ME091329 - SKRIPSI D t off Marine M i Engineering E i i Dept.
Dimas bagas prakoso 4207100047 1
LATAR BELAKANG Memanfaatan gas buang dari f b d mesin diesel d l untuk dijadikan energi tambahan, energi tambahan yang dihasilkan disebabkan oleh pengurangan tahanan gesek pada lambung kapal apa o oleh e bubb bubble (gelembung) yang e (ge e bu g) ya g dihasilkan dari gas buang main engine yang disemprotkan ke lambung kapal
2
Aplikasi bubble injector Pada tahun 2001 The Shipbuilding Research Association mencoba bereksperimen menggunakan bubble pada kapal SEIN‐MARU dan k b bbl d k l SEIN MARU d NMRI, tahanan gesek yang berhasil tereduksi berkisar antara 5 % percobaan tersebut berkisar antara 5 %, percobaan tersebut merupakan eksperimen pertama kali didunia aplikasi bubble dengan menggunakan kapal p g gg p berukuran besar.
3
4
Peletakan bubble injector di kapal
5
PERUMUSAN MASALAH Dari uraian diatas, maka permasalahan yang akan dibahas adalah : • Bagaimana merancang penambahan
properti outlet pada gas buang engine untuk memfokuskan aliran bubble sehingga gg dapat menambah gaya dorong dan efek turbulensi. 6
BATASAN MASALAH Pembanding antara tekanan yang
dihasilkan oleh gas buang engine dengan memvariasikan bukaan katup yang akan ditransmisikan ke towing tank,ukuran selang dan b bentuk properties outlet yang k i l digunakan. 7
TUJUAN Tujuan dari penulisan skripsi ini, adalah : Tujuan dari penulisan skripsi ini adalah : Untuk mencari bentuk properti outlet yang
paling sesuai untuk menambah gaya dorong yang dihasilkan oleh gas buang engine dan mengurangi kemungkinan terjadinya aliran turbulen. Menganalisa tekanan akibat gas buang engine dengan eksperimen untuk mengurangi tahanan gesek pada lambung kapal. h k d l b k l 8
MANFAAT Mengetahui perbandingan tekanan akibat
gas buang dengan kajian eksperimen. Untuk optimalisasi daya dorong kapal
dengan cara menambah dan memvariasikan d b h d i ik bentuk property outlet pada gas buang engine. engine
9
M t d l iP b Metodologi Percobaan
10
11
Desain kanopi Desain kanopi 1. Pipa setengah lingkaran yang dilubangi bagian atasnya.
2. Pipa yang ditambah sayap disampingnya.
12
3. Pipa dengan ujungnya berbentuk sudut 30º
4. Pipa dengan ujungnya berbentuk sudut 45º
13
5. Pipa dengan ujungnya berbentuk sudut 60º
14
Keterangan gambar pipa y
15
Tabel variasi bukaan katup
16
Al l di k Alat – alat yang digunakan
Mesin diesel Tachometer. Pressure gauge Current meter Pipa Y ukuran 1 dim menyesuaikan ukuran knalpot mesin. Selang anti panas dengan ukuran : 1 dim ¾ dim
Valve menyesuaikan ukuran pipa Y Towing tank untuk melihat aliran fluida Properties outlet 17
Hasil eksperimen Hasil eksperimen Percobaan tekanan pressure gauge menggunakan kompressor Variasi
1
2
3
4
Tekana
0.12
0.1
0.08
0.11
5
6
0.14 0.15
7
8
Variasi
1
2
3
4
5
6
7
8
0.14
0.16
Tekanan
0.19
0.18
0.16
0.19
0.22
0.21
0.23
0.23
0.19
0.19
0.17
0.2
0.23
0.22
0.24
0.24
0
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
0.01
n awal
Tekana
awal
0.1
0.11
0.09
0.12
0.15 0.16
0.16
0.18
n akhir
ΔP
Percobaan tekanan pressure gauge gg g p menggunakan engine tanpa ditransmisikan ke dalam towing tank
Tekanan akhir
0.02
0.01
0.01
0.01
0.01 0.01
0.02
0.02
ΔP
18
Percobaan menggunakan gas buang engine dengan ditransmisikan ke dalam towing tank percobaan dengan selang diameter 1 dim b d l di t di dan RPM 750 Variasi
1
2
3
4
Tekana
0.23
0.21
0.17
0.23
5
6
0.21 0.21
7
8
Variasi
1
2
3
4
5
6
7
8
0.22
0.21
Tekana
0.21
0.19
0.16
0.2
0.2
0.22
0.21
0.2
0.2
0.17
0.17
0.23
0.22
0.2
0.23
0.22
0.01
0.02
0.01
0.03
0.02 0.02
0.02
0.02
n awal
Tekana
n awal
0.2
0.2
0.18
0.21
0.23 0.22
0.24
0.22
n akhir
ΔP
percobaan dengan selang diameter b d l di t 1 dim dan RPM 650
Tekana n akhir
0.03
0.01
0.01
0.02
0.02 0.01
0.02
0.01
ΔP
19
percobaan dengan selang diameter 3/4 dim percobaan dengan selang diameter 1 dim dan RPM 650 dan RPM 750 Variasi
1
2
3
4
Tekana
0.21
0.19
0.17
0.25
5
6
0.25 0.25
7
8
Variasi
1
2
3
4
5
6
7
8
0.27
0.26
Tekanan
0.2
0.19
0.16
0.21
0.22
0.2
0.22
0.22
02 0.2
0 18 0.18
0 17 0.17
02 0.2
0 21 0.21
02 0.2
02 0.2
0 23 0.23
0
0.01
0.01
0.01
0.01
0
0.02
0.01
n awal a al
Tekana
a al awal
02 0.2
0 19 0.19
0 17 0.17
0 27 0.27
0 25 0.26 0.25 0 26
0 28 0.28
0 27 0.27
n akhir
ΔP
Tekanan akhir
0.01
0
0
0.02
0
0.01
0.01
0.01
ΔP
20
A li fik Analisa grafik Analisa Grafik Hasil Percobaan tekanan pressure gauge menggunakan kompressor
Pada percobaan dengan menggunakan tekanan yang dihasilkan oleh gas buang dari compressor terlihat bahwa semakin kecil variasi yang digunakan untuk membuka katup semakin besar t k tekanan yang keluar k l k udara ke d b b bebas, begitu juga sebaliknya. hal ini dikarenkan fluida selalu memberikan tekanan ke semua arah,maka semakin kecil luas penampang semakin besar tekanan yang dihasilkan. Sesuai dengan hokum pascal yaitu P = F/A. F/A 21
Analisa Grafik Hasil Percobaan tekanan pressure gauge menggunakan gas buang engine tanpa mentransmisikan ke towing tank Pada percobaan menggunakan gas buang engine tanpa ditransmisikan ke towing tank terlihat bahwa tekan cenderung stabil, walaupun pada variasi 3, tekanan menjadi turun dikarenakan kedua katup sama – sama dibuka dib k penuh, h akan k tetapii pada variasi – variasi lainnya tekanan cenderung stabil. Percobaan ini dilakukan agar diketahui performa engine yang akan digunakan.Selain itu terlihat bahwa nilai pada tabel cenderung stabil.
22
Analisa Grafik Hasil Percobaan selang diameter 1 dim dan RPM 750,650 Grafik dengan selang diameter 1 G fik percobaan b d l di t dim dan RPM 750 Pada percobaan menggunakn selang l b di berdiameter t 1 dim di d dan rpm 750 terlihat bahwa nilai tekanan pada variasi bukaan katup p 1, yyaitu katup p 1 dibuka penuh dan katup 2 ditutup penuh mempunyai nilai paling besar sehingga pada variasi ini paling baik sebagai energi tambahan dan aliran yang keluar sangat kecil kemungkinan menimbulkan aliran turbulen.
23
Grafik percobaan dengan selang diameter 1 dim dan RPM 650 Pada percobaan dengan menggunakan diameter pipa 1 dim tekanan yang dihasilkan oleh gas buang dari engine hampir sama dengan tekanan yang dihasilkan dengan menggunakan selang dengan diameter ¾ hal ini disebabkan karena luas permukaan dari selang tersebut lebih besar sehingga tekanan yang dihasilkan sangat kecil hal ini dikarenakan fluida selalu memberikan tekanan ke semua arah,maka semakin kecil luas penampang semakin besar tekanan yang dihasilkan. 24
Analisa Grafik Hasil Percobaan selang diameter 3/4 dim dan RPM 750,650 Grafik percobaan dengan selang diameter 3/4 dim dan RPM 750
Grafik percobaan dengan selang diameter 3/4 dim dan RPM 650
25
Pada grafik percobaan menggunakan selang dengan diameter 3/4 tekanan tertinggi mencapai 0.28 pada variasi 7 dimana katup 1 ditutup penuh dan katup 2 ditutup 45 derajat, hal ini dikarenakan penyempitan selang dibanding percobaan menggunakan selang berdiameter 1 dim, walaupun memiliki energi tambahan yang cukup tinggi akan tetapi aliran yang dihasilkan oleh gas buang menjadi turbulen, Dan pada variasi ini berpotensi bahaya pada diesel jika dioperasikan secara terus menerus engine menjadi lebih panas
26
Analisa Hasil Percobaan Untuk Mengetahui Aliran Fluida Udara Dengan Pengoperasian Towing Tank dan variasi kanopi percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.1
Tabel percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.1 No
Katup Air
Katup Buang
Va
Va (Dengan kanopi)
1
90˚
0˚
108
131
2
90˚
45˚
111
34
3
90˚
90˚
29
96
4
45˚ 45
00˚
37
87
5
45˚
45˚
45
120
6
45˚
90˚
32
56
7
0˚
45˚
0
0
8
0˚
90˚
0
0
27
Grafik percobaan selang 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.1 Dari tabel dan grafik diatas dapat disimpulkan bahwa jika kita mengoperasikan towing tank sebagai aliran tambahan, sangat berpengaruh terhadap aliran fluida udara apabila menggunakan variasi kanopi ini, hal ini disebabkan karena aliran fluida air towing tank yang konstan. Karakteristik properties outlet yang dilubangi bagian atasnya menyebabkan banyak gelembung yang terbuang ke atas melaui lubang – lubangnya menyebabkan alirannya tidak fokus dan banyak terbuang di antara sambungan selang dengan pipa properties outlet.
28
Percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.2 Tabel dengan selang T b l percobaan b d l diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.2 No
Katup Air
Katup Buang
Va
Va (Dengan kanopi)
1
90˚
0˚
110
146
2
90˚
45˚
76
88
3
90˚
90˚
34
96
4
45˚
0˚
128
53
5
45˚
45˚
90
118
6
45˚
90˚
45
97
7
0˚
45˚
0
0
8
00˚
90˚ 90
0
0
29
Grafik percobaan selang 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.2 Pada tabel dan grafik diatas Perbandingan Va tanpa kanopi dengan Va dengan kanopi sangat signifikan, hal ini disebabkan selang tersebut memiliki diameter lebih kecil sehingga aliran lebih terfokus. Dengan menggunakan properties outlet bersayap ini, aliran yang semula l terbuang b melalui l l i samping i – samping pipa sedikit lebih terfokus, seperti terlihat dalam tabel bahwa hampir p semua variasi bukaan katupp menghasilkan kecepatan aliran yang lebih besar jika menggunakan properties outlet ini.
30
Percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.3 ppercobaan dengan g selang g diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.3 No
Katup Air
Katup Buang
Va
Va (Dengan kanopi)
1
90˚
0˚
127
146
2
90˚
45˚
115
124
3
90˚
90˚
97
61
4
45˚
0˚
132
141
5
45˚
45˚
70
138
6
45˚
90˚
62
51
7
0˚
45˚
0
0
8
0˚
90˚
0
0
31
Grafik percobaan selang 1 dim menggunakan properties outlet no.3 Pada percobaan menggunakan properties outlet no.3, yaitu pipa yang ujungnya membentuk sudut 30º aliran yang keluar lebih baik dari properties outlet 1 dan 2, karena pipa yang digunakan berbentuk lingkaran penuh dan hanya ujungnya saja yang dimodifikasi. Hal itu mengakibatkan gelembung yang keluar lebih terfokus d i d pipa daripada i yang berbentuk b b k setengahh lingkaran, selain itu dapat terlihat pada tabel bahwa rata – rata kecepatan aliran menggunakan gg kanopi p lebih besar daripada tidak menggunakan kanopi. Akan tetapi pada variasi properties outlet ini dirasa kurang sempurna karena masi ada d gelembung l b yang hilang hil k t keatas melalui ujung pipa yang dibentuk 30º. 32
Percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.4 g selang g Tabel ppercobaan dengan diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.4
No
Katup Air
Katup Buang
Va
Va (Dengan kanopi)
1
90˚
0˚
143
176
2
90˚
45˚
119
137
3
90˚
90˚
108
81
4
45˚
0˚
165
196
5
45˚
45˚
69
132
6
45˚
90˚
76
41
7
0˚
45˚
0
0
8
0˚
90˚
0
0
33
Grafik percobaan selang 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.4 Dari tabel dan grafik diatas dapat kita lihat bahwa hampir semua kecepatan fluida mempunyai nilai yang lebih tinggi d i d daripada percobaan b – percobaan b sebelumnya,seperti terlihat pada variasi 4 yaitu katup air ditutup 45º dan katup buangg ditutupp ppenuh kecepatan p aliran fluida dengan menggunakan kanopi mencapai 196 m/s. Pada percobaan menggunakan properties outlet ini aliran fluida yang keluar lebih terfokus untuk tersemprot ke depan dan menghasilkan kecepatan yang lebih tinggi daripada menggunakan properties outlet sebelumnya. Selain itu aliran yang dihasilkan juga tidak mengalami turbulen. 34
Percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.5 percobaan dengan selang diameter 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.5 No
Katup Air
Katup Buang
Va
Va (Dengan kanopi)
1
90˚
0˚
102
123
2
90˚
45˚
85
98
3
90˚
90˚
32
59
4
45˚
0˚
121
139
5
4 ˚ 45˚
4 ˚ 45˚
89
61
6
45˚
90˚
31
47
7
0˚
45˚
0
0
8
00˚
90˚ 90
0
0
35
Grafik percobaan selang 1 dim dengan menggunakan properties outlet no.5 Pada percobaan menggunakan properties outlet no.5 ini ( pipa dengan ujung berbentuk sudut 60º), aliran fluida banyak yang terbuang keatas daripada yang tersemprot ke depan, hal ini dikarenakan bentuk sudut yang hampir mendekati 90º sehingga menyebabkan b bk aliran li terbuang b keatas dan menyebabkan aliran menjadi turbulen.
36
Kesimpulan Pemakaian penutup atau kanopi pada selang sangat efektif untuk
mengalirkan fluida udara yang disalurkan ke air tetapi hanya pada selang dengan diameter lebih besar. Hal ini disebabkan karena perbedaan b d tekanan k dan d massa jenis j i ddarii fluida fl id udara d maupun air, i sehingga dengan penggunaan kanopi atau mendesain ujung selang agar alirannya menjadi terfokus dapat meningkatkan aliran dari fluida. fluida Dengan memperbesar putaran dari diesel tekanan yang dihasilkan
llebih bih bbesar, tetapii aliran li ddarii fl fluida id menjadi j di turbulen b l sehingga hi tidak id k effisien untuk dijadikan sebagai energy tambahan. Walaupun tekanan tinggi tetapi aliran tidak stabil,sehingga tidak effisen untuk operasional diesel dengan kecepatan penuh 37
Penggunaan properties outlet yang paling baik menghasilkan aliran fluida
yang fokus tersemprot ke depan dan menghasilkan kecepatan fluida yang besar adalah properties outlet no.4 yaitu pipa yang ujungnya membentuk sudut 45º. Hal ini dikarenakan bentuk sudutnya yang paling baik menghasilkan aliran yang terfokus dan tidak terbuang keatas sehingga menghasilkan kecepatan aliran fluida yang tinggi sebagai energi tambahan Jika dibandingkan dengan tugas akhir saudara Syaiful Arief, mahasiswa
Teknik Sistem Perkapalan angkatan 2006 yang berjudul STUDI BANDING PEMANFAATAN UDARA PANAS DARI GAS BUANG ENGINE UNTUK ENERGI TAMBAHAN DENGAN PENDEKATAN METODE BUBBLE DAN EKSPERIMEN. Tugas akhir saya lebih terfokus pada variasi i i bentuk b k penambahan b h properties i outlet l yang akan k digunakan. di k Dan D dari d i percobaan yang telah dilakukan dapat ditarik kesimpulan bahwa bentuk properties outlet yang paling baik adalah properties outlet no.4 yaitu pipa yang ujungnya membentuk sudut 45º karena pada percobaan ini aliran yang keluar tidak berbentuk aliran turbulen. 38
Saran Pada alat perlu adanya suatu desain khusus agar aliran
udara yang dihasilkan oleh gas buang lebih terarah dan d t dilihat dapat dilih t karakteristik k kt i tik dari d i aliran, li k karena fl id yang fluida saling berinteraksi berbeda yaitu fluida udara dan fluida cair. Penggunaan selang dengan diameter lebih kecil akan lebih efektif dibandingkan dengan diameter yang lebih besar untuk menghasilkan bubble. Untuk melakukan percobaan ini diperlukan kondisi mesin yang ang bagus bag s dan stabil 39
Sekian... Terima kasih
40
