU03

Penerapandesainsistempembelajaranmelalui _model_contextual_teaching_learning_(CTL)_untuk

meningkatkankualitasdanefektifitaspembelajaranmatakuliahfisikadasarII-IMadeDwi BudianaPenindra,IGedeTeddyPranandaSurya

565

BU04

Pengembanganmediapembelajaranberbasiskomputergunameningkatkanpemahaman mahasiswapadamatakuliahaljabarlinier– IMadeGatotKarohikadanIGustiNgurahPutu Tenaya

571

BU05

PembelajaranIlmuMetrologiIndustriDenganStudentCenteredLearningDanMultimedia _-_I

GedePutuAgusSuryawan

(9)

Kecepatan api laminar pada pembakaran premixed minyak Jatropha

I.K.G. Wirawan1,3, I.N.G. Wardana2, Rudy Soenoko2, Slamet Wahyudi2

PhD Student at Mechanical Engineering Department, , Brawijaya University, East Java, Indonesia

Mechanical Engineering Department, Brawijaya University, East Java, Indonesia

Mechanical Engineering Department, Udayana University, Bali, Indonesia wirawan_ikg@yahoo.com Abstrak

Kecepatan api laminar pada pembakaran premixed minyak jatropha dilakukan secara eksperimen pada perforated

plate. Eksperimen dilakukan pada rasio kesetaraan sangat miskin sampai sangat kaya. Hasil penelitian menujukkan

gliserol dan asam lemak jenuh menyebabkan api stabil pada perforated flame dan mencapai laminar burning velocity tinggi, tapi lebih rendah dari kecepatan api ethanol dan lebih tinggi dari api hexadecane pada campuran sangat miskin. Pada campuran yang semakin kaya terbentuk api Bunsen ujung terbuka dengan ledakan sangat intensif akibat terbakarnya asam lemak tak jenuh. Kecepatan perforated flame semakin menurun dan hilang pada rasio kesetaraan 0.238 sedangkan kecepatan api Bunsen ujung terbuka sangat rendah dan relatif konstan menuju campuran kaya. Intervensi udara luar mengakibatkan terjadinya ledakan-ledakan kecil dan udara kompresor menyebabkan tebentuknya api cellular. Panas radiasi api difusi yang membakar gliserol membentuk island cellular flame dan panas radiasi yang membakar asam lemak jenuh membentuk petal cellular flame.

Kata kunci: api bunsen ujung terbuka, perforated flame, cellular flame

1. Latar Belakang

Ketersediaan bahan bakar fosil menjadi perhatian dunia karena terbatas sebagai sumber energi tak terbarukan. Untuk mengatasi masalah ini, para ilmuwan telah mencoba untuk membuat biofuel dari tanaman sebagai bahan bakar alternative pengganti bahan bakar fosil. Kesulitan pembuatan biofuel adalah tanaman yang digunakan juga dipakai sebagai bahan makanan. Tanaman yang menghasilkan minyak tinggi tetapi tidak bisa digunakan sebagai makanan adalah jatropha. Jatropha mengandung 40.70% asam lemak tak jenuh tunggal dan

37.80% asam lemak tak jenuh ganda yang berpotensi mengakibatkan ledakan saat pembakaran terjadi [1]. Urgensi menggunakan Jatropha sebagai sumber energi karena menghasilkan biofuel yang tinggi, sementara jatropha tidak bisa dimakan dan hidup di daerah tandus.

Beberapa studi telah dilakukan dengan berbagai komposisi bahan bakar untuk mendapatkan bahan bakar alternatif diesel dengan bahan baku Jatropha. Jatropha dapat digunakan sebagai bahan bakar biodiesel tanpa modifikasi dan ramah lingkungan. Minyak jatropha memenuhi standar ASTM dan menunjukkan kinerja yang lebih baik dibandingkan bahan bakar biasa dalam mesin diesel. Keuntungan lain dari jatopha adalah mampu mengurangi gas rumah kaca, digunakan sebagai bahan baku, dan tidak bersaing dengan tanaman pangan [2]. Sifat bahan bakar yang berbeda dari minyak jatropha metil ester (JMEs) dalam campuran diesel dihitung (termasuk nilai kalor, filter plugging point, densitas, viskositas kinematik, dan stabilitas oksidasi). Rekomendasi rasio campuran dari JMEs dengan diesel diatas 40% volume dibandingkan dengan spesifikasi yang relevan untuk campuran biodiesel-diesel [3]. Minyak jatropha telah diuji dan mampu menggantikan bahan bakar biodiesel-diesel fosil dalam multi-silinder dengan pendinginan air injeksi langsung (IDI) tipe mesin CI. Minyak jatropha memberikan tekanan 3% lebih tinggi pada puncak silinder, menunjukkan durasi pembakaran 5% lebih pendek, pelepasan panas kumulatif yang sama pada beban penuh, tetapi pelepasan panas lebih rendah pada beban rendah ketika dibandingkan dengan diesel fossil. Dengan demikian, modifikasi kecil dalam pendingin dan sirkuit pasokan bahan bakar dibutuhkan di IDI mesin tipe CI bila menggunakan minyak jatropha [4]. Cangkang biji jatropha memungkinkan sebagai pembangkit panas tanpa dibentuk menjadi pelet atau briket. Tenaga panas yang dihasilkan dari 2.9 kg/jam cangkang biji jatropha sebesar 11.1 kW dengan efisiensi tungku 87%, sedangkan 9.0 kg/jam cangkang biji jatropha adalah 36.7 kW dengan efisiensi tungku 91%. Konsentrasi karbon monoksida adalah 0.4 - 2 g/m3 lebih rendah dari pembakaran kayu berdasarkan persyaratan hukum di Jerman untuk unit pembakaran hingga 50 kW [5]. Quasi-steady gas-phase combustion partikel berbentuk bola diumpankan dari biodiesel jatropha telah dilakukan secara numerik dan eksperimental. Bio-diesel jatropha yang digunakan dalam percobaan dicampur dengan lingkungan udara konvektif dan dibandingkan dengan bahan bakar diesel biasa di bawah kondisi yang sama [6]. Penyelidikan mengungkapkan bahwa biodiesel dari jatropha tanpa pemurnian sangat cocok sebagai bahan bakar alternative pengganti diesel. Perbaikan campuran biodiesel jatropha diperlukan untuk mendapatkan kinerja yang optimal, karakteristik pembakaran yang baik dan emisi rendah [7]. Pengaruh berbagai parameter seperti nilai asam (AV), kadar air (WC), dan kadar abu (AC) dari akumulasi endapan minyak jatropha telah diselidiki. Hal ini juga mengakibatkan operasi aman, pemeliharaan rendah, dan daya yang optimal, diperlukan nilai asam AV lebih rendah dari 6.00 mg KOH/g, kadar air WC kurang dari 0.15% dan kadar abu AC di bawah 0.10% [8]. Investigasi eksperimental telah dilakukan untuk Jatropha curcas sebagai kelayakan sebagai bahan bakar diesel alternatif membandingkan dengan B0 (100% solar), B10 (90% solar dan

10% biodiesel Jatropha) dan B20 (20% biodiesel Jatropha dan 80% solar). Hasil penelitian menunjukkan bahwa

karakteristik B10 dan B20 hampir mirip dengan B0 pemeriksaan yang menyatu biodiesel jatropha (B10 dan B20)

dapat digunakan dalam mesin diesel tanpa modifikasi utama [9].

Berdasarkan penelitian selama ini, Jatropha masih digunakan sebagai bahan bakar untuk pembakaran non- premixed. Penelitian tentang perilaku api seperti kecepatan pembakaran laminar, api perforated ,api Bunsen

(10)

ujung terbuka dan api seluler belum dilakukan. Berdasarkan informasi tersebut, hal baru dari jurnal ini menggunakan pemanfaatan jatropha sebagai bahan bakar pada pembakaran premixed untuk menyelidiki perilaku api. Penelitian ini akan memberikan manfaat yang lebih luas pada minyak jatropha dalam pembakaran premixed.

2. Metode

Penelitian ini menggunakan metode pemanasan minyak untuk merubah fase cair menjadi gas. Bahan yang digunakan adalah minyak jatropha. Semua percobaan akan dijelaskan dalam bagian peralatan eksperimen dan

air fuel ratio stoichiometric.

2.1. Peralatan Eksperimen

Pembakaran premixed minyak jatropha dilakukan secara eksperimental dalam sebuah peralatan eksperimen ditunjukkan secara skematis pada Gambar 1. Minyak jatropha diuapkan dalam boiler dengan suhu dijaga konstan 160oC. Uap minyak dari boiler dicampur dengan udara dari kompresor di ruang pencampuran dengan rasio kesetaraan (φ) bervariasi 0.15-1.60. Campuran reaktan kemudian mengalir ke nosel sebelum dinyalakan untuk membentuk api premixed pada pelat berlubang yang dipasang di bagian atas nosel.

Gambar 1. Peralatan eksperimen

Pelat berlubang dipasang untuk memanfaatkan tahan kontak termal sehingga menjaga distribusi temperatur yang lebih seragam pada seluruh permukaan pelat dan menjamin keseragaman aliran campuran minyak jatopha dengan udara selama proses pembakaran. Pelat berlubang (perforated plate) terbuat dari baja dan dirancang berbentuk matriks geometris dengan 19 lubang. Diameter setiap lubang adalah 2.5 mm dan jarak antara lubang adalah 3.75 mm.

Percobaan dimulai dengan pemanasan minyak jatropha (suhu 1600C) sampai terbentuk uap di dalam boiler, kemudian katup inlet udara dan bahan bakar dibuka. Dalam rangka untuk membuat api difusi dan premixed, api harus dinyalakan di ujung burner. Setelah itu, gambar api akan diambil dengan kamera. Perbedaan tinggi di flowmeter akan dicatat dan digunakan untuk mengukur rasio udara bahan bakar yang sebenarnya (AFRact). Pada saat yang sama, data dari variasi AFRact akan dikumpulkan dari penambahan udara ke katup inlet. Variasi AFRact dapat digunakan untuk menggambarkan api perforated (perforated flame) dan api Bunsen ujung terbuka

(Bunsen flame ope tip). Data dan gambar akan diambil berkali-kali sampai api padam. Untuk percobaan ini, ada

dua perlakuan percobaan: (1) menggunakan minyak jatropha dan perangkat ditetapkan tanpa penutup ujung burner, (2) menggunakan minyak jatropha dan perangkat ditetapkan dengan penutup ujung burner.

(11)

2.2. Air Fuel Ratio Stoikiometri

Bahan bakar yang digunakan pada penelitian ini adalah minyak jatropha dengan komposisi 85% asam lemak seperti pada table 1. dan 15% gliserol serta oksidator adalah udara lingkungan. Analisis molar digunakan pada penelitian ini dan persamaan reaksi stoikiometri dapat dinyatakan seperti persamaan 1 dan 2 :

0.0005C14H28O2 + 0.1470C16H32O2 + 0.0065C16H30O2 + 0.0675C18H36O2 + 0.4005C18H34O2

+ 0.3660C18H32O2 + 0.0095C18H30O2 +0.0015 C20H40O2 + 0.0010C22H44O2

+ 24.9633(O2+3.76N2) 17.6980CO2 + 16.5305H2O+ 93.8618N2 ... 1

C3H5(OH)3 + 3.5(O2+3.76N2) 3CO2 + 4H2O+13.16N2... 2

Persamaan reaksi kimia ini menghasilkan stoichiometric air fuel ratio (AFRstoic) minyak jatropha sebesar 11.28 gram udara/ gram bahan bakar. Perbandingan stoichiometric air fuel ratio terhadap actual air fuel ratio disebut rasio kesetaran (equivalence ratio) ,φ.

Tabel 1. Fatty acid composition of Jatropha curcas oil and waste food oil [1]

3. Hasil dan Diskusi

Pembakaran premixed minyak jatropha ditunjukkan pada Gambar 2. pada rasio kesetaraan (φ) dari 0.200 sampai 1.594. Dari φ=0.200 sampai 0.238 terbentuk perforated flame dan pada φ=0.200 api mengalami lift off. Pada rasio kesetaraan φ=0.200 sampai 0.231 terbentuk secondary Bunsen flame. Campuran dengan φ dari

0.238 sampai dengan 1.594 terbentuk api Bunsen ujung terbuka dan terjadi pembakaran sangat intensif dari gliserol, disamping ledakan-ledakan kecil yang disebabkan oleh terbakarnya asam lemak tak jenuh karena sifat reaktifnya [10]. Dari pandangan atas (Gambar 3a) terlihat bahwa api premixed campuran sangat miskin membentuk perforated flame dan campuran semakin kaya (Gambar 3b) menghasilkan api Bunsen ujung terbuka.

(12)

Gambar 3. Pandangan atas nyala api minyak Jatropha,

(a) perforated flame pada φ=0.238. (b) api Bunsen ujung terbuka pada φ=1.594

(cellular flame) dan pada campuran miskin 0.223 sampai campuran kaya 1.594 api menjadi tidak stabil. Fenomena

ini menunjukkan bahwa kestabilan pembakaran minyak jatropha sangat dipengaruhi udara lingkungan.

Gambar 4. Pandangan atas, bentuk nyala api minyak Jatropha yang diisolasi

3.1. Kecepatan api laminar

Besarnya kecepatan reaktan, v adalah seperti pada persamaan 3.

v



Q

Fu el



Q

Air

A

_b ... ... 3

Dimana: laju aliran volume bahan bakar Qfuel,, volume alir udara Qair, luasan burner Ab.

Kecepatan api laminar (SL) bisa dihitung dengan persamaan 4.

(13)

vel

, SL

/s)

140

120

100

Perforated flame

Bunsen flame with

open tip Hexadecane [11]

ethanol [12] Reactant

0 0.5 1 1.5 2

Equivalence ratio, φ

Gambar 5. Kecepatan api laminar minyak kelapa versus equivalence ratio

Gambar 5 menunjukkan bahwa api stabil pada perforated plate bahkan mencapai laminar burning velocity maksimal hampir sama dengan kecepatan api ethanol dan lebih tinggi dari api hexadecane pada campuran sangat miskin. Pada campuran yang semakin kaya terbentuk api Bunsen ujung terbuka dengan kecepatan pembakaran rendah dan relatif konstan.

3.2. Api Bunsen Ujung Terbuka

Gambar 7. Api Bunsen ujung terbuka, φ=0.500

Bentuk dan warna api Bunsen ujung terbuka (Bunsen flame open tip) pada minyak jatropha terjadi pada

φ=0.238 sampai 1.594 dan ditampilkan lebih rinci seperti Gambar 7. Api minyak jatropha menghasilkan warna ungu dan biru. Warna api yang muncul menunjukkan emisi gas buang dari proses pembakaran. Api berwarna ungu menunjukkan emisi OH, berwarna biru menunjukkan emisi CH. Grafik Gambar 5 menunjukkan kecepatan pembakaran api Bunsen ujung terbuka jauh lebih lambat dari kecepatan reaktan yang mengakibatkan terjadi

stretch.

Dari analisa di atas dapat dikemukakan bahwa terbentuknya api Bunsen ujung terbuka (Bunsen flame open tip) akibat adanya emisi polutan, asam lemak jenuh rantai panjang, gliserol dan stretch.

4. Simpulan

Kecepatan api laminar pada pembakaran premixed minyak jatropha dilakukan pengujian dari rasio kesetaraan sangat miskin sampai kaya. Kecepatan laminar api Bunsen Ujung terbuka relatif konstan dan tidak stabil, sedangkan kecepatan perforated flame lebih stabil pada rasio kesetaraan sangat miskin. Kecepatan api tertinggi terjadi pada daerah campuran sangat miskin dengan kecepatan semakin menurun dengan meningkatnya rasio kesetaraan. Intervensi udara luar mengakibatkan terjadinya ledakan dan udara kompresor menyebabkan tebentuknya api cellular.

(14)

Daftar Pustaka

[1] Berchmans Hanny Johanes, Morishita Kayoko, Takarada Takayuki, Kinetic study of hydroxide-catalyzed methanolysis of Jatropha curcas–waste food oil mixture for biodiesel production, Fuel xxx (2010) xxx–xxx. [2] Mofijur M., Masjuki H.H., Kalam M.A., Hazrat M.A., Liaquat A.M., Shahabuddin M., Varman M., Prospects of biodiesel from Jatropha in Malaysia, Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 (2012) 5007– 5020.

[3] Chen Lu-Yen, Chen Yi-Hung, Hung Yi-Shun, Chiang Tsung-Han, Tsai Cheng-Hsien, Fuel properties and combustion characteristics of jatropha oil biodiesel–diesel blend, Journal of the Taiwan Institute of Chemical Engineers 44 (2013) 214–220.

[4] Hossain A.K., Davies P.A., Performance, emission and combustion characteristics of an indirect injection (IDI) multi-cylinder compression ignition (CI) engine operating on neat jatropha and karanj oils preheated by jacket water, biomass and bioenergy 46 (2012) 332 – 342.

[5] Kratzeisen M., Müller J., Suitability of Jatropha seed shells as fuel for small-scale combustion units, Renewable Energy 51 (2013) 46-52.

[6] Rajesh S., Raghavan V., Shet U.S.P., Sundararajan T., Analysis of quasi-steady combustion of Jatropha bio-diesel, International Communications in Heat and Mass Transfer 35 (2008) 1079–1083.

[7] Sahoo P.K., Das L.M., Combustion analysis of Jatropha, Karanja and Polanga based biodiesel as fuel in a diesel engine, Fuel 88 (2009) 994–999.

[8] Kratzeisen M., Muller J., Prediction of deposit formation during combustion of Jatropha oil from standard quality parameters, Fuel 89 (2010) 2769–2774.

[9] Mofijur M., Masjuki H.H., Kalam M.A., Atabani A.E., Evaluation of biodiesel blending, engine performance and emissions characteristics of Jatropha curcas methyl ester: Malaysian perspective, Energy xxx (2013) 1-9.

[10] Wardana I.N.G, Combustion characteristics of jatropha oil droplet at various oil temperatures, Fuel 89 (2010) 659–664.

[11] Chaos Marcos, Kazakov Andrei, Dryer Frederick L., Zhao Zhenwei, and Zeppieri Stephen P., High Temperature Compact Mechanism Development for Large Alkanes: n-Hexadecane, 6th International Conference on Chemical Kinetics, (2005).

[12] Broustail G., Seers P., Halter F., Moréac G, Mounaim-Rousselle C., Experimental determination of laminar burning velocity for butanol and ethanol iso-octane blends, Fuel 90 (2011) 1–6.

(1)

Kecepatan api laminar pada pembakaran premixed minyak Jatropha

I.K.G. Wirawan1,3, I.N.G. Wardana2, Rudy Soenoko2, Slamet Wahyudi2

PhD Student at Mechanical Engineering Department, , Brawijaya University, East Java, Indonesia

Mechanical Engineering Department, Brawijaya University, East Java, Indonesia

Mechanical Engineering Department, Udayana University, Bali, Indonesia wirawan_ikg@yahoo.com

Abstrak

Kecepatan api laminar pada pembakaran premixed minyak jatropha dilakukan secara eksperimen pada perforated plate. Eksperimen dilakukan pada rasio kesetaraan sangat miskin sampai sangat kaya. Hasil penelitian menujukkan

gliserol dan asam lemak jenuh menyebabkan api stabil pada perforated flame dan mencapai laminar burning velocity

tinggi, tapi lebih rendah dari kecepatan api ethanol dan lebih tinggi dari api hexadecane pada campuran sangat miskin. Pada campuran yang semakin kaya terbentuk api Bunsen ujung terbuka dengan ledakan sangat intensif akibat terbakarnya asam lemak tak jenuh. Kecepatan perforated flame semakin menurun dan hilang pada rasio kesetaraan 0.238 sedangkan kecepatan api Bunsen ujung terbuka sangat rendah dan relatif konstan menuju campuran kaya. Intervensi udara luar mengakibatkan terjadinya ledakan-ledakan kecil dan udara kompresor menyebabkan tebentuknya api cellular. Panas radiasi api difusi yang membakar gliserol membentuk island cellular flame dan panas radiasi yang membakar asam lemak jenuh membentuk petal cellular flame.

Kata kunci: api bunsen ujung terbuka, perforated flame, cellular flame

1. Latar Belakang

10% biodiesel Jatropha) dan B20 (20% biodiesel Jatropha dan 80% solar). Hasil penelitian menunjukkan bahwa karakteristik B10 dan B20 hampir mirip dengan B0 pemeriksaan yang menyatu biodiesel jatropha (B10 dan B20) dapat digunakan dalam mesin diesel tanpa modifikasi utama [9].

(2)

2. Metode

air fuel ratio stoichiometric.

2.1. Peralatan Eksperimen

Gambar 1. Peralatan eksperimen

Percobaan dimulai dengan pemanasan minyak jatropha (suhu 1600C) sampai terbentuk uap di dalam boiler,

kemudian katup inlet udara dan bahan bakar dibuka. Dalam rangka untuk membuat api difusi dan premixed, api harus dinyalakan di ujung burner. Setelah itu, gambar api akan diambil dengan kamera. Perbedaan tinggi di flowmeter akan dicatat dan digunakan untuk mengukur rasio udara bahan bakar yang sebenarnya (AFRact). Pada saat yang sama, data dari variasi AFRact akan dikumpulkan dari penambahan udara ke katup inlet. Variasi AFRact dapat digunakan untuk menggambarkan api perforated (perforated flame) dan api Bunsen ujung terbuka (Bunsen flame ope tip). Data dan gambar akan diambil berkali-kali sampai api padam. Untuk percobaan ini, ada dua perlakuan percobaan: (1) menggunakan minyak jatropha dan perangkat ditetapkan tanpa penutup ujung burner, (2) menggunakan minyak jatropha dan perangkat ditetapkan dengan penutup ujung burner.

(3)

2.2. Air Fuel Ratio Stoikiometri

0.0005C14H28O2 + 0.1470C16H32O2 + 0.0065C16H30O2 + 0.0675C18H36O2 + 0.4005C18H34O2 + 0.3660C18H32O2 + 0.0095C18H30O2 +0.0015 C20H40O2 + 0.0010C22H44O2

+ 24.9633(O2+3.76N2) 17.6980CO2 + 16.5305H2O+ 93.8618N2 ... 1 C3H5(OH)3 + 3.5(O2+3.76N2) 3CO2 + 4H2O+13.16N2... 2 Persamaan reaksi kimia ini menghasilkan stoichiometric air fuel ratio (AFRstoic) minyak jatropha sebesar 11.28 gram udara/ gram bahan bakar. Perbandingan stoichiometric air fuel ratio terhadap actual air fuel ratio disebut rasio kesetaran (equivalence ratio) ,φ.

Tabel 1. Fatty acid composition of Jatropha curcas oil and waste food oil [1]

3. Hasil dan Diskusi

Pembakaran premixed minyak jatropha ditunjukkan pada Gambar 2. pada rasio kesetaraan (φ) dari 0.200 sampai

1.594. Dari φ=0.200 sampai 0.238 terbentuk perforated flame dan pada φ=0.200 api mengalami lift off. Pada rasio kesetaraan φ=0.200 sampai 0.231 terbentuk secondary Bunsen flame. Campuran dengan φ dari

membentuk perforated flame dan campuran semakin kaya (Gambar 3b) menghasilkan api Bunsen ujung terbuka.

(4)

Gambar 3. Pandangan atas nyala api minyak Jatropha,

(a) perforated flame pada φ=0.238. (b) api Bunsen ujung terbuka pada φ=1.594

Bila api minyak Jatropha diisolasi dari udara lingkungan maka pada rasio kesetaraan φ 0.158 sampai 1.594 akan diperoleh api seperti Gambar 4. Pada campuran sangat miskin terbentuk perforated flame dari φ 0.158 sampai 0.205 dan pada φ 0.158 sampai 0.161 mengalami lift off. Pada φ=0.211 sampai 0.217 terbentuk api selular (cellular flame) dan pada campuran miskin 0.223 sampai campuran kaya 1.594 api menjadi tidak stabil. Fenomena ini menunjukkan bahwa kestabilan pembakaran minyak jatropha sangat dipengaruhi udara lingkungan.

Gambar 4. Pandangan atas, bentuk nyala api minyak Jatropha yang diisolasi

3.1. Kecepatan api laminar

Besarnya kecepatan reaktan, v adalah seperti pada persamaan 3.

v



Q

Fu el



Q

Air

A

_b ... ... 3 Dimana: laju aliran volume bahan bakar Qfuel,, volume alir udara Qair, luasan burner Ab.

Kecepatan api laminar (SL) bisa dihitung dengan persamaan 4.

S



v

.sin



_{... 4}

(5)

vel

, SL

/s)

140

120

100

Perforated flame

Bunsen flame with open tip

Hexadecane [11]

ethanol [12] Reactant

0 0.5 1 1.5 2

Equivalence ratio, φ

Gambar 5. Kecepatan api laminar minyak kelapa versus equivalence ratio

3.2. Api Bunsen Ujung Terbuka

Gambar 7. Api Bunsen ujung terbuka, φ=0.500

Bentuk dan warna api Bunsen ujung terbuka (Bunsen flame open tip) pada minyak jatropha terjadi pada

stretch.

Dari analisa di atas dapat dikemukakan bahwa terbentuknya api Bunsen ujung terbuka (Bunsen flame open

tip) akibat adanya emisi polutan, asam lemak jenuh rantai panjang, gliserol dan stretch.

4. Simpulan

(6)

Daftar Pustaka

[4] Hossain A.K., Davies P.A., Performance, emission and combustion characteristics of an indirect

injection (IDI) multi-cylinder compression ignition (CI) engine operating on neat jatropha and karanj oils preheated by jacket water, biomass and bioenergy 46 (2012) 332 – 342.

[5] Kratzeisen M., Müller J., Suitability of Jatropha seed shells as fuel for small-scale combustion units,

Renewable Energy 51 (2013) 46-52.

[7] Sahoo P.K., Das L.M., Combustion analysis of Jatropha, Karanja and Polanga based biodiesel as fuel

in a diesel engine, Fuel 88 (2009) 994–999.