ANALISIS PENGARUH VARIASI MEDAN MAGNET TERHADAP KARAKTERISTIK NYALA API DIFUSI BAHAN BAKAR LPG

ANALISIS PENGARUH VARIASI MEDAN MAGNET TERHADAP KARAKTERISTIK NYALA API DIFUSI BAHAN BAKAR LPG I Made Kartika Dhiputra, Ahmad Syihan Auzani (*) Flame and Combustion Research Group, Laboratorium Termodinamika, Department Teknik Mesin, Universitas Indonesia, Kampus UI Depok 16424, Indonesia Telp : +6221-7270032; Fax : +6221-7270033 (*) Kontak penulis, Email : [email protected]

Abstrak Efek dari gradien medan magnet terhadap nyala api difusi mikro dengan bahan bakar LPG dan oksidator udara telah dipelajari untuk memahami interaksinya. Sebuah medan magnet tidak seragam yang dihasilkan oleh elektromagnet dari arus listrik searah diberikan diantara aliran udara dan nyala api difusi LPG divariasikan kecepatan alirannya untuk diketahui pengaruhnya tehadap intensitas medan magnet. Pengaruh dari kondisi operasi dari karakteristik nyala api difusi seperti panjang nyala api, luas nyala api, dan jarak lift-up yang dihasilkan dari proses pembakaran telah dipelajari. Panjang nyala api dan jarak lift-up diketahui terpengaruh oleh laju aliran udara dan intensitas medan magnet. Sementara itu, luas nyala api cenderung tidak berubah terhadap perubahan medan magnet. Panjang nyala api berkurang seiring dengan bertambahnya laju aliran udara dan intensitas medan magnet. Begitu pula dengan jarak lift-up yang berkurang seiring dengan bertambahnya kuat medan magnet dan bertambah seiring dengan penambahan laju aliran udara. Pemanfaatan medan magnet mengindikasikan sebuah cara yang lebih cepat untuk mempengaruhi oksidator nyala api dan juga dapat mengontrol pembakaran. Kata kunci: Pembakaran, Nyala Api, Difusi, Lift-up, Luas, Panjang, LPG, Medan Magnet. Abstract The effect of a gradient magnetic field on a diffusion micro flame with LPG-air flame has been systematically studied to comprehend their interaction. A non-uniform magnetic field was produced in the air gap of an electromagnet which is powered by direct current power supply and the LPG diffusion flame corresponding to various flow velocities was subjected to the non-uniform field. The influence of the operating conditions on the fundamental characteristics of the diffusion flame, such as the flame length, area and lifted distance produced in these flames have been thoroughly investigated. The flame length and lifted distance were found to be influenced and the flame area remain constant with the application of the vertically decreasing gradient magnetic field. The flame length of the flame reduced when the magnetic field increased. Similarly, The flame lift-up distance reduced when the magnetic field increased. The application of the gradient magnetic field indicates a way to induce greater attraction of flame oxidizer and also provide a means to control combustion behavior. The results of this study are discussed and suggestions for future work are provided. Keywords: Combustion, Flame, Diffusion, Lift-up, Area, Length, LPG, Magnetic Field.

1. Pendahuluan

Penelitian mengenai teknologi pembakaran terus dilakukan untuk mengembangkan pengetahuan mengenai pembakaran. Dengan pengetahuan yang diperoleh dari hasil penelitian diharapkan dapat meningkatkan efisiensi pembakaran, pengurangan emisi produk pembakaran, dan teknologi pembakaran. Efisiensi pembakaran yang meningkat dapat menjaga ketahanan energi karena dapat menghemat jumlah bahan bakar yang digunakan, di samping pencarian cadangan bahan bakar baru. Pengurangan emisi dapat membuat pembakaran semakin ramah lingkungan. Pengendalian pembakaran membuat energi semakin mudah untuk dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan. Penggunaan medan magnet sangat banyak digunakan khususnya untuk keperluan riset. Pengaruh medan magnet terhadap fenomena pembakaran telah banyak dilakukan [1-6]. Namun penelitian tersebut masih sangat terbatas dan perlu untuk dikembangkan. Penelitian mengenai efek medan magnet terhadap nyala api pertama kali dilakukan oleh Faraday [1]. Faraday menemukan bahwa nyala api akan mengalami peningkatan tingkat kecerahan dan mengalami perubahan bentuk. Efek medan magnet terhadap nyala api kemudian banyak dilakukan dan diketahui mempengaruhi flame dan jarak lift-up [26]. Menarik untuk diketahui bagaimana pengaruh medan magnet terhadap pembakaran dengan bahan bakar LPG khususnya terhadap parameter-parameter nyala api seperti tinggi flame, luas flame, stabilitas nyala, dan sebagainya.. 2. Dasar Teori

2.1.

LPG

Gambar 1. LPG

Liquified Petroleum Gas (LPG), merupakan gas hasil produksi dari

pengolahan minyak mentah (crude oil) atau dari pengolahan gas, yang komponen utamanya adalah gas propana dan butana kurang lebih 97% dan sisanya adalah gas pentana yang dicairkan. LPG diproduksi melalui proses fraksionasi, nafta reforming, atau thermal/catalyc cracking. LPG memiliki berat jenis yang lebih berat dari udara dengan perbandingan sekitar 2.01 dibandingkan dengan berat jenis udara, tekanan uap LPG cair dalam tabung sekitar 5.0 – 6.2 Kg/cm2 . LPG pada dasarnya tidak berwarna dan tidak berbau, namun LPG komersial biasanya ditambah dengan zat yang disebut etil merkaptan untuk memberikan bau yang khas dengan tujuan untuk keselamatan, supaya apabila ada kebocoran gas mudah diketahui dengan cepat. LPG berwujud uap pada suhu dan tekanan kamar tetapi dapat dicairkan dengan mengkompresinya dengan tekanan tertentu. Bila LPG dicairkan, volume menjadi turun. LPG komersial terdiri dari campuran propana dan butana dengan perbandingan sekitar 30:70 (rasio perkiraan massa) 2.2 Nyala Api Nyala api adalah penyebaran sendiri secara terus menerus yang dibatasi oleh daerah pembakaran dengan kecepatan subsonic (di bawah kecepatan suara), atau dengan kata lain nyala api (flame) merupakan gelombang panas yang terjadi akibat reaksi kimia eksotermis yang cepat. Terdapat dua klasifikasi utama dari nyala api yaitu nyala api premix (premixed flame) dan nyala api difusi (diffusion flame) . Nyala api premix (premixed flame) adalah jenis di mana bahan bakar dan udara bercampur sebelum terjadinya proses pembakaran. Nyala api difusi timbul sewaktu udara berdifusi ke bahan bakar di dalam nyala api (flame). Diffusion flame atau nyala api difusi sering didefinisikan sebagai kebalikan dari nyala premix, dimana pada nyala api difusi ini bahan bakar dan udara bereaksi pada saat proses pembakaran tanpa di campur terlebih dahulu. Contoh yang paling gampang adalah nyala api pada lilin seperti diperlihatkan pada gambar yang merupakan struktur nyala, proses fisika, proses kimia dan gambar foto dari nyala lilin.

bahan bakar alam misalnya digunakan pada industri pembuatan gelas. Untuk aliran laminar dan premix, keduanya memiliki proses fisik yang aktif dan kebanyakan teori untuk nyala turbulen dianalisa melalui struktur nyala laminar terlebih dahulu. Gambar 2. Proses kimia dan fisika nyala api pada lilin [21]

Perbedaan visual yang paling nyata antara nyala api difusi dan nyala api premix seperti pada gambar dimana pada gambar adalah nyala api difusi dengan komposisi warna kuning kemerahan dan pada gambar adalah nyala api premix dengan komposisi warna hijau kebiruan.

2.3. Stabilitas Nyala Salah satu kriteria yang sangat penting dalam mendesain burner gas adalah menghindari terjadinya flashback atau lift-off. Kedua kriteria nyala ini merupakan nyala yang tidak stabil. Selain itu juga dapat terjadi blowoff atau nyala api padam yang terjadi apabila kecepatan bahan bakar jauh lebih besar dari kecepatan nyala atau adanya ganguan fisik dari luar. Selain itu juga apabila ada benda penghalang di atas burner maka fenomena liftup yaitu nyala api yang terangkat dapat terjadi dan reattachment yang merupakan proses kebalikan dari lift-up yaitu pangkal nyala api dari benda penghalang kembali ke ujung burner. 2.4. Teori Dasar Pembakaran

Gambar 3. Nyala api difusi dan premix [21]

Nyala api premix (premixed flame) dapat distabilkan di antara batasan dari aliran gas. Pada saat nilai aliran gas mencapai nilai batas maksimum, maka nyala api dapat berpindah tidak menempel pada burner atau lift-off dan apabila gas di alirkan melewati nilai batas maksimum maka nyala api bisa juga padam atau blow-off. sebaliknya bila aliran gas mencapai batas nilai minimum maka akan terjadi flashback. Premixed Flame atau nyala api premix adalah nyala api dengan bahan bakar dan udara yang tercampur sempurna terlebih dahulu kemudian terjadi reaksi pembakaran yang dapat juga didefinisikan sebagai keadaan kesetimbangan dari temperatur nyala adiabatik dan kecepatan nyala. Nyala api ini dipakai pada banyak area seperti pada kompor di rumah tangga, untuk komersil, industri dan penelitian seperti pada bunsen burner. Nyala api premix dapat dikatagorikan menjadi laminar premix flame dan turbulent premix flame. Nyala api laminar, premixed dengan

Gambar 4. Segitiga api [22]

Pembakaran adalah proses atau reaksi kimia antara bahan bakar dan oksidator yang sangat cepat antara bahan bakar (fuel) dan oksidator dengan menimbulkan nyala dan panas. Bahan bakar merupakan segala substansi yang melepaskan panas ketika dioksidasi dan secara umum mengandung unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H), oksigen (O), nitrogen (N), dan sulfur (S). Sedangkan oksidator adalah segala substansi yang mengandung oksigen (misalnya udara) yang akan bereaksi dengan bahan bakar.Proses pembakaran dapat terjadi jika terdapat tiga komponen yang bereaksi yaitu bahan bakar,

oksidan (oksigen) dan sumber nyala (tekanan, panas dan lainnya). Reaksi pembakaran menghasilkan energi panas yang diambil oleh lingkungan sehingga disebut sebagai proses oksidasi eksotermis. Oksigen yang dibutuhkan untuk proses pembakaran diperoleh dari udara kering, di mana udara kering terdiri dari 21% oksigen dan 78% nitrogen, sehingga reaksi stoikiometrik pembakaran hidrokarbon murni CmHn dapat ditulis dengan persamaan :

2.5. Elektromagnet

3. Metodologi Penelitian Dalam penelitian ini beberapa tahapan dilakukan untuk menyelesaikan penelitian ini. Tahapan yang pertama adalah tahap studi literatur dari beberapa referensi seperti buku, jurnal, dan lain-lain. Tahapan yang berikutnya adalah perancangan dan persiapan alat penelitian dari tabung bahan bakar LPG sampai ke coaxial burner, kalibrasi alat ukur dan juga pengaturan alat fotografi untuk dokumentasi fenomena pembakaran. Setelah itu, dilakukan pengambilan data dan dokumentasi yang yang kemudian dapat dianalisis. Berikut merupakan diagram alur penelitian.

Gambar 5. Ilustrasi medan magnet [2]

Magnet merupakan benda yang memiliki medan magnet. Magnet memiliki dua kutub yaitu utara dan selatan. Magnet dapat menarik benda logam dan kutub magnet yang berlawanan dan menolak kutub yang sama. Terdapat dua jenis magnet yaitu magnet alami dan magnet buatan. Magnet alami merupakan magnet yang ditemukan dengan kondisi memiliki medan magnet. Sedangkan magnet buatan adalah magnet yang dibuat dengan berbagai cara. Salah satu cara membuat magnet buatan adalah dengan electromagnet, yaitu magnet yang dibangkitkan oleh arus listrik. Elektromagnet dibuat dengan membuat lilitan pada bahan ferromagnetik seperti baja. Satuan intensitas magnet adalah Tesla. Persamaan berikut menunjukkan hubungan intensitas medan magnet terhadap parameter yang mempengaruhi [2]. Intensitas medan magnet dapat divariasikan dengan memvariasikan arus listrik sementara jumlah lilitan tetap.

Gambar 6. Alur penelitian

3.1. Perancangan dan Setup Alat Eksperimen Gambar di bawah menunjukan eksperimen setup untuk pengambilan data fenomena pengaruh tinggi lift-up, panjang, dan luas flame akibat variasi medan magnet dengan menggunakan kamera. Bahan bakar yang bersumber dari tabung LPG 3 kg dengan menggunakan regulator di alirkan melalui selang yang diberikan needle valve ke Rotameter yang berfungsi untuk mengukur aliran bahan bakar dan udara yang dilengkapi dengan blower udara. Dari rotameter bahan bakar dan udara yang sudah diatur debitnya

dialirkan ke burner. Di samping itu, burner diatur di kumparan elektromagnet. Fenomena yang terjadi di dokumentasikan dengan kamera.

dengan blower udara serta pengatur aliran udara. Besarnya aliran udara ditunjukkan dengan ketinggian pelampung pada tabung kaca penunjuk debit aliran. Untuk menentukan hubungan antara tinggi pelampung dan debit aliran udara perlu dilakukan penyetaraan alat ukur atau kalibrasi. Penyetaraan dilakukan dengan membandingkan tinggi pelampung yang ditunjuk rotameter dengan laju aliran udara yang terukur melalui Wet Gas Meter Model WE-1.5A produksi Shinagawa keisokki Seisakusho CO. LTD. Gambar 8 menunjukkan data hasil penyetaraan alat ukur aliran udara rotameter untuk pengukuran debit aliran udara. Tabel berikut merupakan hasil kalibrasi skala rotameter terhadap laju aliran udara dalam cc/min. Skala rotameter (cm) -2 -1 -0,5 0 0,5 1

Gambar 7. Rancangan eksperimen

3.2. Kalibrasi Alat Ukur Aliran Udara

Laju aliran (cc/min) 0 100,8 518,1 935,4 1352,7 1770

3.3. Kalibrasi Elektromagnet

Gambar 8. Hasil Kalibrasi Alat Ukur Laju Aliran Udara

Pengaturan laju aliran udara menuju burner menggunakan alat ukur rotameter : Flame Propagation & Stability Unit, P.A. Hilton LTD. C551 seperti yang terlihat pada gambar di bawah. Alat ukur rotameter ini dilengkapi

Gambar 9. Hasil Kalibrasi intensitas medan magnet pada elektromagnet

Untuk menentukan hubungan antara arus listrik dan intensitas medan magnet pada tiap posisi, perlu dilakukan penyetaraan alat ukur

atau kalibrasi. Penyetaraan dilakukan dengan membandingkan arus listrik yang ditunjuk multimeter dengan intensitas medan magnet yang terukur melalui Teslameter. Gambar 3.12 menunjukkan data hasil pengukuran intensitas medan magnet di sekitar elektromagnet.

image processing. Software yang digunakan ialah imageJ. Data visual yang diperoleh dari eksperimen diolah untuk memperoleh data tinggi flame, luas flame dan jarak lift-up. Langkah-langkah untuk melakukan pengukuran yaitu melakukan kalibrasi pixel terhadap panjang objek acuan, kemudian membuat garis sepanjang jarak dan seluas area yang akan diukur. Kemudian hasil pengukuran dapat diperoleh.

3.4. Desain Burner

4. Hasil dan Diskusi Setelah melakukan serangkaian eksperimen untuk meneliti pengaruh medan magnet terhadap karakteristik nyala difusi LPG maka didapatkan data hasil eksperimen yang kemudian diolah menggunakan software image processing, disajikan dalam grafik dan dianalisis pada bab 4 ini. Pengolahan data dan analisis terhadap hasil pengolahan data terfokus pada beberapa tinjauan utama, antara lain tinggi flame, luas flame, dan jarak lift-up untuk berbagai variasi laju aliran udara, LPG dan intensitas medan magnet. Variasi laju aliran LPG yang digunakan yaitu 35, 45, 65, 75, dan 85 cc/min. Sedangangkan variasi laju aliran udara yang digunakan yaitu 0, 100,8, 518,1, 935,4, 1352,7, dan 1770 cc/min. Variasi intensitas medan magnet yang digunakan yaitu 0, 96, 144, 192, dan 240 mT.

Gambar 10. Desain Coaxial Burner

Burner yang dipakai adalah coaxial burner dengan tabung burner yang terbuat dari aluminum dengan diameter dalam 4 mm dan diameter luar 10 mm. Penggunaan material aluminum bertujuan untuk menghindari pengaruh medan magnet terhadap burner yang dapat mengakibatkan gaya tarikan pada burner. Burner yang digunakan dapat dilihat pada gambar 10.

4.1.Fenomena Lift-up Tanpa Medan Magnet

3.5. Pengolahan Data

Gambar 11. Pengolahan data menggunakan image processing software

Gambar Pengolahan

11 data

menunjukkan proses menggunakan software

Gambar 12. Grafik jarak lift-up tanpa medan magnet

Gambar 12 menunjukkan hasil pengukuran terhadap jarak lift-up tanpa pengaruh dari medan magnet. Pada laju aliran udara 935

cc/min fenomena lift-up mulai terjadi. Jarak lift-up yang terjadi pada laju aliran bahan bakar 35 cc/min adalah 32,15 mmm. Kemudian dilakukan penambahan laju aliran sebanyak 10 cc/min hingga mencapai 85 cc/min. Terlihat seiring dengan penambahan laju aliran bahan bakar, jarak lift-up mengalami kenaikan hingga 46 milimeter dari mulut burner pada laju aliran 85 cc/min. Kenaikan jarak lift-up setiap penambahan laju aliran bahan bakar sebesar 10cc/min bervariasi antara 1 sampai 6. Kenaikan tertinggi terjadi pada laju aliran bahan bakar 75 cc/min yaitu sebesar 5 mm. Sedangkan kenaikan jarak liftup terkecil terjadi pada laju aliran bahan bakar 55cc/min yaitu sebesar 1 mm. Pada laju aliran udara 1353 cc/min fenomena lift-up terjadi hanya pada laju aliran bahan bakar 55, 65, 75, dan 85 cc/min. Jarak lift-up yang terjadi pada laju aliran bahan bakar 55 cc/min adalah 39,74 milimeter. Kemudian dilakukan penambahan laju aliran sebanyak 10 cc/min hingga mencapai 85 cc/min. Terlihat seiring dengan penambahan laju aliran bahan bakar, jarak lift-up mengalami fluktuasi. Hal ini terjadi karena nyala api hampir mendekati blow-off. Kenaikan jarak lift-up terjadi pada laju aliran bahan bakar 75 cc/min sedangkan pada laju aliran bahan bakar yang lain, jarak lift-up mengalami penurunan. Jarak lift-up tertinggi terjadi pada laju aliran bahan bakar 75 cc/min yaitu sebesar 44,35 milimeter. Sedangkan jarak lift-up terendah terjadi pada laju aliran bahan bakar 65cc/min yaitu sebesar 39,76 milimeter.

4.2.Pengaruh Medan Magnet Terhadap Fenomena Lift-up

Gambar 13. Grafik jarak lift-up terhadap intensitas medan magnet pada laju aliran udara 935 cc/min

Gambar 13 menunjukkan grafik hasil pengukuran terhadap jarak lift-up dengan pengaruh dari medan magnet pada laju aliran udara 935 cc/min dimana fenomena lift-up mulai terjadi. Jarak lift-up yang terjadi pada laju aliran bahan bakar 35 cc/min adalah 32,15 mm pada kondisi tanpa medan magnet. Kemudian dilakukan peningkatan intensitas medan magnet hingga 240 mT. Terlihat seiring dengan penambahan intensitas medan magnet, jarak lift-up mengalami penurunan hingga 5,1 milimeter dari mulut burner pada intensitas medan magnet 240 mT. Pada laju aliran LPG 35 cc/min ini terlihat jarak lift-up terus menurun seiring dengan penambahan intensitas medan magnet.

Gambar 14. Grafik jarak lift-up terhadap intensitas medan magnet pada laju aliran udara 1353 cc/min

Gambar 14 merupakan grafik hasil pengukuran terhadap jarak lift-up dengan pengaruh dari medan magnet pada laju aliran udara 1353 cc/min dimana fenomena lift-up terjadi hanya pada laju aliran LPG sebesar 55, 65, 75,dan 85 cc/min. Terlihat pada gambar 4.3, pengaruh medan magnet tidak seperti pada laju aliran udara 935,4 cc/min yang mana jarak lift-up berkurang seiring dengan penambahan intensitas medan magnet. Pada laju aliran udara 1353 cc/min ini jarak lift-up tidak terlihat pengaruhnya terhadap variasi intensitas medan magnet. Hal ini terjadi karena laju aliran udara 1353 cc/min nyala api tidak stabil dan cenderung untuk blow-off. Sehingga pengaruh variasi medan magnet terhadap jarak lift-up kurang terlihat. 4.3.Tinggi Nyala Api Tanpa Medan Magnet

api mengalami lift-up, tinggi flame mengalami penurunan. Kemudian dilakukan penambahan laju aliran udara menjadi 1352,7 cc/min yang mengakibatkan tinggi flame naik. Kenaikan tinggi flame pada saat penambahan laju aliran udara terjadi pada saat kondisi lift-up. Kondisi serupa terjadi ketika pengujian dengan menggunakan laju aliran LPG 45, 55, 65, 75, dan 85 cc/min dimana penambahan laju aliran udara mengakibatkan penurunan tinggi flame. Namun, pada saat laju aliran udara mencapai 1770 cc/min tinggi flame akan bertambah. Hal ini terjadi karena pada laju aliran udara 1770 cc/min nyala api mendekati blow-off. Tidak semua data untuk laju aliran udara 1770 cc/min dapat diambil karena pada laju aliran LPG 35, 45, dan 55 cc/min terjadi blow-off karena suplai udara terlalu besar. Sehingga data yang diperoleh yaitu untuk laju aliran LPG 65, 75, dan 85 cc/min. 4.4.Pengaruh Medan Magnet Terhadap Tinggi Nyala Api

Gambar 15. Grafik tinggi flame terhadap laju aliran udara tanpa medan magnet

Gambar 15 menunjukkan grafik hasil pengukuran terhadap tinggi flame tanpa pengaruh dari medan magnet pada berbagai variasi laju aliran udara dan LPG. Tinggi flame yang terjadi pada laju aliran bahan bakar 35 cc/min adalah 53,8 milimeter pada kondisi tanpa aliran udara coaxial. Kemudian dilakukan peningkatan laju aliran udara hingga 1770 cc/min. Terlihat seiring dengan penambahan laju aliran udara, tinggi flame mengalami penurunan hingga 46,9 milimeter pada laju aliran udara sebesar 518,1 cc/min. Pada laju aliran udara 935,4 cc/min ini nyala

Gambar 16. Grafik tinggi flame terhadap intensitas medan magnet pada laju aliran LPG 35 cc/min






Gambar 16 sampai 21 menunjukkan grafik hasil pengukuran terhadap tinggi flame dengan pengaruh dari medan magnet pada laju aliran LPG 35, 45, 65 75, dan 85 cc/min. Tinggi flame yang terjadi pada laju aliran bahan bakar 35 cc/min ini adalah 53,8 milimeter pada kondisi tanpa medan magnet dan tanpa aliran udara. Kemudian dilakukan peningkatan intensitas medan magnet hingga 240 mT. Terlihat seiring dengan penambahan intensitas medan magnet, tinggi flame mengalami penurunan hingga 44,08 milimeter pada intensitas medan magnet 240 mT. Hal serupa juga terjadi untuk variasi laju aliran LPG 45, 55, 65, 75 dan 85. Penurunan tinggi flame akibat penambahan intiensitas medan magnet juga terjadi

pada laju aliran udara 100,8, 518,1, 935,4 dan 1352,7 cc/min. Pada beberapa laju aliran LPG, penurunan tinggi flame tidak terlihat pada laju aliran udara 935,4 dan 1352,7 cc/min karena pada laju aliran ini terjadi fenomena lift-up. Apabila laju aliran udara terus ditambah, nyala api akan mengalami blow-off

4.5. Luas Nyala Api Tanpa Pengaruh Medan Magnet

Kondisi serupa terjadi ketika pengujian dengan menggunakan laju aliran LPG 45, 55, 65, 75, dan 85 cc/min dimana penambahan laju aliran udara mengakibatkan penurunan luas flame. Sedangkan penambahan laju aliran LPG akan menambah luas flame. Untuk laju aliran udara 1770 cc/min nyala api mengalami blow-off sehingga data luas flame tidak dapat diambil.

4.6. Pengaruh Medan Magnet Terhadap Luas Nyala Api

Gambar 22. Grafik luas flame terhadap laju aliran udara tanpa medan magnet

Gambar 22 menunjukkan grafik hasil pengukuran terhadap luas flame tanpa pengaruh dari medan magnet pada berbagai variasi laju aliran udara dan LPG. luas flame yang terjadi pada laju aliran bahan bakar 35 cc/min adalah 371,73 milimeter persegi pada kondisi tanpa aliran udara coaxial. Kemudian dilakukan peningkatan laju aliran udara hingga 1770 cc/min. Terlihat seiring dengan penambahan laju aliran udara, luas flame mengalami penurunan hingga 147,72 milimeter persegi pada laju aliran udara sebesar 935,4 cc/min. Pada laju aliran udara 935,4 cc/min ini nyala api mengalami lift-up. Kemudian dilakukan penambahan laju aliran udara menjadi 1352,7 cc/min yang mengakibatkan luas flame berkurang. Kemudian dilakukan penambahan laju aliran udara menjadi 1770 cc/min yang mana mengakibatkan nyala api mengalami blow-off karena suplai udara terlalu banyak dibandingkan dengan laju aliran bahan bakar.

Gambar 23. Grafik luas flame terhadap intensitas medan magnet pada laju aliran LPG 35 cc/min






Gambar 23 sampai 28 menunjukkan grafik hasil pengukuran terhadap luas flame dengan pengaruh dari medan magnet pada laju aliran LPG 35, 45, 55, 65, 75, dan 85 cc/min. Luas flame yang terjadi pada laju aliran bahan bakar 35 cc/min ini adalah 371,73 milimeter persegi pada kondisi tanpa medan magnet dan tanpa aliran udara. Kemudian dilakukan peningkatan intensitas medan magnet hingga 240 mT. Terlihat seiring dengan penambahan intensitas medan magnet, luas flame mengalami fluktuasi setiap mengalami penambahan intensitas medan magnet hingga 240 mT. Fluktuasi luas flame ketika penambahan intiensitas medan magnet juga terjadi pada laju aliran udara 100,8, 518,1, dan 935,4 cc/min. Nyala api mengalami blow-off pada laju aliran udara 1352,7 dan 1770 cc/min sehingga tidak dapat dilakukan pengambilan data luas flame. Pada laju aliran LPG 35 cc/min, fluktuasi luas flame juga terjadi pada laju aliran udara 935,4 cc/min yaitu pada saat terjadi fenomena lift-up. Hal serupa juga terjadi pada laju aliran LPG sebesar 45, 55, 65, 75, dan 85 cc/min. Fluktuasi luas flame saat diberikan penambahan intensitas medan magnet mendekati nilai yang sama. Sehingga dapat dikatakan bahwa luas flame tidak terpengaruh oleh medan magnet.

5. Kesimpulan

[8]

Dari keseluruhan penelitian mengenai pengaruh medan magnet terhadap nyala api difusi LPG ini didapatkan beberapa kesimpulan sebagai berikut : •

•

•

•

Peningkatan laju aliran LPG akan meningkatkan tinggi nyala api dan luas nyala api. Namun peningkatan laju aliran udara akan mengurangi luas nyala api dan tinggi nyala api. Penambahan laju aliran udara dapat mengakibatkan terjadinya fenomena lift-up dan laju aliran udara yang berlebih dapat menyebabkan blow-off Tinggi nyala api dan jarak lift-up akan berkurang seiring dengan peningkatan intensitas medan magnet. Luas nyala api cenderung tetap seiring dengan perubahan intensitas medan magnet DAFTAR PUSTAKA

[1]

[2] [3] [4]

[5]

[6] [7]

M. Faraday, “ On the Diamagnetic Conditions of Flame and Gases”, The London, Edinburgh and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science, Series 3, Vol. 31, No. 210, December 1847, pp.401-421. Swaminathan. Effects of Magnetic Field on Micro Flames. Thesis. 2005. Wakayama, Nobuko. Magnetic Promotion of Combustion in Diffusion Flames. 1996. Physica B 216 403 405. Wakayama, Nobuko. Magnetic Support of Combustion in Diffusion Flames under Microgravity. 1996. Combustion and Flame 107: 187-192. Wakayama, Nobuko. Magnetic Acceleration and Deceleration of O2 Gas Streams Injected Into Air. 1995. IEEE Transactions on Magnetic Vol. Mag 31, No 1. Gillard. Effects of a Magnetic Field on the Stabilization of a Lifted Diffusion Flame. 2009. European Combustion Meeting. Air & Gas Industries: Properties using Metric Unit. (n.d.). 10 Desember 2013.

[9] [10] [11]

[12] [13]

[14] [15] [16]

[17]

[18] [19]

[20]

[21]

http://www.airgas.com.au/info/fuel_gas_pro perties.php F.E Mahalawy, Fundamentals and technology of combustion, Elsevier,2002 S.R. Turns, An introduction to combustion – concepts and applications, McGraw Hill,2000 M.A. Liberman, Introduction to physics and chemistry of combustionExplosion,flame,detonation, Springer,2008 Cengel. Yunus A, Boles. Michael, Thermodynamics and Engineering Approach, Third Edition, Mcgraw-hill, International Edition,1998 Mishra D.P. , Experimental studies of flame stability limits of CNG-Air Premixed flame, Energy and conversion & management, 2006 Kurdyumov V. et all, Experimental and numerical study of premixed flame flashback, proceeding of the combustion institute, 2006 Caturwati, Ni Ketut. Fenomena Nyala Terangkat Pada Pembakaran Difusi Gas Propana Lawn C.J., Lifted flames on fuel jets in coflowing air,progress in energy and combustion science,2009 Chen R.H, Li Z. Phuoc T.X., Propagation and stability characteristics of laminar lifted diffusion flame base, combustion and flame, 2012 Shanbhogue S.J., Husain S., Lieuwen T. Lean blow-off of bluff body stabilized flames: scaling and dynamics, progress in energy and combustion science, 2008 Chaudhuri S. et all, Blowoff dynamics of bluff body stabilized turbulent premixed flames, combustion and flame, 2009 Lee J., Chung S.H., Characteristics of reattachment and blowout of laminar lifted flames ini partially premixed propane jets, The combustion institute, 2001 Alif, Hartono Hamdan. (2008). Korelasi panjang nyala api lift-up pada pembakaran non difusi gas propana. Tesis Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. Randonuwu, Irvan. (2012). Kajian Eksperimental Fenomena Reattachment Flame Sebagai Dasar Pencegahan Flashbackflame pada Bunsen Burner dengan Bahan Bakar LPG. Tesis Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia.

[22] Pinem, Mekro Permana. (2014). Studi Eksperimental Pengaruh Swirling Intensity Terhadap Efisiensi Termal RFM Swirl Burner. Tesis Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Indonesia. [23] Kuo, Kenneth Kuan-Yun. (1986). Principle of combustion. John Wiley & Sons. [24] Glassman, I. (1996). Combustion. New York: Academic Press. [25] Sumber : Drysdale, Dougal, An Introduction To Fire Dynamics, John Willey & Sons, England, 1998 [26] Dhiputra et all, Ring temperature effect on propane flame lift-up, quality in research UI, 2007 [27] Mahandari, C.P., Flame lift-up phenomenon on premixed combustion of propane, desertasi, 2010 [28] Pertamina – komposisi LPG 3 kg sesuai spesifikasi dan standar keselamatan

[29] Ueno, Shoogo. Effects of Magnetic Fields on Flames and Gas Flow. 1987. IEEE Transactions on Magnetic Vol. Mag 23, No 5. [30] Ueno, Shoogo. Combustion Process under Strong DC Magnetic Fields. 1985. IEEE Transactions on Magnetic Vol. Mag 21, No 5. [31] Baker, John. A study of the Characteristics of Slotted Laminar Jet Diffusion Flames in the Presence of Non-Uniform Magnetic Fields. [32] Yamada, Eisuke. Experimental and Numerical Analysis of Magnetic Effect on OH Radical Distribution in a HydrogenOxygen Diffusion Flame. Combustion and Flame 135 (2003) 365–379.

ANALISIS PENGARUH VARIASI MEDAN MAGNET TERHADAP KARAKTERISTIK NYALA API DIFUSI BAHAN BAKAR LPG

Recommend Documents