Efek Tekanan Awal Driver Section Terhada
JURNAL
SAINTEK
Diterbitkan oleh:
Lembaga Penelitian Institut Teknologi Medan
Karakteristik Sifat Serap Komposit Bahan Polyester Dengan Pengisi Serat
Rockwool Secara Simulasi
Tony Siagian, M.Khamil,Nurdiana
Analisa Aktivitas Ilegal Didalam Jaringan Menggunakan Snort
Tengku Mohd Diansyah
Perancangan Mesin Pengayak Pasir Sistem Rotari Dengan Memanfaatkan
Energi Air
Franky Sutrisno,Nurdiana,Andri,Putra Agung,Jospendi,Mahyunis
Penentuan Kebisingan Knalpot Mobil Penampang Lingkaran Secara Simulasi
Nurdiana,Sugih,Mahyunis
Analisis Perbedaan Konfigurasi Pengalamatan Komputer Dalam Jaringan
Local Area Network Menggunakan Ipv4 Dan Ipv6
Ilham Faisal
Efek Tekanan Awal Driver Section Terhadap Karakteristik Gelombang
Detonasi Pada Kondisi Inisiasi Langsung Dengan Bahan Bakar Campuran
Lpg Dan Udara
Eswanto
Implementation Of Divide And Conquer Technique : Karatsuba Algorithm
For Multiplication Big Integer With Python
Arif Ridho Lubis
Uji Kemampuan Thermal Energy Storage Berbentuk Tabung Silinder Yang
Terintegrasi Dalam Kolektor Surya
Jufrizal dan Zulkifli
Arsitektur Ekspresionis Studi Kasus: Gedung Departemen Arsitektur USU
Muhammad Gahara dan M Nawawiy Loebis
Optimasi Teknis Operasional Persampahan Kota (Studi Kasus Gampong
Jawa Kota Langsa)
Dharmawansyah, Basaria Talarosha
ii
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
Volume: 28
Nomor. 2
Medan, Juli - Desember 2014
ISSN 0854.4468
Hal: 1 s.d 67
Dari Meja Redaksi
Jurnal Ilmiah Sain dan Teknologi (SAINTEK) merupakan jurnal ilmiah yang diterbitkan
berkala setiap enam bulan, yaitu periode Januari-Juni dan Juli-Desember. Jurnal ilmiah SAINTEK
diterbitkan pertama kalinya pada tahun 1995 dengan membawa misi sebagai pelopor dalam
penerbitan media informasi perkembangan Sain dan Teknologi di Sumatera Utara. Sebagai media
Nasional, Jurnal ilmiah SAINTEK diharapkan mampu mengakomodir kebutuhan sebuah media
untuk menyebarluaskan informasi dan perkembangan terbaru bagi para peneliti dan praktisi
teknologi di Indonesia.
Dalam penerbitan periode Juli-Desember 2014, SAINTEK masih terus disempurnakan dan
diharapkan dapat membawa motivasi dan inovasi dalam bidang Sain dan Teknologi bagi
perkembangan dunia pendidikan, sekaligus membawa perkembangan IPTEKS.
Pengelola
Penasehat
:
Drs.H.Syamsuddin Djamin, MM
Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah, M.Sc
Penanggung Jawab
:
Dr.Eng, Supriatno, ST., MT
Ketua Dewan Editor
:
Ir. Mustafa, MT
Sekretaris Dewan Editor
:
Pardamean Sinurat, ST., MT
Dewan Editor
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
-
Staf IT
:
Ir. Sedarta Sebayang, MT
Publikasi
:
H.M.Vivahmi, SH., M.Si.CN
Desainer
:
Mahyunis , ST., MT
Sekretariat
:
Hasan Basri Tamba, S.Pdi
Redaksi
Telp/Fax
E-mail
:
Jl.gedung Arca No.52 Medan – 20217
061-7363771; 061-7347954
Ir. Surya Murni Yunus, MT
Ir.Suwarno, MT
Ir. Riana Puspita, MT
Aja Avriana Said, ST., MT
Abdullah Muhajir., ST.,MT
Aazoki Waruwu, ST., MT
Ir. Indra Kesuma Hadi, MT
Ir. Tunggul Ganie, M,si
Ir. Syafriadi, MT
Eswanto.,ST.,M.Eng
saintek@itm.ac.id.
i
JURNAL
SAINTEK
Diterbitkan oleh:
Lembaga Penelitian Institut Teknologi Medan
DAFTAR ISI
Karakteristik Sifat Serap Komposit Bahan Polyester Dengan Pengisi Serat
Rockwool Secara Simulasi
Tony Siagian, M.Khamil,Nurdiana ....................................................................... 1-6
Analisa Aktivitas Ilegal Didalam Jaringan Menggunakan Snort
Tengku Mohd Diansyah ...................................................................................... 7-12
Perancangan Mesin Pengayak Pasir Sistem Rotari Dengan Memanfaatkan
Energi Air
Franky Sutrisno,Nurdiana,Andri,Putra Agung,Jospendi,Mahyunis .................. 13-18
Penentuan Kebisingan Knalpot Mobil Penampang Lingkaran Secara Simulasi
Nurdiana,Sugih,Mahyunis................................................................................ 19-27
Analisis Perbedaan Konfigurasi Pengalamatan Komputer Dalam Jaringan
Local Area Network Menggunakan Ipv4 Dan Ipv6
Ilham Faisal ....................................................................................................... 28-33
Efek Tekanan Awal Driver Section Terhadap Karakteristik Gelombang
Detonasi Pada Kondisi Inisiasi Langsung Dengan Bahan Bakar Campuran
Lpg Dan Udara
Eswanto ............................................................................................................ 34-40
Implementation Of Divide And Conquer Technique : Karatsuba Algorithm
For Multiplication Big Integer With Python
Arif Ridho Lubis ............................................................................................... 41-44
Uji Kemampuan Thermal Energy Storage Berbentuk Tabung Silinder Yang
Terintegrasi Dalam Kolektor Surya
Jufrizal dan Zulkifli ........................................................................................... 45-50
Arsitektur Ekspresionis Studi Kasus: Gedung Departemen Arsitektur USU
Muhammad Gahara dan M Nawawiy Loebis ................................................... 51-57
Optimasi Teknis Operasional Persampahan Kota (Studi Kasus Gampong
Jawa Kota Langsa)
Dharmawansyah, Basaria Talarosha ................................................................ 58-67
ii
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
Volume: 28
Nomor. 2
Medan, Juli - Desember 2014
ISSN 0854.4468
Hal: 1 s.d 67
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
EFEK TEKANAN AWAL DRIVER SECTIONTERHADAP KARAKTERISTIK
GELOMBANG DETONASIPADA KONDISI INISIASI LANGSUNG DENGAN
BAHAN BAKAR CAMPURAN LPG DAN UDARA
Eswanto
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Medan
Jl. Gedung Arca No.52 Medan 20217
E-mail: eswanto@itm.ac.id
ABSTRAK
Perambatan gelombang detonasi mulai dari deflagrasi sampai menjadi detonasi banyak
dipengaruh oleh tekanan awal pada driver section, dimulai dari reaksi pembakaran campuran bahan
bakar dan oksidizer. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik campuran bahan bakar LPG
dan udara akibat dari pengaruh tekanan awal pada driver section pipa uji detonasi (PUD) terhadap
kemungkinan terjadinya gelombang detonasi. Metode penelitian ini dilakukan secara
eksperimenmenggunakan (PUD) panjang 6000 mm dan diameter dalam 50 mm. Hasil penelitian dengan
inisiasi langsung menunjukkan pada daerah upstream dari driven section gelombang detonasi masih
belum stabil, sebagaimana terlihat pada soot track record ukuran sel detonasi tidak sama, gelombang
detonasi stabil baru terlihat ketika gelombang pembakaran telah melewati daerah downstream dari driven
section, yang terlihat dari hasil rekaman soot track record dengan ukuran sel detonasi relatif konstan.
Peningkatan tekanan awal campuran dapat memperpendek jarak DDT dari ignition point dan akan
memperkecil ukuran lebar sel detonasi akibat naiknya kecepatan reaksi pembakaran. Jarak DDT paling
pendek yaitu 1099 mm dan kenaikan tekanan paling tinggi adalah 1397 kPa yaitu 13.97 kali tekanan awal
dengan lebar sel detonasi λ=2.90 mm dan ukuran sel detonasi akan bertambah besar jika tekanan inisiasi
awalnya semakin berkurang.
Kata kunci: pembakaran, DDT, LPG, detonasi, sel detonasi
ABSTRACT
Detonation wave propagation from deflagration to detonation becomes much influenced the initial
pressure in driver section, starting from the combustion reaction of fuel mixture and oksidizer. This research
to study characteristics of LPG fuel mixture and air influence of initial pressure in driver section of pipe test
detonation (PUD) possibility of detonation wave. The method of this study conducted experiments using
(PUD) in length 6000 mm and diameter 50 mm. Results of study showed a direct initiation at upstream
region of detonation wave driven section is still not stable, as seen the soot track record of detonation cell
size is not the same, the new stable detonation wave is seen the combustion wave has passed through area
downstream of driven section, which is evident from the results recording soot track record with detonation
cell size is relatively constant. Increasing the initial pressure of mixture can shorten distance from ignition
point and DDT will reduce size of detonation cell width to increase speed of combustion reaction. DDT is
shortest distance is 1099 mm and the highest increase in pressure is 1397 kPa is 13.97 times initial pressure
with detonation cell width λ = 2.90 mm and detonation cell size would bigger if initiation pressure initially
decreases.
Keywords: combustion, DDT, LPG,detonation, detonation cell
ISSN : 0854-4468
34
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
PENDAHULUAN
Liquified Petroleum Gas (LPG) di
Indonesia masa sekarang ini telah banyak
digunakan sebagai sumber energi untuk
menunjang aktivitas sehari-hari baik oleh
kalangan
industri
maupun
rumah
tangga.Seiring berjalannya waktu dimasa
mendatang penggunaanLPGjuga semakin
meningkat,
hal
tersebut
dikarenakanmenurunnya cadangan minyak
bumi di dunia.Bagi kalangan dunia
industri, penangananproduksi LPGselama
proses produksi, delivery maupun dalam
penyimpanannya
merupakan
sebuah
rangkaian
terpenting,
mengingat
karakteristik dari LPG yang sangat reaktif
dan mudah terbakar bila bercampur dengan
udara. Oleh sebab itu perlu dilakukan
penelitian
terhadapkarakteristik
pembakaran gas LPG.Proses perambatan
gelombang detonasi mulai dari deflagrasi
hingga terjadinya detonasi tidak terlepas
dari pengaruh tekanan awal dari driver
sectionnya yang dimulai dari reaksi
pembakaran campuran bahan bakar dan
oksidizer. Apabila perambatan api sudah
menjadi gelombang detonasi maka akan
terbentuk shock wave yang berada tepat di
depan reaction wave(Li et al (2006) dan
Tarzhanov et al (2006). Shock wave yang
dihasilkan tersebut dapat mencapai
tekanan hingga 20 kali tekanan awal
gas.Disatu sisi penggunaan bahan bakar
gas untuk keperluan industri maupun
rumah tangga pada masa mendatang akan
semakin meningkat. Campuran bahan
bakar gas akan sangat sensitif jika
campurannya dalam kondisi stoichiometri,
dimana pada kondisi ini besarnya sel
detonasi akan lebih kecil. Peningkatan
ukuran sel detonasi akan terjadi apabila
campuran bahan bakar gas tersebut dalam
kondisi miskin atau kaya pada tekanan
awal yang rendah dan kondisi ini juga
berpengaruh terhadap proses perubahan
deflagrasi ke detonasi (Deflagration to
Detonation Transition – DDT),(Kenneth
Kuan-yun Kuo, 1986).
Fenomena yang terjadi pada proses
DDT sangat penting diamati karena
melibatkan banyak hal dalam mekanisme
pembakaran bahan bakar gas tersebut.
Dimana DDT terjadi akibat perubahan dari
deflagrasi (subsonic combustion) ke
detonasi (supersonic combustion), proses
DDT dimulai dari pelepasan kalor (heat
release) dari sumber api ke campuran
bahan bakar (premix).Pada saat pelepasan
kalor tersebut temperatur premixakan
meningkat di sekitar sumber api hingga
mencapai suhu tinggi yang dapat memacu
reaksi dari premix itu sendiri (auto-ignition
mechanism) (Kenneth Kuan-yun Kuo,
1986) dan John H.S.Lee (2008).
METODE
Penelitian ini menggunakan pipa uji
detonasi (PUD)dengan panjang total 6000
mm, diameter dalam 50 mm yang
dipasang pada posisi horizontal yang
dibagi dalam 2 bagian, yaitu bagian driver
dan bagian driven. Pipa uji yang berfungsi
sebagai driver panjangnya 1000 mm dan
pipa uji yang berfungsi sebagai driven
sepanjang 5000 mm. Untuk meredam efek
refleksi shock wave pipa uji detonasi
dihubungkan dengan dump tank yang
selalu dikondisikan dalam keadaan vakum
sebelum
pengujian
berlangsung.Gelombang detonasi atau
deflagrasi akan merambat dari bagian
driver ke arah dump tank seperti tampak
pada gambar 1.
Empat unit sensor tekanan-PCB,model
113A24) di pasang pada posisi
(P1,P2,P3,P4) sepanjang driven tube yang
berfungsi untuk merekam semua profil
tekanan ketika gelombang detonasi
merambat, dan untuk mendeteksi waktu
kedatangan reaction front, empat buah
sensor ionisasi(I1,I2,I3,I4)juga dipasang
pada driven tube yang posisinya
berlawanan dengan posisi sensor tekanan.
ISSN : 0854-4468
35
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
Gambar 1.Instalasi Alat Uji
Tabel 1.Kondisi eksperimen.
Parameter
Driver
Driven
Bahan bakar
Hidrogen LPG
Oxidizer
Oksigen
Udara
Tekanan awal
20 – 100 100
(kPa)
(Interval
10)
Equivalence
stoichiometric
ratio( )
Temperatur (oC)
Suhu ruangan
Dengan menggunakan sensor-sensor
diatas,
kecepatan
rata-rata
dari
gelombang detonasiakan dapat dihitung
dengan tepat. Sensor tekanan dan sensor
ionisasi tersebut dihubungkan dengan
amplifier dan digital data recorder
sehingga
dapat
diperoleh
data
pengujianyang kemudian diolah dan
dianalisis dengan computer.
Busi dan unit coil dari kendaraan
bermotor digunakan sebagai sumber
energi
untuk
mengawali
proses
pembakaran dalam driver section.
Metode visualisasi kondisi terjadinya
gelombang
detonasi
dari
proses
pembakaran direkam dengan teknik soot
track record yaitu sebuah metode
menggunakan plat dari bahan material
aluminium dengan ketebalan 0.3 mm,
kemudian dilapisi jelaga minyak tanah
yang berfungsi untuk mendapatkan
gambaran sel detonasi di dalam pipa,
sehingga karakteristik dari gelombang
detonasi dapat dipahami.
Bahan bakar yang digunakan pada
penelitian ini adalah LPG produksi
Pertamina
30%
Propane
dan
70%Butane. Sedangkan oksidizer yang
digunakan adalah udara.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Gambar 2 adalah profil tekanan
shock wave dan reaction wave
disepanjang bagian driven tube dimana
sensor-sensor tersebut dipasang.Sumbu
horizontal adalah merupakan waktu
kedatangan gelombang pembakaran dan
sumbu vertikal merupakan tekanan shock
wave non-dimensional (P/P0).
Gambar 2.Profil tekanan shock wave dan
reaction wave pada inisiasi awal 20 kPa.
Gambar 2 dengantekanan awal 20
kPa terlihat bahwa ketika gelombang
pembakaran
sampaididaerah
upstreampada jarak 1000 mm dari
ISSN : 0854-4468
36
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
iqnition pointmasih belum teridentifikasi
gelombang detonasi, kondisi tersebut
ditunjukkan dari hasil rekaman soot
track record. Gelombang detonasi yang
merambat baru teridentifikasi pada jarak
1215mm didaerah upstreamdimana hal
ini terlihat dari hasilsoot track record
yang telah terekam oleh gelombang
detonasi dan saat gelombang detonasi
sampai pada titik
P1 pada jarak
1250mm dari ignition pointbarulah
terlihat
bentuk
sel
detonasi
denganukuran belum stabil. Gambar 3
memperlihatkan rekaman soot track
record dari sel detonasi yang terpasang
di daerah upstream dan downstreampada
driven sectionyang bertujuan untuk
mengetahui
fenomena
gelombang
detonasi di bagian tersebut.
Dari hasil penelitian pada tekanan
awalinisiasi 20 kPa–100 kPa telah
teridentifikasi terjadinya gelombang
detonasi, yang di tandai dengan
berimpitnya antara shock wave dan
reaction wave walaupun tiap kondisi
tekanan
awal
di
daerah
yang
teridentifikasi mulai gelombang detonasi
berbeda-beda posisinya, sebagaimana
terlihat pada Gambar 2 dan Gambar 4.
Kondisi tersebut menandakan bahwa
setiap diberikan tekanan awal yang
semakin besar di bagian driver
sectionnya maka efek yang ditimbulkan
oleh gelombang detonasi tersebut juga
semakin besar yang hal ini berdampak
terhadap kenaikan sensor tekanan dan
bahkan ketika tekanan awalnya adalah
minimum yaitu 20 kPa gelombang
detonasi sudah terbentuk.Gelombang
detonasi kemungkinan tidak terjadi jika
tekanan awalnya di bawah 20 kPa, hal
tersebut dimungkinkan karena energi
inisiasinya yang rendah.
Pola pada Gambar 2 menjelaskan
bahwa semua P1 sampai P4 telah
teridentifikasi terjadinya gelombang
detonasi,dimana pada gambar tersebut
memperlihatkan adanya kenaikan profil
sensor tekanan dan ini juga seiring
dengan perambatan sensor ionisasi yang
bergerak secara bersamaan (coupling).
Proses ini dimulai dari P1 yang sudah
teridentifikasi gelombang detonasi dan
kemudian terlihat jelas pada sensor
tekanan yang terakhir (P4), kondisi ini
dibuktikan dengan bentuk sel detonasi
pada gambar 3 yang terekam pada jarak
5750mm dari ignition pointdengan lebar
sel detonasi, λ = 10.63 mm dan kenaikan
tekanan mencapai 76.6 kPa atau 3.9 kali
tekanan awal. Dengan menggunakan
perhitungan berbasis teori ChapmanJouguet (C-J), dengan kondisi yang sama
kecepatan detonasinya mencapai 1791
m/s.
DDT
Gambar 3. Bentuksel detonasi pada inisiasi awal 20 kPa.
DDT
Gambar 4. Bentuksel detonasi pada inisiasi awal 100 kPa.
ISSN : 0854-4468
37
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
kali tekanan awal inisiasi pada driver
sectionnya dan kecepatan ChapmanJouguet yang diperoleh yaitu Vcj = 1823
m/s.hal tersebut diperlihatkan dalam
rekaman soot track record yang
dihasilkan pada gambar 4.
Gambar 5.Profil tekanan shock wave dan
reaction wave pada inisiasi awal 100 kPa.
Pada gambar 5 menunjukkan profil
sensor tekanan dan waktu kedatangan
flame frontdengan tekanan awal 100 kPa.
Dalam grafik tersebut terlihat bahwa
sensor P1 sampai P2 terjadi kenaikan
tekanan yang sangat signifikan, dimana
sensor ionisasi dan sensor tekanan
menunjukkan pola perambatan secara
bersamaan, artinya gelombang detonasi
sudah terbentuk mulai dari posisi sensor
P1. Kondisi ini juga terjadi pada P3-P4
dengan fenomena yang sama.
Proses teridentifikasinya gelombang
detonasi ini juga dapat dibuktikan
dengan struktur sel detonasi yang
terbentuk oleh gelombang pembakaran
campuran LPG dengan udarayang dapat
dilihat pada gambar 4, yaitu ketika
gelombang pembakaran bergerak dari
ignition pointdan
sampai didaerah
upstream hal ini belum terlihat adanya
tanda-tanda terbentuknya jejak sel
detonasi. Phenomena teridentifikasinya
struktur sel detonasi mulai terlihat dan
terbentuk sebelum memasuki fase daerah
titik sensor P1 yaitu pada jarak 1099mm
dan setelah sampai pada titik P1 tepatnya
pada jarak 1250mm dari ignition point
barulah struktur sel detonasi sudah
terlihat walaupun pada daerah ini masih
dalam kondisi belum stabil. Gelombang
detonasi pada inisiasi awal yang besar ini
(100 kPa) dimulai dengan fenomena
DDT yaitu sejak gelombang pembakaran
keluar dari ujung driver section menuju
driven, dengan kenaikan tekanan paling
tinggi mencapai 1397 kPa atau 13.97
Gambar 6 adalah grafik hubungan
antara jarak Detonation Induction
Distance (DID) terhadap tekanan awal
campuran
bahan
bakar
liquified
petroleum gas dengan udara,dimulai dari
tekanan awal yang paling rendah yaitu
20 kPa sampai yang paling tinggi yaitu
100 kPa dengan interval 10 kPa. Dari
gambar 6 dapat dilihat dengan jelas
bahwa jarak DID semakin berkurang jika
tekanan awal ditingkatkan. Jarak DID
paling pendek terjadi pada saat tekanan
awal 100 kPa, namun secara umum
dapat disebutkan bahwa berkurangnya
jarak DID yang dihasilkan pada masingmasing inisiasi awal yang diberikan
akibat dari peningkatan tekanan awal
berlangsung secara linier, ketika tekanan
awal
campuran
yang
semakin
ditingkatkan maka terjadi peningkatan
heat release yang akan memicu naiknya
temperatureunburnt gas menuju auto
ignition temperature sehingga proses
pembakaran akan berlangsung cepat atau
waktu
yang
dibutuhkan
untuk
terjadinaya proses reaksi pembakaran
akan semakin pendek.
Gambar 6. Jarak DID terhadap efek
inisiasi awal
ISSN : 0854-4468
38
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
Dengan demikian peningkatan laju
kinetik reaksi akan terjadi sebanding
dengan peningkatan tekanan awal
campuran dan oleh sebab itu proses
perubahan
dari
subsonic
combustionwave
menjadisupersonic
combustion waveakan lebih cepat dan
lokasinya akan semakin mendekati
ignition point dari proses pembakaran
tersebut.
Gambar 7 menunjukkan hasil dari
perubahan ukuran tiap struktur sel
detonasi yang terbentuk oleh gelombang
detonasi akibat dari pengaruh tekanan
awal pada driver sectionnya. Pada kasus
pembakaran
dengan
kecepatan
supersonic karakteristik detonasi dapat
digambarkan dari struktur sel yang
dihasilkan ketika proses pembakaran
berlangsung. Proses pembentukan sel
detonasi diawali oleh adanya interaksi
antar triple point yaitu shock wave, mach
stem dan reflection wave. Berdasarkan
perhitungan ukuran lebar sel detonasi
pada gambar 7 diatas terlihat bahwa
ketika tiap kali diberikan tekanan awal
yang besar maka ukuran lebar selnya
juga akan semakin mengecil.Perubahan
ukuran lebar sel detonasi tersebut
disebabkan oleh pengaruh dari kecepatan
perambatan gelombang detonasi yang
berbeda-beda pada tiap-tiap tekanan
awal
yang
berbeda.Akibat
dari
perbedaankecepatan reaksi daricampuran
bahan bakar gas tersebut,
Gambar 7. Perubahansel detonasi
terhadap efek tekanan awal.
sehingga
berdampak
pada
jarak
tumbukan yang akan semakin cepat,
maka struktur sel detonasi yang
terbentuk akan semakin kecil bila
kecepatan
gelombang
detonasinya
meningkat.
KESIMPULAN.
Metode inisiasi langsung pada driver
section dapat berpengaruh terhadap
perambatan gelombang detonasi di
daerah upstream. Detonasi yang stabil
baru akan terlihat ketika gelombang
pembakaran telah melewati daerah
sensor P1 yang dibuktikan dalam
rekaman soot track record pada
pengujian ini diperoleh di daerah posisi
sensor P4.Ukuran minimum sel detonasi
yang diperoleh adalah
sedangkan ukuran lebar maksimumsel
detonasi
. Kenaikan
tekanan paling tinggi mencapai 1397 kPa
atau 13.97 kali tekanan awal inisiasi
pada driver section, sehingga hasil
penelitian ini dapat disimpulkan bahwa
ketika tekanan awal 20 kPa gelombang
detonasi sudah terbentuk.Gelombang
detonasi kemungkinan tidak terjadi jika
tekanan awal inisiasi pada driver section
di bawah 20 kPa, kondisi tersebut
dimungkinkan karena energi inisiasinya
yang rendah.
DAFTAR PUSTAKA.
Li, J., Lai, W. H., 2006,“Tube diameter
effect on deflagration-to-detonation
transition of propane - oxygen
mixtures”, Shock Waves, Vol. 16,
pp.109117.
Tarzhanov, V. I., Telichko, I. V,
2006,“Detonation of propane-air
mixtures under injection of hot
detonation products, Combustion,
Explosion, and Shock Waves, Vol.
42, pp. 336-345.
Kenneth Kuan-yun Kuo, 1986,Principle
of Combustion, John Wiley &
Sons,New York.
ISSN : 0854-4468
39
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
John H.S.Lee, 2008,The Detonation
Phenomenon,
Mc
Graw-Hill,
Cambridge University Press, New
York.
Lu.F.K., dan Wilson. D.R., 2002,
“Detonation driver for enhancing
shock
tube
Performance
Aerodynamics” Research Center,
Mechanical
Engineering
Departement,University of Texas at
Arlington, Arlington, TX 760190018, USA.
Makoto Komatsu,Kazuyoshi Takayama,
Kiyonobu Ohtani, Tsutomo Saito
(2007), effect of debris fragments
on direct initiation of spherical
detonation waves in stoichiometric
oxygen/hydrogen
mixtures,
Proceedings of the Combustion
Institute 31 2437–2443 Japan.
Sentanuhady J., 2008, “Batas detonasi
dari campuran Hidrogen-Udara dan
diluen Argon”, Tesis Teknik Mesin
Universitas
Gadjah
Mada,
Yogyakarta.
Sentanuhady,J
dan
Febryanto,K.,
2011“Flamability Limit campuran
LPG-Udara dengan diluen Argon”.
Proceding
Seminar
Nasional
Thermofluid 2011, Jurusan Teknik
Mesin dan Industri Universitas
Gajah Mada, Yagyakarta.
www.pertamina.com
ISSN : 0854-4468
40
Indeks Mitra Bebestari
JURNAL ILMU SAIN DAN TEKNOLOGI (SAINTEK)
Volume 28 No. 2 Tahun 2014
Semua naskah penerbitan volume 28 No 2 tahun 2014, yang disumbangkan kepada jurnal
SAINTEK ITM telah ditelaah oleh mitra bestari ( peer reviewers) berikut ini :
1. Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah, M.Sc (Institut Teknologi Medan)
2. Ir.Sumargo. , Ph.D (Politeknik Negeri Bandung)
3. Dr. Zeffitni, MT (Universitas Tadolako )
4. Dr.Ir.Azhari, M.Sc (Universitas Malikul Saleh )
5. Dr. Muhammad Irwanto, ST., MT (Institut Teknologi Medan)
6. Ir. Refdinal Nazir, Ph.D (Universitas Andalas)
7. Dr.Eng.Supriatno, ST.MT (Institut Teknologi Medan)
Petunjuk bagi (Calon) Penulis
JURNAL ILMU SAIN DAN TEKNOLOGI (SAINTEK)
1. Artikel yang ditulis untuk SAINTEK adalah hasil penelitian di bidang Ilmu
Pengetahuan dan Teknologi. Naskah diketik dengan program Microsoft Word, huruf
Times New Roman, ukuran 12 point, dengan spasi ganda, dicetak pada kertas A4
dengan panjang maksimum 10 halaman, dan diserahkan dalam bentuk print-out
sebanyak 3 eksemplar beserta soft-copy-nya. Pengiriman naskah juga dapat dilakukan
sebagai attachment e-mail ke alamat: saintek@itm.ac.id.
2. Artikel ditulis dalam bahasa Indonesia atau Inggris, dengan sistematika artikel
adalah judul, nama penulis, abstrak disertai kata kunci, pendahuluan, metode, hasil
dan pembahasan, kesimpulan, serta daftar rujukan.
3. Judul artikel dalam bahasa Indonesia tidak boleh lebih dari 14 kata, sedangkan judul
dalam bahasa Inggris tidak boleh lebih dari 12 kata. Judul dicetak dengan huruf
kapital ditengah-tengah dengan ukuran huruf 14 point.
4. Nama penulis artikel dicantumkan tanpa gelar akademik, disertai lembaga asal, dan
ditempatkan dibawah judul artikel. Dalam hal naskah ditulis oleh tim, penyunting
hanya berhubungan dengan penulis utama atau penulis yang namanya tercantum pada
urutan pertama. Penulis utama harus mencantumkan alamat korespondensi atau email.
5. Abstrak dan kata kunci ditulis dalam bahasa Indonesia dan Inggris. Panjang masingmasing abstrak 100-150 kata, sedangkan jumlah kata kunci 3-5 kata. Abstrak minimal
berisi judul, tujuan, metode, dan hasil penelitian.
6. Pendahuluan berisi latar belakang, konteks penelitian, hasil kajian pustaka, dan tujuan
penelitian. Seluruh bagian pendahuluan dipaparkan secara terintegrasi dalam bentuk
paraghraf-paraghraf, dengan panjang 20-25% dari total panjang artikel.
7. Metode berisi paparan dalam bentuk paraghraf tentang rancangan penelitian, sumber
data, teknik pengambilan data, dan analisis data yang secara nyata dilakukan peneliti,
dengan panjang 10-15% dari total panjang artikel.
8. Hasil penelitian berisi uraian hasil analisis yang berkaitan dengan pertanyaan
penelitian. Setiap hasil penelitian harus dibahas. Pembahasan berisi pemaknaan hasil
dan pembandingan dengan teori dan/atau hasil penelitian sejenis. Panjang uraian hasil
dan pembahasan 40-60% dari panjang artikel.
9. Kesimpulan berisi temuan penelitian yang berupa jawaban atas pertanyaan penelitian
atau berupa intisari hasil pembahasan, disajikan dalam bentuk peragraf.
10. Daftar rujukan hanya memuat sumber-sumber yang dirujuk, dan semua sumber yang
dirujuk harus tercantum dalam daftar rujukan. Sumber rujukan minimal 80% berupa
pustaka terbitan 10 tahun terakhir. Rujukan yang digunakan adalah sumber-sumber
primer berupa artikel-artikel penelitian dalam jurnal atau laporan penelitian (termasuk
skripsi, tesis, disertasi). Artikel yang dimuat di SAINTEK disarankan untuk
digunakan sebagai rujukan.
11. Perujukan dan pengutipan menggunakan teknik rujukan berkurung (nama akhir,
tahun). Pencantuman sumber pada kutipan langsung hendaknya disertai keterangan
tentang nomor halaman tempat asal kutipan. Contoh: untuk satu orang (Bacon, 2003:
47).; untuk dua orang (Leder dan Brono, 2005: 89); untuk lebih dua orang (Basuki,
dkk., 2006: 123)
12. Daftar rujukan disusun dengan tata cara seperti contoh berikut ini dan diurut secara
alfabetis atau abjad.
Jurnal Ilmiah, Majalah, Prosiding:
Garside, J. dan John, M.R., 2001, “Velocity Voidage Relationships for Fluidization in
Solid-Liquid Systems”, Ind. Eng. Chem. Process, hal. 206-213.
Buku:
Anderson,R.V.; Molerus, O.; dan Dickson,V.D.,1999, Principle of Flowin Disperse
Systems, Edisi 1, Chapman Hall, London.
Handbook:
Hovmand, S., 2005, “Fluidized Bed Drying”, in A.S. Mujumdar Ed. Handbook of
Industrial Drying, Edisi ke-2, Macel Dekker, New York, hal. 195-234.
Disertasi, Tesis, Skripsi, Laporan Penelitian:
Setiawan, B., 2002, “Flow Patterns of Coal Water Moxture in an Agitated Tank”,
Master Thesis, Tokyo Institute of Technology, Tokyo.
Buku terjemahan:
Bacon, D.; Jacky, H.G., dan Rudof, N.P., 1998., Pengantar Termodinamika.
Terjemahan oleh Arief Santoso, 1997. Usaha Nasional, Medan.
Paten:
Primarck, H.S., 1992, “Method of Stabilizing Polyvalent Metal Solutions”, U.S.,
Patent No. 4,373,104.
Dokumen resmi:
Pusat Pembinaan dan pengembangan Bahasa, 1978. Pedoman Penulisan Laporan
Penelitian, Jakarta.
13. Semua naskah ditelaah oleh mitra bebestari (reviewers) yang ditunjuk oleh
penyunting menurut bidang kepakarannya. Penulis diberi kesempatan untuk
melakukan perbaikan (revisi) naskah atas dasar rekomendasi dari mitra bebestari atau
penyunting.
SAINTEK
Diterbitkan oleh:
Lembaga Penelitian Institut Teknologi Medan
Karakteristik Sifat Serap Komposit Bahan Polyester Dengan Pengisi Serat
Rockwool Secara Simulasi
Tony Siagian, M.Khamil,Nurdiana
Analisa Aktivitas Ilegal Didalam Jaringan Menggunakan Snort
Tengku Mohd Diansyah
Perancangan Mesin Pengayak Pasir Sistem Rotari Dengan Memanfaatkan
Energi Air
Franky Sutrisno,Nurdiana,Andri,Putra Agung,Jospendi,Mahyunis
Penentuan Kebisingan Knalpot Mobil Penampang Lingkaran Secara Simulasi
Nurdiana,Sugih,Mahyunis
Analisis Perbedaan Konfigurasi Pengalamatan Komputer Dalam Jaringan
Local Area Network Menggunakan Ipv4 Dan Ipv6
Ilham Faisal
Efek Tekanan Awal Driver Section Terhadap Karakteristik Gelombang
Detonasi Pada Kondisi Inisiasi Langsung Dengan Bahan Bakar Campuran
Lpg Dan Udara
Eswanto
Implementation Of Divide And Conquer Technique : Karatsuba Algorithm
For Multiplication Big Integer With Python
Arif Ridho Lubis
Uji Kemampuan Thermal Energy Storage Berbentuk Tabung Silinder Yang
Terintegrasi Dalam Kolektor Surya
Jufrizal dan Zulkifli
Arsitektur Ekspresionis Studi Kasus: Gedung Departemen Arsitektur USU
Muhammad Gahara dan M Nawawiy Loebis
Optimasi Teknis Operasional Persampahan Kota (Studi Kasus Gampong
Jawa Kota Langsa)
Dharmawansyah, Basaria Talarosha
ii
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
Volume: 28
Nomor. 2
Medan, Juli - Desember 2014
ISSN 0854.4468
Hal: 1 s.d 67
Dari Meja Redaksi
Jurnal Ilmiah Sain dan Teknologi (SAINTEK) merupakan jurnal ilmiah yang diterbitkan
berkala setiap enam bulan, yaitu periode Januari-Juni dan Juli-Desember. Jurnal ilmiah SAINTEK
diterbitkan pertama kalinya pada tahun 1995 dengan membawa misi sebagai pelopor dalam
penerbitan media informasi perkembangan Sain dan Teknologi di Sumatera Utara. Sebagai media
Nasional, Jurnal ilmiah SAINTEK diharapkan mampu mengakomodir kebutuhan sebuah media
untuk menyebarluaskan informasi dan perkembangan terbaru bagi para peneliti dan praktisi
teknologi di Indonesia.
Dalam penerbitan periode Juli-Desember 2014, SAINTEK masih terus disempurnakan dan
diharapkan dapat membawa motivasi dan inovasi dalam bidang Sain dan Teknologi bagi
perkembangan dunia pendidikan, sekaligus membawa perkembangan IPTEKS.
Pengelola
Penasehat
:
Drs.H.Syamsuddin Djamin, MM
Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah, M.Sc
Penanggung Jawab
:
Dr.Eng, Supriatno, ST., MT
Ketua Dewan Editor
:
Ir. Mustafa, MT
Sekretaris Dewan Editor
:
Pardamean Sinurat, ST., MT
Dewan Editor
:
:
:
:
:
:
:
:
:
:
-
Staf IT
:
Ir. Sedarta Sebayang, MT
Publikasi
:
H.M.Vivahmi, SH., M.Si.CN
Desainer
:
Mahyunis , ST., MT
Sekretariat
:
Hasan Basri Tamba, S.Pdi
Redaksi
Telp/Fax
:
Jl.gedung Arca No.52 Medan – 20217
061-7363771; 061-7347954
Ir. Surya Murni Yunus, MT
Ir.Suwarno, MT
Ir. Riana Puspita, MT
Aja Avriana Said, ST., MT
Abdullah Muhajir., ST.,MT
Aazoki Waruwu, ST., MT
Ir. Indra Kesuma Hadi, MT
Ir. Tunggul Ganie, M,si
Ir. Syafriadi, MT
Eswanto.,ST.,M.Eng
saintek@itm.ac.id.
i
JURNAL
SAINTEK
Diterbitkan oleh:
Lembaga Penelitian Institut Teknologi Medan
DAFTAR ISI
Karakteristik Sifat Serap Komposit Bahan Polyester Dengan Pengisi Serat
Rockwool Secara Simulasi
Tony Siagian, M.Khamil,Nurdiana ....................................................................... 1-6
Analisa Aktivitas Ilegal Didalam Jaringan Menggunakan Snort
Tengku Mohd Diansyah ...................................................................................... 7-12
Perancangan Mesin Pengayak Pasir Sistem Rotari Dengan Memanfaatkan
Energi Air
Franky Sutrisno,Nurdiana,Andri,Putra Agung,Jospendi,Mahyunis .................. 13-18
Penentuan Kebisingan Knalpot Mobil Penampang Lingkaran Secara Simulasi
Nurdiana,Sugih,Mahyunis................................................................................ 19-27
Analisis Perbedaan Konfigurasi Pengalamatan Komputer Dalam Jaringan
Local Area Network Menggunakan Ipv4 Dan Ipv6
Ilham Faisal ....................................................................................................... 28-33
Efek Tekanan Awal Driver Section Terhadap Karakteristik Gelombang
Detonasi Pada Kondisi Inisiasi Langsung Dengan Bahan Bakar Campuran
Lpg Dan Udara
Eswanto ............................................................................................................ 34-40
Implementation Of Divide And Conquer Technique : Karatsuba Algorithm
For Multiplication Big Integer With Python
Arif Ridho Lubis ............................................................................................... 41-44
Uji Kemampuan Thermal Energy Storage Berbentuk Tabung Silinder Yang
Terintegrasi Dalam Kolektor Surya
Jufrizal dan Zulkifli ........................................................................................... 45-50
Arsitektur Ekspresionis Studi Kasus: Gedung Departemen Arsitektur USU
Muhammad Gahara dan M Nawawiy Loebis ................................................... 51-57
Optimasi Teknis Operasional Persampahan Kota (Studi Kasus Gampong
Jawa Kota Langsa)
Dharmawansyah, Basaria Talarosha ................................................................ 58-67
ii
INSTITUT TEKNOLOGI MEDAN
Volume: 28
Nomor. 2
Medan, Juli - Desember 2014
ISSN 0854.4468
Hal: 1 s.d 67
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
EFEK TEKANAN AWAL DRIVER SECTIONTERHADAP KARAKTERISTIK
GELOMBANG DETONASIPADA KONDISI INISIASI LANGSUNG DENGAN
BAHAN BAKAR CAMPURAN LPG DAN UDARA
Eswanto
Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Medan
Jl. Gedung Arca No.52 Medan 20217
E-mail: eswanto@itm.ac.id
ABSTRAK
Perambatan gelombang detonasi mulai dari deflagrasi sampai menjadi detonasi banyak
dipengaruh oleh tekanan awal pada driver section, dimulai dari reaksi pembakaran campuran bahan
bakar dan oksidizer. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik campuran bahan bakar LPG
dan udara akibat dari pengaruh tekanan awal pada driver section pipa uji detonasi (PUD) terhadap
kemungkinan terjadinya gelombang detonasi. Metode penelitian ini dilakukan secara
eksperimenmenggunakan (PUD) panjang 6000 mm dan diameter dalam 50 mm. Hasil penelitian dengan
inisiasi langsung menunjukkan pada daerah upstream dari driven section gelombang detonasi masih
belum stabil, sebagaimana terlihat pada soot track record ukuran sel detonasi tidak sama, gelombang
detonasi stabil baru terlihat ketika gelombang pembakaran telah melewati daerah downstream dari driven
section, yang terlihat dari hasil rekaman soot track record dengan ukuran sel detonasi relatif konstan.
Peningkatan tekanan awal campuran dapat memperpendek jarak DDT dari ignition point dan akan
memperkecil ukuran lebar sel detonasi akibat naiknya kecepatan reaksi pembakaran. Jarak DDT paling
pendek yaitu 1099 mm dan kenaikan tekanan paling tinggi adalah 1397 kPa yaitu 13.97 kali tekanan awal
dengan lebar sel detonasi λ=2.90 mm dan ukuran sel detonasi akan bertambah besar jika tekanan inisiasi
awalnya semakin berkurang.
Kata kunci: pembakaran, DDT, LPG, detonasi, sel detonasi
ABSTRACT
Detonation wave propagation from deflagration to detonation becomes much influenced the initial
pressure in driver section, starting from the combustion reaction of fuel mixture and oksidizer. This research
to study characteristics of LPG fuel mixture and air influence of initial pressure in driver section of pipe test
detonation (PUD) possibility of detonation wave. The method of this study conducted experiments using
(PUD) in length 6000 mm and diameter 50 mm. Results of study showed a direct initiation at upstream
region of detonation wave driven section is still not stable, as seen the soot track record of detonation cell
size is not the same, the new stable detonation wave is seen the combustion wave has passed through area
downstream of driven section, which is evident from the results recording soot track record with detonation
cell size is relatively constant. Increasing the initial pressure of mixture can shorten distance from ignition
point and DDT will reduce size of detonation cell width to increase speed of combustion reaction. DDT is
shortest distance is 1099 mm and the highest increase in pressure is 1397 kPa is 13.97 times initial pressure
with detonation cell width λ = 2.90 mm and detonation cell size would bigger if initiation pressure initially
decreases.
Keywords: combustion, DDT, LPG,detonation, detonation cell
ISSN : 0854-4468
34
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
PENDAHULUAN
Liquified Petroleum Gas (LPG) di
Indonesia masa sekarang ini telah banyak
digunakan sebagai sumber energi untuk
menunjang aktivitas sehari-hari baik oleh
kalangan
industri
maupun
rumah
tangga.Seiring berjalannya waktu dimasa
mendatang penggunaanLPGjuga semakin
meningkat,
hal
tersebut
dikarenakanmenurunnya cadangan minyak
bumi di dunia.Bagi kalangan dunia
industri, penangananproduksi LPGselama
proses produksi, delivery maupun dalam
penyimpanannya
merupakan
sebuah
rangkaian
terpenting,
mengingat
karakteristik dari LPG yang sangat reaktif
dan mudah terbakar bila bercampur dengan
udara. Oleh sebab itu perlu dilakukan
penelitian
terhadapkarakteristik
pembakaran gas LPG.Proses perambatan
gelombang detonasi mulai dari deflagrasi
hingga terjadinya detonasi tidak terlepas
dari pengaruh tekanan awal dari driver
sectionnya yang dimulai dari reaksi
pembakaran campuran bahan bakar dan
oksidizer. Apabila perambatan api sudah
menjadi gelombang detonasi maka akan
terbentuk shock wave yang berada tepat di
depan reaction wave(Li et al (2006) dan
Tarzhanov et al (2006). Shock wave yang
dihasilkan tersebut dapat mencapai
tekanan hingga 20 kali tekanan awal
gas.Disatu sisi penggunaan bahan bakar
gas untuk keperluan industri maupun
rumah tangga pada masa mendatang akan
semakin meningkat. Campuran bahan
bakar gas akan sangat sensitif jika
campurannya dalam kondisi stoichiometri,
dimana pada kondisi ini besarnya sel
detonasi akan lebih kecil. Peningkatan
ukuran sel detonasi akan terjadi apabila
campuran bahan bakar gas tersebut dalam
kondisi miskin atau kaya pada tekanan
awal yang rendah dan kondisi ini juga
berpengaruh terhadap proses perubahan
deflagrasi ke detonasi (Deflagration to
Detonation Transition – DDT),(Kenneth
Kuan-yun Kuo, 1986).
Fenomena yang terjadi pada proses
DDT sangat penting diamati karena
melibatkan banyak hal dalam mekanisme
pembakaran bahan bakar gas tersebut.
Dimana DDT terjadi akibat perubahan dari
deflagrasi (subsonic combustion) ke
detonasi (supersonic combustion), proses
DDT dimulai dari pelepasan kalor (heat
release) dari sumber api ke campuran
bahan bakar (premix).Pada saat pelepasan
kalor tersebut temperatur premixakan
meningkat di sekitar sumber api hingga
mencapai suhu tinggi yang dapat memacu
reaksi dari premix itu sendiri (auto-ignition
mechanism) (Kenneth Kuan-yun Kuo,
1986) dan John H.S.Lee (2008).
METODE
Penelitian ini menggunakan pipa uji
detonasi (PUD)dengan panjang total 6000
mm, diameter dalam 50 mm yang
dipasang pada posisi horizontal yang
dibagi dalam 2 bagian, yaitu bagian driver
dan bagian driven. Pipa uji yang berfungsi
sebagai driver panjangnya 1000 mm dan
pipa uji yang berfungsi sebagai driven
sepanjang 5000 mm. Untuk meredam efek
refleksi shock wave pipa uji detonasi
dihubungkan dengan dump tank yang
selalu dikondisikan dalam keadaan vakum
sebelum
pengujian
berlangsung.Gelombang detonasi atau
deflagrasi akan merambat dari bagian
driver ke arah dump tank seperti tampak
pada gambar 1.
Empat unit sensor tekanan-PCB,model
113A24) di pasang pada posisi
(P1,P2,P3,P4) sepanjang driven tube yang
berfungsi untuk merekam semua profil
tekanan ketika gelombang detonasi
merambat, dan untuk mendeteksi waktu
kedatangan reaction front, empat buah
sensor ionisasi(I1,I2,I3,I4)juga dipasang
pada driven tube yang posisinya
berlawanan dengan posisi sensor tekanan.
ISSN : 0854-4468
35
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
Gambar 1.Instalasi Alat Uji
Tabel 1.Kondisi eksperimen.
Parameter
Driver
Driven
Bahan bakar
Hidrogen LPG
Oxidizer
Oksigen
Udara
Tekanan awal
20 – 100 100
(kPa)
(Interval
10)
Equivalence
stoichiometric
ratio( )
Temperatur (oC)
Suhu ruangan
Dengan menggunakan sensor-sensor
diatas,
kecepatan
rata-rata
dari
gelombang detonasiakan dapat dihitung
dengan tepat. Sensor tekanan dan sensor
ionisasi tersebut dihubungkan dengan
amplifier dan digital data recorder
sehingga
dapat
diperoleh
data
pengujianyang kemudian diolah dan
dianalisis dengan computer.
Busi dan unit coil dari kendaraan
bermotor digunakan sebagai sumber
energi
untuk
mengawali
proses
pembakaran dalam driver section.
Metode visualisasi kondisi terjadinya
gelombang
detonasi
dari
proses
pembakaran direkam dengan teknik soot
track record yaitu sebuah metode
menggunakan plat dari bahan material
aluminium dengan ketebalan 0.3 mm,
kemudian dilapisi jelaga minyak tanah
yang berfungsi untuk mendapatkan
gambaran sel detonasi di dalam pipa,
sehingga karakteristik dari gelombang
detonasi dapat dipahami.
Bahan bakar yang digunakan pada
penelitian ini adalah LPG produksi
Pertamina
30%
Propane
dan
70%Butane. Sedangkan oksidizer yang
digunakan adalah udara.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada Gambar 2 adalah profil tekanan
shock wave dan reaction wave
disepanjang bagian driven tube dimana
sensor-sensor tersebut dipasang.Sumbu
horizontal adalah merupakan waktu
kedatangan gelombang pembakaran dan
sumbu vertikal merupakan tekanan shock
wave non-dimensional (P/P0).
Gambar 2.Profil tekanan shock wave dan
reaction wave pada inisiasi awal 20 kPa.
Gambar 2 dengantekanan awal 20
kPa terlihat bahwa ketika gelombang
pembakaran
sampaididaerah
upstreampada jarak 1000 mm dari
ISSN : 0854-4468
36
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
iqnition pointmasih belum teridentifikasi
gelombang detonasi, kondisi tersebut
ditunjukkan dari hasil rekaman soot
track record. Gelombang detonasi yang
merambat baru teridentifikasi pada jarak
1215mm didaerah upstreamdimana hal
ini terlihat dari hasilsoot track record
yang telah terekam oleh gelombang
detonasi dan saat gelombang detonasi
sampai pada titik
P1 pada jarak
1250mm dari ignition pointbarulah
terlihat
bentuk
sel
detonasi
denganukuran belum stabil. Gambar 3
memperlihatkan rekaman soot track
record dari sel detonasi yang terpasang
di daerah upstream dan downstreampada
driven sectionyang bertujuan untuk
mengetahui
fenomena
gelombang
detonasi di bagian tersebut.
Dari hasil penelitian pada tekanan
awalinisiasi 20 kPa–100 kPa telah
teridentifikasi terjadinya gelombang
detonasi, yang di tandai dengan
berimpitnya antara shock wave dan
reaction wave walaupun tiap kondisi
tekanan
awal
di
daerah
yang
teridentifikasi mulai gelombang detonasi
berbeda-beda posisinya, sebagaimana
terlihat pada Gambar 2 dan Gambar 4.
Kondisi tersebut menandakan bahwa
setiap diberikan tekanan awal yang
semakin besar di bagian driver
sectionnya maka efek yang ditimbulkan
oleh gelombang detonasi tersebut juga
semakin besar yang hal ini berdampak
terhadap kenaikan sensor tekanan dan
bahkan ketika tekanan awalnya adalah
minimum yaitu 20 kPa gelombang
detonasi sudah terbentuk.Gelombang
detonasi kemungkinan tidak terjadi jika
tekanan awalnya di bawah 20 kPa, hal
tersebut dimungkinkan karena energi
inisiasinya yang rendah.
Pola pada Gambar 2 menjelaskan
bahwa semua P1 sampai P4 telah
teridentifikasi terjadinya gelombang
detonasi,dimana pada gambar tersebut
memperlihatkan adanya kenaikan profil
sensor tekanan dan ini juga seiring
dengan perambatan sensor ionisasi yang
bergerak secara bersamaan (coupling).
Proses ini dimulai dari P1 yang sudah
teridentifikasi gelombang detonasi dan
kemudian terlihat jelas pada sensor
tekanan yang terakhir (P4), kondisi ini
dibuktikan dengan bentuk sel detonasi
pada gambar 3 yang terekam pada jarak
5750mm dari ignition pointdengan lebar
sel detonasi, λ = 10.63 mm dan kenaikan
tekanan mencapai 76.6 kPa atau 3.9 kali
tekanan awal. Dengan menggunakan
perhitungan berbasis teori ChapmanJouguet (C-J), dengan kondisi yang sama
kecepatan detonasinya mencapai 1791
m/s.
DDT
Gambar 3. Bentuksel detonasi pada inisiasi awal 20 kPa.
DDT
Gambar 4. Bentuksel detonasi pada inisiasi awal 100 kPa.
ISSN : 0854-4468
37
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
kali tekanan awal inisiasi pada driver
sectionnya dan kecepatan ChapmanJouguet yang diperoleh yaitu Vcj = 1823
m/s.hal tersebut diperlihatkan dalam
rekaman soot track record yang
dihasilkan pada gambar 4.
Gambar 5.Profil tekanan shock wave dan
reaction wave pada inisiasi awal 100 kPa.
Pada gambar 5 menunjukkan profil
sensor tekanan dan waktu kedatangan
flame frontdengan tekanan awal 100 kPa.
Dalam grafik tersebut terlihat bahwa
sensor P1 sampai P2 terjadi kenaikan
tekanan yang sangat signifikan, dimana
sensor ionisasi dan sensor tekanan
menunjukkan pola perambatan secara
bersamaan, artinya gelombang detonasi
sudah terbentuk mulai dari posisi sensor
P1. Kondisi ini juga terjadi pada P3-P4
dengan fenomena yang sama.
Proses teridentifikasinya gelombang
detonasi ini juga dapat dibuktikan
dengan struktur sel detonasi yang
terbentuk oleh gelombang pembakaran
campuran LPG dengan udarayang dapat
dilihat pada gambar 4, yaitu ketika
gelombang pembakaran bergerak dari
ignition pointdan
sampai didaerah
upstream hal ini belum terlihat adanya
tanda-tanda terbentuknya jejak sel
detonasi. Phenomena teridentifikasinya
struktur sel detonasi mulai terlihat dan
terbentuk sebelum memasuki fase daerah
titik sensor P1 yaitu pada jarak 1099mm
dan setelah sampai pada titik P1 tepatnya
pada jarak 1250mm dari ignition point
barulah struktur sel detonasi sudah
terlihat walaupun pada daerah ini masih
dalam kondisi belum stabil. Gelombang
detonasi pada inisiasi awal yang besar ini
(100 kPa) dimulai dengan fenomena
DDT yaitu sejak gelombang pembakaran
keluar dari ujung driver section menuju
driven, dengan kenaikan tekanan paling
tinggi mencapai 1397 kPa atau 13.97
Gambar 6 adalah grafik hubungan
antara jarak Detonation Induction
Distance (DID) terhadap tekanan awal
campuran
bahan
bakar
liquified
petroleum gas dengan udara,dimulai dari
tekanan awal yang paling rendah yaitu
20 kPa sampai yang paling tinggi yaitu
100 kPa dengan interval 10 kPa. Dari
gambar 6 dapat dilihat dengan jelas
bahwa jarak DID semakin berkurang jika
tekanan awal ditingkatkan. Jarak DID
paling pendek terjadi pada saat tekanan
awal 100 kPa, namun secara umum
dapat disebutkan bahwa berkurangnya
jarak DID yang dihasilkan pada masingmasing inisiasi awal yang diberikan
akibat dari peningkatan tekanan awal
berlangsung secara linier, ketika tekanan
awal
campuran
yang
semakin
ditingkatkan maka terjadi peningkatan
heat release yang akan memicu naiknya
temperatureunburnt gas menuju auto
ignition temperature sehingga proses
pembakaran akan berlangsung cepat atau
waktu
yang
dibutuhkan
untuk
terjadinaya proses reaksi pembakaran
akan semakin pendek.
Gambar 6. Jarak DID terhadap efek
inisiasi awal
ISSN : 0854-4468
38
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
Dengan demikian peningkatan laju
kinetik reaksi akan terjadi sebanding
dengan peningkatan tekanan awal
campuran dan oleh sebab itu proses
perubahan
dari
subsonic
combustionwave
menjadisupersonic
combustion waveakan lebih cepat dan
lokasinya akan semakin mendekati
ignition point dari proses pembakaran
tersebut.
Gambar 7 menunjukkan hasil dari
perubahan ukuran tiap struktur sel
detonasi yang terbentuk oleh gelombang
detonasi akibat dari pengaruh tekanan
awal pada driver sectionnya. Pada kasus
pembakaran
dengan
kecepatan
supersonic karakteristik detonasi dapat
digambarkan dari struktur sel yang
dihasilkan ketika proses pembakaran
berlangsung. Proses pembentukan sel
detonasi diawali oleh adanya interaksi
antar triple point yaitu shock wave, mach
stem dan reflection wave. Berdasarkan
perhitungan ukuran lebar sel detonasi
pada gambar 7 diatas terlihat bahwa
ketika tiap kali diberikan tekanan awal
yang besar maka ukuran lebar selnya
juga akan semakin mengecil.Perubahan
ukuran lebar sel detonasi tersebut
disebabkan oleh pengaruh dari kecepatan
perambatan gelombang detonasi yang
berbeda-beda pada tiap-tiap tekanan
awal
yang
berbeda.Akibat
dari
perbedaankecepatan reaksi daricampuran
bahan bakar gas tersebut,
Gambar 7. Perubahansel detonasi
terhadap efek tekanan awal.
sehingga
berdampak
pada
jarak
tumbukan yang akan semakin cepat,
maka struktur sel detonasi yang
terbentuk akan semakin kecil bila
kecepatan
gelombang
detonasinya
meningkat.
KESIMPULAN.
Metode inisiasi langsung pada driver
section dapat berpengaruh terhadap
perambatan gelombang detonasi di
daerah upstream. Detonasi yang stabil
baru akan terlihat ketika gelombang
pembakaran telah melewati daerah
sensor P1 yang dibuktikan dalam
rekaman soot track record pada
pengujian ini diperoleh di daerah posisi
sensor P4.Ukuran minimum sel detonasi
yang diperoleh adalah
sedangkan ukuran lebar maksimumsel
detonasi
. Kenaikan
tekanan paling tinggi mencapai 1397 kPa
atau 13.97 kali tekanan awal inisiasi
pada driver section, sehingga hasil
penelitian ini dapat disimpulkan bahwa
ketika tekanan awal 20 kPa gelombang
detonasi sudah terbentuk.Gelombang
detonasi kemungkinan tidak terjadi jika
tekanan awal inisiasi pada driver section
di bawah 20 kPa, kondisi tersebut
dimungkinkan karena energi inisiasinya
yang rendah.
DAFTAR PUSTAKA.
Li, J., Lai, W. H., 2006,“Tube diameter
effect on deflagration-to-detonation
transition of propane - oxygen
mixtures”, Shock Waves, Vol. 16,
pp.109117.
Tarzhanov, V. I., Telichko, I. V,
2006,“Detonation of propane-air
mixtures under injection of hot
detonation products, Combustion,
Explosion, and Shock Waves, Vol.
42, pp. 336-345.
Kenneth Kuan-yun Kuo, 1986,Principle
of Combustion, John Wiley &
Sons,New York.
ISSN : 0854-4468
39
Volume 28 Nomor2
Juli - Desember 2014
John H.S.Lee, 2008,The Detonation
Phenomenon,
Mc
Graw-Hill,
Cambridge University Press, New
York.
Lu.F.K., dan Wilson. D.R., 2002,
“Detonation driver for enhancing
shock
tube
Performance
Aerodynamics” Research Center,
Mechanical
Engineering
Departement,University of Texas at
Arlington, Arlington, TX 760190018, USA.
Makoto Komatsu,Kazuyoshi Takayama,
Kiyonobu Ohtani, Tsutomo Saito
(2007), effect of debris fragments
on direct initiation of spherical
detonation waves in stoichiometric
oxygen/hydrogen
mixtures,
Proceedings of the Combustion
Institute 31 2437–2443 Japan.
Sentanuhady J., 2008, “Batas detonasi
dari campuran Hidrogen-Udara dan
diluen Argon”, Tesis Teknik Mesin
Universitas
Gadjah
Mada,
Yogyakarta.
Sentanuhady,J
dan
Febryanto,K.,
2011“Flamability Limit campuran
LPG-Udara dengan diluen Argon”.
Proceding
Seminar
Nasional
Thermofluid 2011, Jurusan Teknik
Mesin dan Industri Universitas
Gajah Mada, Yagyakarta.
www.pertamina.com
ISSN : 0854-4468
40
Indeks Mitra Bebestari
JURNAL ILMU SAIN DAN TEKNOLOGI (SAINTEK)
Volume 28 No. 2 Tahun 2014
Semua naskah penerbitan volume 28 No 2 tahun 2014, yang disumbangkan kepada jurnal
SAINTEK ITM telah ditelaah oleh mitra bestari ( peer reviewers) berikut ini :
1. Prof. Dr. Ir. Ilmi Abdullah, M.Sc (Institut Teknologi Medan)
2. Ir.Sumargo. , Ph.D (Politeknik Negeri Bandung)
3. Dr. Zeffitni, MT (Universitas Tadolako )
4. Dr.Ir.Azhari, M.Sc (Universitas Malikul Saleh )
5. Dr. Muhammad Irwanto, ST., MT (Institut Teknologi Medan)
6. Ir. Refdinal Nazir, Ph.D (Universitas Andalas)
7. Dr.Eng.Supriatno, ST.MT (Institut Teknologi Medan)
Petunjuk bagi (Calon) Penulis
JURNAL ILMU SAIN DAN TEKNOLOGI (SAINTEK)
1. Artikel yang ditulis untuk SAINTEK adalah hasil penelitian di bidang Ilmu
Pengetahuan dan Teknologi. Naskah diketik dengan program Microsoft Word, huruf
Times New Roman, ukuran 12 point, dengan spasi ganda, dicetak pada kertas A4
dengan panjang maksimum 10 halaman, dan diserahkan dalam bentuk print-out
sebanyak 3 eksemplar beserta soft-copy-nya. Pengiriman naskah juga dapat dilakukan
sebagai attachment e-mail ke alamat: saintek@itm.ac.id.
2. Artikel ditulis dalam bahasa Indonesia atau Inggris, dengan sistematika artikel
adalah judul, nama penulis, abstrak disertai kata kunci, pendahuluan, metode, hasil
dan pembahasan, kesimpulan, serta daftar rujukan.
3. Judul artikel dalam bahasa Indonesia tidak boleh lebih dari 14 kata, sedangkan judul
dalam bahasa Inggris tidak boleh lebih dari 12 kata. Judul dicetak dengan huruf
kapital ditengah-tengah dengan ukuran huruf 14 point.
4. Nama penulis artikel dicantumkan tanpa gelar akademik, disertai lembaga asal, dan
ditempatkan dibawah judul artikel. Dalam hal naskah ditulis oleh tim, penyunting
hanya berhubungan dengan penulis utama atau penulis yang namanya tercantum pada
urutan pertama. Penulis utama harus mencantumkan alamat korespondensi atau email.
5. Abstrak dan kata kunci ditulis dalam bahasa Indonesia dan Inggris. Panjang masingmasing abstrak 100-150 kata, sedangkan jumlah kata kunci 3-5 kata. Abstrak minimal
berisi judul, tujuan, metode, dan hasil penelitian.
6. Pendahuluan berisi latar belakang, konteks penelitian, hasil kajian pustaka, dan tujuan
penelitian. Seluruh bagian pendahuluan dipaparkan secara terintegrasi dalam bentuk
paraghraf-paraghraf, dengan panjang 20-25% dari total panjang artikel.
7. Metode berisi paparan dalam bentuk paraghraf tentang rancangan penelitian, sumber
data, teknik pengambilan data, dan analisis data yang secara nyata dilakukan peneliti,
dengan panjang 10-15% dari total panjang artikel.
8. Hasil penelitian berisi uraian hasil analisis yang berkaitan dengan pertanyaan
penelitian. Setiap hasil penelitian harus dibahas. Pembahasan berisi pemaknaan hasil
dan pembandingan dengan teori dan/atau hasil penelitian sejenis. Panjang uraian hasil
dan pembahasan 40-60% dari panjang artikel.
9. Kesimpulan berisi temuan penelitian yang berupa jawaban atas pertanyaan penelitian
atau berupa intisari hasil pembahasan, disajikan dalam bentuk peragraf.
10. Daftar rujukan hanya memuat sumber-sumber yang dirujuk, dan semua sumber yang
dirujuk harus tercantum dalam daftar rujukan. Sumber rujukan minimal 80% berupa
pustaka terbitan 10 tahun terakhir. Rujukan yang digunakan adalah sumber-sumber
primer berupa artikel-artikel penelitian dalam jurnal atau laporan penelitian (termasuk
skripsi, tesis, disertasi). Artikel yang dimuat di SAINTEK disarankan untuk
digunakan sebagai rujukan.
11. Perujukan dan pengutipan menggunakan teknik rujukan berkurung (nama akhir,
tahun). Pencantuman sumber pada kutipan langsung hendaknya disertai keterangan
tentang nomor halaman tempat asal kutipan. Contoh: untuk satu orang (Bacon, 2003:
47).; untuk dua orang (Leder dan Brono, 2005: 89); untuk lebih dua orang (Basuki,
dkk., 2006: 123)
12. Daftar rujukan disusun dengan tata cara seperti contoh berikut ini dan diurut secara
alfabetis atau abjad.
Jurnal Ilmiah, Majalah, Prosiding:
Garside, J. dan John, M.R., 2001, “Velocity Voidage Relationships for Fluidization in
Solid-Liquid Systems”, Ind. Eng. Chem. Process, hal. 206-213.
Buku:
Anderson,R.V.; Molerus, O.; dan Dickson,V.D.,1999, Principle of Flowin Disperse
Systems, Edisi 1, Chapman Hall, London.
Handbook:
Hovmand, S., 2005, “Fluidized Bed Drying”, in A.S. Mujumdar Ed. Handbook of
Industrial Drying, Edisi ke-2, Macel Dekker, New York, hal. 195-234.
Disertasi, Tesis, Skripsi, Laporan Penelitian:
Setiawan, B., 2002, “Flow Patterns of Coal Water Moxture in an Agitated Tank”,
Master Thesis, Tokyo Institute of Technology, Tokyo.
Buku terjemahan:
Bacon, D.; Jacky, H.G., dan Rudof, N.P., 1998., Pengantar Termodinamika.
Terjemahan oleh Arief Santoso, 1997. Usaha Nasional, Medan.
Paten:
Primarck, H.S., 1992, “Method of Stabilizing Polyvalent Metal Solutions”, U.S.,
Patent No. 4,373,104.
Dokumen resmi:
Pusat Pembinaan dan pengembangan Bahasa, 1978. Pedoman Penulisan Laporan
Penelitian, Jakarta.
13. Semua naskah ditelaah oleh mitra bebestari (reviewers) yang ditunjuk oleh
penyunting menurut bidang kepakarannya. Penulis diberi kesempatan untuk
melakukan perbaikan (revisi) naskah atas dasar rekomendasi dari mitra bebestari atau
penyunting.