LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR

LAPORAN AKHIR PENELITIAN DISERTASI DOKTOR

INVESTIGASI KOMPOSISI DAN KARAKTERISTIK LPG CAMPURAN PROPANA-BUTANA PADA FUEL LINE KENDARAAN BERBAHAN BAKAR LPG

PENGUSUL Muji Setiyo, ST., MT.

NIDN. 0627038302

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAGELANG Agustus 2016

LAMAN PENGESAHAN

ii

RINGKASAN

Research and development activities on LPG vehicles have been increasing LPG engine performance which is nearly as good as the gasoline engine. Exhaust emissions produced by LPG engine is also reported lower than gasoline engines. However, results from previous studies did not explain the level of the tank at the time of data collection. Meanwhile, LPG is a mixture of propane and butane molecules which have different properties. This paper presents an investigation of characteristic LPG composition in the fuel line during the discharging process. Samples were taken periodically on the fuel line by special gas syringe then injected to the Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS). The series of test on lengthwise LPG tank shows that the propane and butane molecules are not evenly during the discharging of the tank. However, changes in LPG composition during the discharging process do not significant affect the energy delivery to the combustion chamber, CO2 emissions, and potential cooling effect. Keywords: Discharging process; LPG composition; energy content; cooling effect.

iii

PRAKATA Puji syukur dipanjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas nikmat dan karunia-Nya kegiatan Riset PDD ini telah selesai 100%. Untuk itu laporan akhir ini disampaikan sebagai bentuk pertanggungjawaban dan akuntabilitas kepada LP3M Universitas Mummadiyah Magelang dan kepada Kementerian Riset Teknologi dan Pendidikan Tinggi RI. Laporan ini berisi capaian kegiatan penelitian dan luarannya. Hingga saat laporan ini dibuat, luaran berupa naskah publikasi dengan judul Characteristic of LPG Compositions in the Fuel Line During Discharging Process (manuscipt terlampir) telah disubmit di International Journal of Technology (IJTech). Status sampai saat ini adalah “under review round 2”. Pelaksanaan penelitian tahap pertama ini dibantu dan didukung oleh sejumlah pihak. Oleh karena itu diucapkan terimakasih kepada : 1. Prof. Sudjito, Ph.D., selaku promotor. 2. Dr. Eng. Nurkholis Hamidi, MT., selaku co-promotor yang telah membantu mengoreksi dan memperbaiki naskah publikasi. 3. Operator GC-MS di Laboratorium Terpadu Universitas Diponegoro yang telah membantu pengambilan data. 4. Staff Laboratorium Otomotif UMMagelang yang telah membantu pengambilan data. Akhir kata semoga hasil penelitian ini dapat bermanfaat bagi pihak-pihak terkait, dan koreksi maupun saran sangat diharapkan untuk penyempurnaannya. Magelang, 23 Nopember 2016

Muji Setiyo, ST, MT NIDN. 0627038302

iv

DAFTAR ISI LAMAN PENGESAHAN......................................................................................... ii RINGKASAN .......................................................................................................... iii PRAKATA .............................................................................................................. iv DAFTAR ISI ............................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... vi BAB 1 PENDAHULUAN....................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2. Permasalahan ................................................................................................ 3 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA .............................................................................. 5 1.1. Review Penelitian Sistem AC Sebelumnya .................................................. 5 1.2. Bahan Bakar LPG dan Penyerapan Kalor....................................................... 8 1.3. Pendinginan Kabin dan Teori Refrigerasi .................................................... 10 1.4. Refrigerasi Dengan Campuran Propane Dan Butane .................................... 12 1.5. Kerangka Konsep ........................................................................................ 14 1.6. Kebaruan Konsep ........................................................................................ 14 BAB 3 TUJUAN DAN MANFAAT ..................................................................... 15 3.1. Tujuan Khusus Penelitian ............................................................................ 15 3.2. Urgensi (Keutamaan) Penelitian .................................................................. 15 3.3. Keterkaitan Penelitian dengan Penyelesaian Disertasi .................................. 15 1.3. Kontribusi (Manfaat) Terhadap Ilmu Pengetahuan ....................................... 16 BAB 4 METODE PENELITIAN .......................................................................... 17 3.1. Set Up Eksperimen dan Peralatan ................................................................ 17 3.2. Pengukuran Temperatur dan Tekanan .......................................................... 18 3.3. Pengukuran komposisi ................................................................................. 18 BAB 5 HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI ............................................... 19 5.1. Hasil Penelitian ........................................................................................... 19 5.2. Luaran penelitian ......................................................................................... 25 BAB 6 KESIMPULAN ......................................................................................... 27 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 28

v

DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Diagram P-x campuran propane/butane ................................................. 4 Gambar 2.1 Skema tranfer kalor pada vaporizer ........................................................ 9 Gambar 2.2 Skema aliran coolant pada vaporizer LPG............................................ 10 Gambar 2.3 Sistem AC kompresi uap...................................................................... 10 Gambar 2.4 diagram P-h siklus refrigerasi kompresi uap ......................................... 10 Gambar 2.5 Heat Balance pada kabin ...................................................................... 11 Gambar 2.6 Kerangka konsep penelitian ................................................................. 14 Gambar 3.1 Keterkaitan topik penelitian dengan penyelesaian disertasi................... 15 Gambar 4.1 Set Up Eksperimen dan peralatan ......................................................... 17 Gambar 5.1 Distribusi temperatur (kiri) dan distribusi tekanan (kanan) dalam tangki LPG memanjang selama proses pemakaian .............................. 19 Gambar 5.2 Distribusi molekul selama proses pemakaian pada flowrate 1.4 g/s ..... 21 Gambar 5.3 Energy delivery (HHV) dan emisi CO 2 selama proses pemakaian ....... 23 Gambar 5.4 Perbedaan entalpi selama proses pemakaian ........................................ 24 Gambar 5.5 Potensi efek pendinginan langsung selama proses pemakaian ............. 25

vi

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang Liquefied Petroleum Gas (LPG) merupakan bahan bakar alternatif yang memiliki seluruh properti kunci untuk mesin spark ignition (Werpy, Burnham and Bertram 2010). LPG juga menghasilkan emisi yang lebih rendah dari pada mode operasi bensin, baik pada pengujian urban cycle maupun extra urban cycle untuk semua parameter CO, CO2, HC, dan Nox (Saraf, Thipse and Saxena 2009). Di sisi lain, LPG sebagai bahan bakar umumnya berpengaruh negatif terhadap daya (Murillo 2005) (Ceviz and Yuksel 2006). Salah satu penyebab penurunan daya ini adalah efisiensi volumetrik LPG yang lebih rendah dari bensin (Irimescu 2010) (Gumus 2011) (Masi and Gobbato 2012).

Sebagian besar peneliti bahan bakar LPG

berkonsentrasi pada karakteristik emisi gas buang dan perbandingannya dengan bahan bakar lain (A. Momenimovahed 2013) (J. H. Kwak 2014), karakteristik daya (Cesur 2011) (Sulaiman 2012), sistem suplai (H. S. Jin Wook Lee 2010) (Tae Young Kim 2014), dan karakteristik pembakaran untuk peningkatan daya dan penurunan emisi (Guangfei Xiao 2007) (H. S. Jin Wook Lee 2010) (Yun 2013). Namun demikian, dari hasil telaah literatur dalam lingkup kendaraan LPG, belum ditemukan kajian tentang pemanfaatan potensi energi penyerapan kalor pada perubahan fasa LPG selama proses penguapan pada vaporizer. Di sisi lain, sistem air conditioning (AC) menjadi aksesoris utama pada pada mobil, baik sebagai pendingin (cooler) maupun sebagai pemanas ruangan kabin (heater). Pada sistem AC untuk pendinginan kabin, masalah pada saat mobil beroperasi adalah daya mesin menurun signifikan akibat pembebanan compressor dan meningkatkan konsumsi bahan bakar mencapai 35% (Kumar 2014) atau bahkan sampai 53% pada kondisi panas ekstrim (J. Benouali 2003). Dampak AC pada konsumsi bahan bakar memiliki dua efek utama, yaitu terkait dengan efek rumah kaca secara tidak langsung dan terkait ekonomi bahan bakar (J. Benouali 2003) (S.C. Vishweshwara 2013). Masalah lain adalah saat parkir terbuka pada siang hari dimana temperatur kabin yang dapat mencapai 70 0C (M.A. Jasni 2012) (Basar, et al. 2013) dan mempercepat kerusakan komponen interior (Hussain H. Al-Kayiem 2010).

1

Upaya yang dilakukan untuk mengurangi rugi daya akibat sistem AC dilakukan melalui berbagai cara. Salah satu cara adalah memanfaatkan gas buang sebagai pemasok panas pada sistem pendinginan absorpsi (Vicatos, Gryzagoridis and Wang 2008), (Sowjanya 2013). Informasi terbaru terkait pemanfaatan energi kinetis gas buang adalah sebagai penggerak kompresor AC dengan sistem turbo (Kumar 2014). Cara lain adalah dengan menambahkan sumber daya eksternal agar tidak mengurangi daya mesin dengan memanfaatkan heat pump sebagai sumber daya (Kondo, et al. 2011) dan menambahkan mesin berbahan bakar biogas berkecepatan putar konstan sebagai tenaga pemutar kompresor AC (Koli and Yadaf 2013). Semantara itu, upaya untuk memitigasi temperatur berlebih dalam kabin dilakukan dengan menambah sistem AC portable pada ruang kabin (Basar, et al. 2013) dan menambahkan ventilator dengan kipas yang digerakkan oleh panel surya (Saidur, Masjuki and Hasanuzzaman 2009) (S.C. Vishweshwara 2013). Terkait dengan studi ini, salah satu keuntungan adalah bahwa LPG dalam tabung berbentuk cairan dan keluar vaporizer berbentuk uap. Selama proses perubahan fasa ini membutuhkan kalor penguapan (kalor laten). Pada sistem yang ada, untuk menguapkan LPG dan mencegah timbulnya lapisan es (icing) pada dinding vaporizer dilakukan dengan cara mengalirkan sebagian air pendingin mesin (coolant) melalui rongga-rongga vaporizer. Hasil studi yang dilakukan (Price, Guo and Hirscmann 2004) pada vaporizer Necam menunjukkan dengan laju aliran massa LPG sebesar 6 g/s dan laju aliran air pendingin 0,1 kg/s mampu menurunkan temperatur coolant sampai 7K (tanpa penambahan heat exchanger). Namun demikian, pemanfaatan air pendingin menyebabkan temperatur uap LPG dapat mencapai 50 0C pada saat keluar vaporizer. Pada kondisi ini volume spesifiknya menjadi besar sehingga dapat mengurangi massa udara yang terisap ke mesin. Sementara itu, LPG pada tekanan 100 kpa dapat menguap pada -42 0C untuk propane dan -0,5 0C untuk butane. Kondisi ini memungkinkan

untuk diuapkan

dengan mengalirkan udara dengan temperatur lingkungan, sehingga menghasilkan efek pendinginan dan sekaligus dapat menurunkan volume spesifik LPG saat keluar vaporizer.

2

Pemanfaatan aliran LPG untuk menghasilkan efek pendinginan (direct refrigeration) pernah dilakukan oleh (Hussain and Gupta 2014) yang menghasilkan COP lebih tinggi dari domestik refrigerator. Sementara itu, performance campuran propane (C3H8) dan butana (C4H10) sebagai refrigerant hydrocarbon diantaranya dilakukan oleh (Alsaad and Hamaad 1998), (Wongwises and Chimres 2005), (Dalkilic and Wongwises 2010), (Austin, Kumar and Nanthavelkumaran 2012), dan (Agrawal and Matani 2013). Lebih lanjut, merujuk pada potensi penyerapan kalor selama perubahan fasa LPG dari cair ke uap pada vaporizer (Price, Guo and Hirscmann 2004), penelitian ini akan mengkaji secara mendalam potensi penyerapan kalor selama proses penguapan LPG sebelum masuk ke mesin sebagai bahan bakar. Agar

diperoleh

efek

pendinginan

yang

dapat

dimanfaatkan

untuk

mendinginkan kabin, diusulkan proses penyerapan kalor tersebut dialihkan dari vaporizer (original) ke sebuah evaporator tambahan yang memiliki luasan yang lebih besar dari penampang bidang kontak LPG dengan coolant pada vaporizer, dengan menambahkan katup ekspansi pada input evaporator dan sebuah akumulator uap setelah evaporator. Evaporator tersebut dipasang sebelum vaporizer/ regulator. Dalam studi ini, vaporizer/ regulator LPG tetap dipertahankan untuk mangatur laju aliran massa LPG yang dibutuhkan mesin (bukan sebagai penurun tekanan). Udara dialirkan menembus evaporator, LPG akan menguap dengan mengambil kalor dari udara, dan udara yang lebih dingin tersebut disuplaikan ke kabin. 1.2. Permasalahan LPG merupakan campuran

antara propane (C3H8) dan butane (C4H10).

Permasalahannya adalah densitas butane lebih besar daripada propane sehingga pada kondisi cair dalam tabung, butane akan cenderung berada dibawah propane. Keduanya juga memiliki tekanan cairan dan tekanan uap yang berbeda pada temperatur yang sama sehingga membentuk campuran yang tidak dapat menyatu (zeotropic). Hal ini berakibat komposisi campuran keduanya akan berubah-ubah setiap perubahan tekanan dan kondisi isian tabung.

3

Gambar 1.1. Diagram P-x campuran propane/butane Oleh karena itu, berangkat hasil kajian literatur dan fenomena diatas permasalahan penelitian ini adalah “Bagaimana komposisi dan karakteristik campuran propane dan butane yang mengalir ke pipa bahan bakar (fuel line) pada perubahan tekanan dan volume tabung/ tangki”.

4

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

1.1. Review Penelitian Sistem AC Sebelumnya Antara tahun 1995 dan 1998, Center for Energy Studies (CENERG) dan French Energy Agency (ADEME) melakukan dua serangkaian tes untuk mengidentifikasi konsumsi bahan bakar yang berlebihan akibat pembebanan sistem AC. Objek penelitian ini adalah tiga jenis model mesin yaitu mesin bensin, mesin diesel hisapan biasa, dan mesin diesel dengan turbocharger. Pengujian dilakukan di United Test and Assembly Center (UTAC) dengan siklus pengujian terstandar Motor Vehicle Environment Group (MVEG) pada dua suhu ambient 30 °C dan 40 °C. Hasil pengukurannya disajikan dalam tabel 2.1 Tabel 2.1 Konsumsi bahan bakar berlebih akibat pembebanan sistem AC

sumber : (J. Benouali 2003) Hasil studi CENERG dan ADEME kemudian dikonfirmasi kembali oleh (J. Benouali 2003) dengan jenis mobil dan kondisi yang berbeda. Penelitian dilakukan pada suhu udara ambien 28 °C, 50% RH yang mewakili kondisi musim panas ratarata Eropa dan suhu udara ambien 35 °C, 60% RH yang mewakili kondisi panas tinggi Eropa, dengan tidak ada radiasi matahari selama pengujian. Pengujian dilakukan pada test bench, dengan kompresor yang digerakkan oleh motor listrik. Siklus pengemudian mengikuti pola yang ditentukan oleh MVEG. Hasil studi ini menunjukkan bahwa konsumsi bahan bakar yang berlebihan karena operasi AC adalah antara 1 sampai 2.45 l/100 km atau sekitar 21-53%. Dugaan sementara dari studi ini adalah efisiensi kompresor yang rendah dan permukaan condenser yang terbatas. Dari temuan ini, kemudian berkembang penelitian rekayasa untuk mereduksi pembebanan mesin akibat sistem AC. 5

2.1.1 Metode untuk mereduksi peningkatan konsumsi bahan bakar dan penurunan daya akibat pembebanan sistem AC Berbagai metode dan pendekatan dilakukan oleh para peneliti untuk mereduksi peningkatan konsumsi bahan bakar dan penurunan daya akibat pembebanan sistem AC. Dari penelusuran dan telaah pustaka, lingkup penelitian yang sudah dilakukan adalah :1) memperbaiki kinerja sistem yang ada melalui optimalisasi dimensi komponen dan beberapa pengaturan baik secara elektronik maupun pneumatic; dan 2) optimalisasi fungsional sistem AC untuk beberapa kondisi kebutuhan, dan 3) penggunaan refrigerant alternative. Dalam hal perbaikan kinerja sistem yang sudah ada, salah satunya dilakukan dengan penggunaan variable capacity compressor (VCC). Hasilnya menunjukkan bahwa operasi dengan VCC menghasilkan COP yang lebih tinggi dari operasi dengan fixed capacity compressor (FCC) pada beban pendinginan rendah (Alpaslan Alkan 2010). Kaitannya dengan penghametan bahan bakar, dan penurunan emisi mobil, (Zima, et al. 2014) melakukan konfirmasi terhadap kinerja variable displacement compressor. Hasil studi ini menunjukkan bahwa variable displacement compressor dapat menghemat bahan bakar dan menurunkan CO2 sampai 1,0 g/km dengan pengaturan pneumatic dan menurunkan CO2 0,4 g/km dengan pengaturan elektronik. 2.1.2 Metode alternatif untuk menggerakkan sistem AC mobil Sistem AC mobil secara umum bekerja berdasarkan siklus kompresi uap. Namun karena tuntutan efisiensi mesin dan isu lingkungan, dikembangkan

sistem

absorpsi.

(Vicatos,

Gryzagoridis

beberapa tahun ini and

Wang

2008)

memanfaatkan energi thermal dari gas buang untuk daya refrigerasi absorpsi sistem AC pada kendaraan penumpang. Desain teoritis yang dibuat kemudian diverifikasi di laboratorium dan tes jalan. Rekayasa ini telah dimanfaatkan walaupun hanya menghasilkan COP yang kecil dengan angka 0,8 sampai 0,9. Sistem ini juga di uji coba oleh (Tiwari and Parishwad 2012) yang diaplikasikan pada truk. Sistem absorpsi yang dikembangkan menghasilkan efek pendinginan sebesar 1 sampai 1,2 kW, dengan nilai COP yang juga relatif kecil yaitu sebesar 0,4 sampai 0,45.

6

Sitem absorpsi lain juga dikenalkan oleh (Vesta, et al. 2012) dengan sistem water chiller yang memanfaatkan loop air pendingin mesin. Pengujian dilakukan dengan menginstal chiller adsorpsi ke kabin truk membuktiksn fungsi prototype. Rekayasa ini mampu menghasilkan aliran udara bertemperatur 9 °C dengan daya pendinginan diperkirakan mencapai 2 kW. Penelitian lain tentang sistem absorpsi juga dilakukan oleh (Pathania and Mahto 2012). Selain sistem absorpsi, dikembangkan pula sistem penggerak kompresor dengan daya eksternal. (Koli and Yadaf 2013) melakukan pendekatan dengan memasang mesin berbahan bakar biogas untuk menggerakkan kompresor AC. Tujuannya untuk mengurangi kebutuhan daya mesin dan mengurangi emisi. Dengan sistem ini, mampu menghasilkan 1 ton refrigerasi (TR) yang setara dengan beban pendinginan mobil penumpang (4 + 1). Persyaratan minimum dari sistem AC mobil juga terpenuhi, suhu evaporator coil yang mencapai 11°C; dan suhu ruangan mencapai hingga 22 °C dengan konsumsi biogas 0,20 m3. Penelitian ini merujuk pada (Det Damrongsak 2010) yang melepas sistem AC dari mobil untuk diuji dengan mesin berbahan bakar biogas berukuran kecil (compact modular). Rekayasa ini menghasilkan efek pendinginan 3,5 kW pada putaran kompresor 1000 rpm. Sebuah konsep baru untuk menggerakkan kompresor AC sebagai upaya untuk mengurangi beban mesin dilakukan dengan sistem turbo. Energi kinetis dan tekanan gas buang digunakan untuk memutar baling baling turbo untuk memutar kompresor AC dengan penghubung sebuah magnetic gear (Kumar 2014). Metode yang digunakan adalah simulasi dengan CFD. Salah satu keuntungan utama dari konsep ini adalah dapat diaplikasikan dengan mudah untuk digunakan pada mesin daya rendah dan dapat memastikan AC berkapasitas tinggi. Konsep ini menawarkan pemanfaatan energi gas buang yang lebih baik dan dapat mereduksi konsumsi bahan bakar.

7

Tabel 2.2 Ringkasan metode alternatif untuk menggerakkan sistem AC dan memitigasi temperatur tinggi pada kabin No

1

2

3

Peneliti (Vicatos, Gryzagoridis and Wang 2008)

Lingkup dan Metode

Memanfaatkan energi dari gas buang untuk daya sistem refrigerasi absorpsi

(Tiwari and Parishwad

Memanfaatkan energi dari gas buang untuk daya sistem

2012)

refrigerasi absorpsi

(Vesta, et al. 2012)

Sistem absorpsi dengan water chiller untuk kabin truk

4

(Kumar 2014)

5

(Koli and Yadaf 2013)

Mengubah energi kinetik dari gas buang menjadi tenaga yang berguna untuk menjalankan kompresor AC. Menambahkah mesin penggerak compressor berbahan bakar bio gas

Parameter kinerja T out CO RE Tkabin P (kW) evap (°C) (°C) 0,08-

2,12

-

-

0,41-1,2 0,45

-

-

0,09

0,251-2,3 8-14 0,45

2836

-

-

-

-

3,5

1,36

11

22

1.2. Bahan Bakar LPG dan Penyerapan Kalor Sistem bahan bakar LPG secara umum terbagi dalam dua kategori, sistem mixer dan sistem injektor. Perbedaan kedua sistem tersebut terdapat pada bagaimana memasukkan LPG ke aliran udara pada throttle body atau intake manifold. Kesamaannya adalah LPG sebelum masuk ke mixer atau injektor dilewatkan sebuah vaporizer yang berfungsi untuk menurunkan tekanan sehingga terjadi perubahan fasa dari cair ke uap super panas. Untuk menguapkan LPG dan mencegah terjadinya pembekuan (icing), pada sekeliling aliran LPG didalam vaporizer disirkulasikan air panas yang diambilkan dari sebagian sirkulasi engine coolant. Sketsa fisik vaporizer dan skema alirannya disajikan dalam gambar 2.1 (Price, Guo and Hirscmann 2004).

8

Coolant, in

LPG, in

Vaporizer

LPG, out

Coolant, out

Gambar 2.1 Skema tranfer kalor pada vaporizer Pada saat mesin beroperasi, terjadi transfer kalor dari coolant ke LPG secara kontinyu. Berdasarkan hukum termodinamika ke-1 dengan asumsi tidak ada kalor yang tertransfer dari bodi vaporizer ke lingkungan, besarnya kalor yang tertranfer dari aliran air pendingin (coolant) ke LPG adalah sebagai berikut (Price, Guo and Hirscmann 2004). 𝑄𝐿 = 𝑄𝑐

(2.1)

𝑄𝐿 = 𝑚𝑐 ∙ 𝐶𝑝,𝑐 ∙ ∆𝑇𝑐

(2.2)

∆𝑇𝑐 =

𝑄𝑖𝑛𝑡𝑜_𝐿𝑃𝐺 𝑚𝑐 ∙𝐶𝑝,𝑐

(2.3)

Pada kenyataanya, kalor yang diterima LPG lebih kecil dari pada yang dilepas oleh coolant. Hal ini terjadi karena sebagian kalor tertransfer ke lingkungan melalui body vaporizer. Dengan demikian besarnya energi kalor aktual yang diserap LPG dari coolant diformulasikan dengan persamaan berikut. 𝑄𝐿 = 𝑚𝐿 (ℎ𝐿,𝑜 − ℎ𝐿,𝑖 )

(2.4)

Hasil studi ini menunjukkan bahwa dengan aliran coolant sebesar 0,1 kg/s mampu menurunkan temperatur coolant sebesar 7 °C dan meningkatkan temperatur LPG ± 55°C. Pada studi ini, proses pertukaran kalor terjadi pada bidang kontak yang relatif kecil dan besarnya energi kalor yang ditransfer sangat bergantung terhadap laju aliran massa LPG dan kondisi lingkungan. Hasil penelitian ini juga menunjukkan data yang berbeda pada pengujian musim panas (hot climate) dan musin dingin (cold climate).

9

(Masi and Gobbato 2012), melakukan pengukuran terhadap performa vaporizer LPG. Converter kits yang digunakan adalah generasi ketiga (vaporizerinjector) yang bekerja squensial dengan pengendali sebuah ECU. Dalam penelitian ini, untuk menguapkan LPG pada vaporizer juga digunakan sebagian aliran sirkuit coolant dengan sketsa sebagai berikut (gambar 2.2).

Gambar 2.2 Skema aliran coolant pada vaporizer LPG 1.3. Pendinginan Kabin dan Teori Refrigerasi Secara umum, sistem refrigerasi kompresi uap pada mobil digambarkan sebagai berikut (Daly 2006).

Gambar 2.3 Sistem AC kompresi uap pada mobil

Gambar 2.4 diagram P-h siklus refrigerasi kompresi uap

10

Mengacu pada diagram P-h pada gambar 2.4, persamaan dasar pada sistem refrigerasi kompresi uap dengan mengabaikan energi kinetik dan energi potensial dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut (Chandrasekharan 2014). 𝑄̇𝐶𝑉 − 𝑊̇𝐶𝑉 = ∑𝑜 (𝑚̇𝑟 ℎ) − ∑𝑖 (𝑚̇𝑟 ℎ)

(2.5)

Dari persamaan (2.8) tersebut, maka persamaan untuk masing-masing kondisi kerja pada komponen AC dirumuskan sebagai berikut : 1. Kalor yang terserap evaporator 𝑄̇𝐸𝑉 = 𝑚̇𝑟 (ℎ1 − ℎ4 )

(2.6)

2. Kalor yang terbuang lewat condenser 𝑄̇𝐶 = 𝑚̇𝑟 (ℎ3 − ℎ2 )

(2.7)

3. Kerja kompresor 𝑊̇𝑐 = 𝑚̇̇ 𝑟 (ℎ1 − ℎ2 )

(2.8)

4. Kerja katup ekspansi/ throttling (2.9)

𝑚̇𝑟 ℎ3 = 𝑚̇𝑟 ℎ4

Beban berat sistem AC adalah untuk mengkompensasi beban thermal yang ada di dalam kabin sampai diperoleh standar temperatur kenyamanan (comfortable temperature) . Salah satu cara untuk menghitung beban thermal dalam kabin adalah dengan Heat Balance Method (HBM) yang digambarkan sebagai berikut.

Gambar 2.5 Heat Balance pada kabin

11

Total beban thermal yang menjadi beban AC disajikan dalam persamaan berikut (Fayazbakhsh and Bahrami 2013) dan (Vaghela and Kapadia 2014). 𝑄̇𝐴𝐶 = −(𝑄̇𝑀𝑒𝑡 + 𝑄̇𝐷𝑖𝑟 + 𝑄̇𝐷𝑖𝑓 + 𝑄̇𝑅𝑒𝑓 + 𝑄̇𝐴𝑚𝑏 + 𝑄̇𝐸𝑥ℎ + 𝑄̇𝐸𝑛𝑔 + 𝑄̇𝑉𝑒𝑛 ) (2.10) (𝑚𝑎 𝑐𝑎 +𝐷𝑇𝑀)(𝑇𝑖 −𝑇𝑐𝑜𝑚𝑓 ) 𝑄̇𝐴𝐶 = − 𝑡 𝑐

(2.11)

Tcomf adalah temperatur target (comfortable) yang distandarkan oleh ASHRAE, yaitu sebuah temperatur kenyamanan dalam kendaraan secara umum. Sementara tc adalah waktu konstan untuk mencapai temperatur comfortable setiap penutunan tempertur sebesar 1K (pull-down contant). Nilai tc dipengaruhi oleh total waktu untuk mencapai tempertur comfortable (pull-down time, tp) dan beda tempertur antara temperatur rata-rata kabin saat AC dihidupkan (temperatur awal) dengan temperatur comfortable. Dengan persamaan (2.10) dan (2.11) sebagai perhitungan beban thermal AC, pull-down constant dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut. 𝑡

𝑡𝑐 = 𝑙𝑛|𝑇 −𝑇𝑝 0

𝐶𝑜𝑚𝑓 |

(2.12)

1.4. Refrigerasi Dengan Campuran Propane Dan Butane Studi tentang potensi hydrocarbon (HC) sebagai refrigerant pengganti CFC dan HFC umumnya adalah alasan untuk memperbaiki efek lingkungan. Propane dan butane atau campuran keduanya merupakan hydrocarbon yang memiliki sifat kunci sebagai refrigerant. Salah satu studi tentang pemanfaatan LPG sebagai refrigerant dilakukan oleh (Alsaad and Hamaad 1998) untuk menggantikan refrigerant CFC 12. Campuran 24,4% propane, butane 56,4% dan 17,2% isobutene yang diperoleh dari LPG rumah tangga dipilih karena harhanya lebih murah dan tidak menimbulkan ozone depletion potential (ODP). Temperatur evaporator dengan refrigerant LPG mampu mencapai -15°C dengan nilai COP 3,4 pada temperatur kondensor 27°C dan temperatur ambient 20°C.

12

LPG campuran dengan komposisi yang berbeda juga diteliti oleh (Austin, Kumar and Nanthavelkumaran 2012). Campuran yang digunakan adalah 24.4% propane, 56.4% butane, dan 17.2% isobutene untuk menggantikan refrigerant HFC134a. Penelitian ini menggunakan perangkat refrigerator domestik. Hasil studi ini menunjukkan refrigerant campuran hydrocarbon menghasilkan kinerja yang setara (comparable) dengan HFC-134a dan mampu menghasilkan temperatur evaporator mencapai -20 °C dan COP 6,4 pada temperatur ambient 30 °C. Campuran refrigerant propane (R-290) dan butane (R-600) diteliti oleh (Wongwises and Chimres 2005) untuk menggantikan refrigerant HFC-134a. Percobaan dilakukan dengan pada kondisi beban yang sma sekitar suhu 25 °C. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa propana/ butana pada perbandingan campuran 60%/40% adalah campuran yang paling sesuai dengan kinerja refrigerant HFC134a. Campuran refrigerant propane (R-290) dan n-butane (R-600a) pada perbandingan campuran 40%/60% basis massa juga ditemukan untuk menjadi alternative refrigerant yang setara dengan kinerja refrigran R-12 (Dalkilic and Wongwises 2010). Analisis kinerja pada sistem refrigerasi kompresi uap dengan refrigerant campuran hydrocarbon (R290 / R600a) sebagai pengganti R134a juga diberikan oleh (Agrawal and Matani 2013). Nilai COP campuran HC (R290 / R600a) terbukti lebih tinggi dari R134a pada kondisi tekanan 80 Lb/In2 dan diameter pipa kapiler 0,5 inchi. Terkait dengan studi ini, sebuah keuntungan adalah LPG (campuran propane/butane) dalam tabung berbentuk cairan bertekanan 0,8-1,2 MPa dan keluar vaporizer sebagai bahan bakar dalam bentuk uap super panas bertekanan 0,1 sampai 0,12 MPa. Efek pendinginan akan diperoleh tanpa kerja kompresor dan pendinginan condenser. Sebagai perbandingan, potensi aliran LPG untuk menghasilkan efek pendinginan (direct refrigeration) sudah dibuktikan oleh (Hussain and Gupta 2014) yang menghasilkan COP lebih tinggi dibandingkan dengan refrigerant tradisional.

13

1.5. Kerangka Konsep Kerangka konseptual terkait pemanfaatan kalor penguapan LPG untuk menghasilkan efek pendinginan udara ini disajikan dalam gambar 2.6 berikut.

SISTEM BAHAN BAKAR LPG Propane (C3H8)

Butane (C4H10) LPG dalam tabung

Tekanan (PL) Volume (V)

Diusulkan melalui Hibah PDD

Zeotropic dan beda densitas Put mesin (n) Vol silinder (Vs) Eff Volumetric (ηv) AFR (λ)

Komposisi pada fuel line

Laju aliran (mL)

Temperatur (TL) Tekanan (PL)

Proses Ekspansi dan pertukaran kalor Perubahan fluida penguap (coolant menjadi udara) Laju aliran (ma) Temperatur (Ta)

Aux Evaporator (HE) Volume spesifik LPG (v)

Lanjutan penelitian penyelesaian disertasi

Efek pendinginan udara (Qev)

Gambar 2.6 Kerangka konsep penelitian

1.6. Kebaruan Konsep 1. Informasi fraksi massa komposisi propane – butane pada fuel line selama proses pemakaian tabung LPG 2. Sebuah metode baru untuk menghasilkan efek pendinginan pada mobil, yang dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan kapasitas pendinginan pada kabin, memperpendek pull-down time, dan memperpanjang holding time pada sistem AC mobil.

14

BAB 3

TUJUAN DAN MANFAAT

3.1. Tujuan Khusus Penelitian Tujuan khusus penelitian ini adalah untuk melakukan uji komposisi campuran propane dan butane yang mengalir ke pipa bahan bakar (fuel line) pada perubahan tekanan dan volume tabung sebagai dasar untuk analisis thermodinamika. 3.2. Urgensi (Keutamaan) Penelitian Dari hasil telaah literatur dan state of the art penelitian tentang bahan bakar LPG, belum ditemukan data yang menyajikan komposisi campuran propane-butane yang mengalir ke pipa bahan bakar (fuel line) pada perubahan tekanan dan volume tabung/ tangki. 3.3. Keterkaitan Penelitian dengan Penyelesaian Disertasi Keterkaitan topik penelitian ini dengan penyelesaian disertasi disajikan dalam gambar 3.1 . Penelitian yang diusulkan ini merupakan bagian awal (Tahap 1) dari 3 tahapan penyelesaian disertasi. Simulasi analisis thermodinamika dan potensi efek pendinginan dengan software cycle tempo, Refprop-NIST, dan MatLab Tahap 2

Tahap 1

Tahap 3

Topik Penelitian yang diusulkan Uji komposisi LPG pada fuel line pada perubahan tekanan dan volume tabung dengan simulasi ANSYS dan dengan gas chromatography

Uji kinerja sistem dan validasi hasil pengujian

Gambar 3.1 Keterkaitan topik penelitian dengan penyelesaian disertasi

15

1.3. Kontribusi (Manfaat) Terhadap Ilmu Pengetahuan Data hasil penelitian ini menjadi dasar pengembangan konsep baru dalam sistem hybrid, yaitu penggabungan sistem bahan bakar gas dan sistem AC kendaraan. Efek pendinginan yang dihasilkan dari proses evaporasi LPG (campuran propanebutae) digabungkan dengan efek pendinginan dari sistem AC. Teknologi ini sangat bermanfaat pada aplikasi kendaraan gas yang beroperasi di negera negara tropis, termasuk Indonesia.

16

BAB 4

METODE PENELITIAN

3.1. Set Up Eksperimen dan Peralatan Dalam penelitian ini, tangki LPG dilepas dari kendaraan dan diisi ± 85% volume (100% oleh massa) di Gas Station. Tangki ditempatkan pada neraca digital dan didiamkan selama satu hari. Sebuah shutt-off valve dipasang di pipa antara tangki LPG dan katup ekspansi. Katup ekspansi dipasang pada inlet evaporator untuk menurunkan tekanan dan untuk mengatur laju aliran LPG. Sebuah flow meter dipasang di sisi keluar evaporator untuk memantau laju aliran LPG. Udara ambien dialirkan melintasi evaporator dengan sebuah blower listrik untuk membantu LPG menguap. LPG dialirkan dari tangki ke saluran bahan bakar dengan mengaktifkan shutt-off valve. Sampel diambil selama proses pemakaian setiap 2 kg pengurangan massa (1,4 g / s). Sampel dianalisis dengan Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS). Set Up Eksperimental dan peralatan disajikan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Set Up Eksperimen dan peralatan

17

3.2. Pengukuran Temperatur dan Tekanan Selama pengujian, temperatur dan tekanan dicatat terus menerus untuk memantau properti fisik LPG. Temperatur LPG sebelum katup ekspansi, setelah katup ekspansi, dan setelah evaporator direkam dengan termokopel PT-100. Temperatur LPG diumpankan ke modular multi-channel temperature control seri TM4-N2RB. Selanjutnya, data temperatur diolah dan ditampilkan pada komputer melalui software DAQmaster pada Present Value (PV). Akurasi pengukuran temperatur adalah PV ± 0,5% atau ± 1°C. Sementara itu, tekanan LPG (gauge) sebelum dan sesudah katup ekspansi direkam dengan pressure tranduser PSAN, juga dalam Present Value (PV). Akurasi pengukuran tekanan adalah PV ± 0,5% F.S pada 0°C hingga 50°C dan PV ± 1% F.S pada -10°C sampai 0°C. 3.3. Pengukuran komposisi Selama proses pengambilan sampel, laju aliran LPG dipertahankan pada 1,4 g/s melalui penyetelan katup ekspansi. Sampel diambil di outlet evaporator dengan jarum suntik khusus. Komposisi LPG yang tersedot ke dalam jarum suntik diasumsikan sama dengan komposisi yang ada di saluran bahan bakar. Sampel diambil setiap 2 kg pengurangan massa. Selanjutnya, sampel disuntikkan ke GC-MS seri TQ-8040. Data dari GC-MS kemudian diproses dan direkam oleh komputer.

18

BAB 5

HASIL DAN LUARAN YANG DICAPAI

5.1. Hasil Penelitian 5.1.1. Distribusi Tekanan dan Temperatur Selama proses pengambilan sampel, untuk memantau sifat fisik LPG, tekanan dan temperatur dicatat terus menerus pada titik-titik seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Waktu yang dibutuhkan dari satu sampel ke yang berikutnya dicatat dengan menggunakan software DAQmaster. tekanan LPG dan temperatur pada saat pengambilan sampel disajikan pada Gambar 5.1. Selama proses pemakaian, temperatur udara dari blower listrik adalah 35 ° C. T1

T2

1

T3

40

Pressure (MPa)

Temperature (oC)

30 20 10

0 0 -10 0

25 0.1

50 0.2

75 0.3

100 0.4

125 0.5

150 0.6

175 0.7

200 0.8

250 1

P1

0,8

P2

0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

-20

0

-30 -40

225 0.9

0,9

0 0

Discharging time (minutes) Discharging mass (%)

25 0.1

50 0.2

75 0.3

100 125 150 175 200 225 250 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Discharging time (minutes) Discharging mass (%)

Gambar 5.1 Distribusi temperatur (kiri) dan distribusi tekanan (kanan) dalam tangki LPG memanjang selama proses pemakaian

Dari Gambar 5.1, sifat fisik sampel LPG dapat ditemukan dengan membandingkan tekanan dan temperatur pada saat sampling. Pertama, LPG sebelum katup ekspansi sebagai cairan untuk sampel nomor 1 sampai sampel nomor 10. Dalam titik ini (T1, P1), temperatur dan tekanan LPG adalah 25-27°C dan 0,59-0,69 MPa. Namun, untuk sampel nomor 11, LPG sebelum katup ekspansi sudah berbentuk uap. Temperatur dan tekanan pada titik ini adalah 18°C dan 0,218 MPa. Kondisi ini mengkonfirmasi bahwa deep-tube dalam tabung terendam selama sampel nomor 1 sampai 10 dan telah mengambang pada sampel nomor 11. Kedua, penguapan LPG sepenuhnya terjadi dalam evaporator, kecuali untuk sampel nomor 11. Pertukaran

19

kalor dari LPG ke lingkungan tidak hanya melalui transfer panas laten tetapi juga oleh perpindahan panas sensibel. Fenomena ini dapat dilihat dengan membandingkan suhu LPG pada saat masuk dan keluar evaporator. Suhu LPG pada saat keluar evaporator jauh lebih tinggi dari pada saat memasuki evaporator. Akhirnya, LPG setelah evaporator adalah uap superheated. Pada titik ini (T3, P2), semua suhu sampel adalah pada kisaran 16-28°C sementara semua tekanan 0,03 MPa. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa sampel LPG diambil dalam bentuk uap. 5.1.2. Distribusi molekul Sebuah tes seri komposisi LPG selama proses pemakaian telah dilakukan oleh GC-MS. Hasil lengkap komposisi LPG selama proses pemakaian disajikan pada Tabel 5.1 dan Gambar 5.2 secara berurutan. Tabel. 1 distribusi molekul selama proses pengosongan tangki Sample 1

Peak 1 2 3

R. Time 1.267 1.298 1.398

Area 69551657 52299212 65612

Area (%) 57.05 42.90 0.05

Height Name 32625517 Propane (CAS) 25071666 Butane, 2-methyl- (CAS) 41762 Butane, 2-methyl- (CAS)

2

1 2 3

1.238 1.269 1.368

85531696 82981259 193634

50.70 49.19 0.11

37277932 Propane (CAS) 35672376 Butane, 2-methyl- (CAS) 130253 Butane, 2-methyl- (CAS)

3

1 2 3

1.269 1.318 1.400

77961730 88003242 177028

46.92 52.97 0.11

37349956 38180655 126825

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

4

1 2 3

1.248 1.276 1.376

79658424 72229777 98434

52.41 47.52 0.06

38798241 32020400 79512

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

5

1 2 3

1.262 1.290 1.390

64921277 70737212 105399

47.82 52.10 0.08

32580393 28798487 77373

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

6

1 2 3

1.240 1.268 1.369

56348706 69365413 98424

44.79 55.13 0.08

32814042 27836513 82856

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

7

1 2 3

1.233 1.283 1.364

69252707 88728819 162835

43.79 56.11 0.10

39470379 40780252 132889

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

8

1 2

1.262 1.291

62747061 65955404

48.72 51.22

33082575 27147997

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

20

Sample

Peak 3

R. Time 1.392

Area 76032

Area (%) 0.06

Height 56093

Name Butane, 2-methyl- (CAS)

9

1 2 3

1.274 1.302 1.403

55239713 60368672 50468

47.76 52.20 0.04

32537702 25227005 36511

Propane (CAS) 3-Buten-1-ol (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

10

1 2 3

1.256 1.285 1.385

57343794 55935345 97243

50.58 49.34 0.09

32724013 24839940 70756

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

11

1 2 3

1.256 1.308 1.389

82290810 94130281 93813

46.62 53.33 0.05

46144635 40277871 77477

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

100

Propane

90

Butane

Composition (%)

80 70 60 50 40

30 20 10 0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Mass discharging (%)

Gambar 5.2 Distribusi molekul selama proses pemakaian pada flowrate 1.4 g/s

Berdasarkan Gambar 5.2, karakteristik komposisi LPG selama proses pemakaian dapat diamati. Serangkaian tes pada tangki LPG memanjang menunjukkan bahwa molekul propana dan butana selama pemakaian tangki tidak merata. Enam sampel menunjukkan komposisi propana lebih tinggi dari butana. Sementara itu, lima sampel menunjukkan komposisi butana lebih tinggi dari propana. Hasil ini berbeda dengan tabung elpiji rumah tangga yang memiliki katup keluaran terletak pada terbalik. Dalam tabung elpiji rumah tangga, LPG menguap di dalam silinder sebelum

21

keluar ke burner. Karena tekanan uap propana lebih tinggi dari butana; propana akan menguap lebih awal dari butana. Dalam penelitian ini, LPG mengalir dari tangki ke saluran bahan bakar dalam fase cair selama deep tube tenggelam dalam cairan LPG. Penguapan terjadi pada permukaan cairan dan mengisi ruang di dalam tangki. Hal ini ditandai dengan tekanan di dalam tangki selama proses pemakaian hampir konstan; dalam rentang 0,59-0,69 MPa untuk sampel nomor 1 sampai 10. Setelah cairan LPG lebih rendah dari ujung deep-tube, penguapan sepenuhnya terjadi di dalam tangki. Mengingat bahwa pengujian ini dalam kondisi statis, di mana tangki LPG tidak menerima shock dari luar, gaya elektronegatifitas adalah alasan yang paling dekat untuk menjelaskan fenomena ini. Propana dan butana adalah molekul non-polar, di mana elektron tersebar merata, sehingga tidak menunjukkan kutub positif dan negatif dalam molekul. Ikatan atom propana dan butana hanya C-H dan C-C. Keelektronegatifan karbon (C) dan hidrogen (H) hampir sama, 2,5 untuk C dan 2,2 untuk H. Oleh karena itu, ikatan CH di propana dan butana hampir kovalen sempurna. Perbedaan keelektronegatifan kurang dari 0,5 memastikan bahwa propana, propena, dan butana adalah non-polar. Dengan demikian, tidak ada kekuatan elektrostatik dari molekul satu ke molekul yang lain dan menjadikan mereka sangat mudah untuk bercampur. 5.1.3. Efek Terhadap Energi Pembakaran dan Emisi CO2 Mengacu pada Gambar 5.2, simulasi numerik digunakan untuk memprediksi karakteristik energi yang masuk ke ruang pembakaran (HHV). Berdasarkan data eksperimen, kurva kandungan energi dan emisi CO2 selama proses pemakaian disajikan pada Gambar 5.3 berikut.

22

55

5,0

HHV (kJ/kg)

54

CO2

4,5

53

4,0

52

3,5

51

3,0

50

2,5

49

2,0

48

1,5

47

1,0

46

0,5

45

0,0

CO2 Production per kg f uel (Nm 3)

Energy content

Mass discharging (%)

Gambar 5.3 Energy delivery (HHV) dan emisi CO2 selama proses pemakaian

Meskipun komposisi C3 dan C4 selama proses pemakaian tidak merata tetapi HHV per kg bahan bakar hampir merata. Seperti diketahui bahwa kandungan energi dari C3 dan C4 hampir sama. HHV dari C3 adalah 50,330 kJ/kg dan HHV dari C4 adalah 49,150 kJ/kg (Damirel, 2012). Sementara itu, produk dari emisi CO2 dihitung dengan pembakaran sempurna. Dengan rasio oksigen untuk nitrogen di udara adalah 21/79, CO2 yang dihasilkan per kg bahan bakar adalah 1.51 Nm3 untuk C3 dan 1,53 Nm3 untuk C4 (C & I Engineering t.t). Ini berarti bahwa komposisi LPG tidak berpengaruh signifikan terhadap emisi CO2. 5.1.4. Efek pada Potensi Pendinginan Langsung (Direct Refrigeration) Fungsi dari vaporizer dalam sistem bahan bakar LPG adalah untuk mentransfer energi panas ke LPG dan kemudian LPG menguap. Melalui proses penguapan, penyerapan panas terjadi. Dalam desain asli, untuk menguapkan LPG dan mencegah icing pada dinding vaporizer dilakukan dengan mensirkulasikan coolant mengelilingi vaporizer. Terkait dengan penelitian ini, hasil pengujian menunjukkan bahwa temperatur LPG setelah katup ekspansi adalah dibawah 0 °C untuk semua komposisi, kecuali sampel terakhir. Ini memberikan peluang menguapkan LPG dengan udara

23

ambient untuk menghasilkan pendinginan langsung (Direct Refrigeration) untuk pendinginan kabin mobil. perhitungan entalpi dari aliran LPG berdasarkan data eksperimen disajikan pada Gambar 5.4. 800

Δh h1 h3

700 600

h (kJ/kg)

500 400 300 200 100 0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Mass discharging (%)

Gambar 5.4 Perbedaan entalpi selama proses pemakaian

Dengan demikian, potensi pendinginan langsung dari vaporizer LPG dapat diperkirakan dengan nilai entalpi (h) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.4. Mengacu pada Masi (2012), laju aliran LPG mesin 1998 cm3 pada kecepatan mesin 1.000 - 6.000 rpm adalah 1 - 7 g/s. Dengan asumsi bahwa panas yang dilepaskan dari aliran udara adalah sama dengan panas yang diserap untuk penguapan LPG, potensi pendinginan langsung dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut.

𝑞𝑒𝑣 = 𝑚̇(∆ℎ) Dimana, qev adalah potensi pendinginan langsung dalam kW, 𝑚̇ adalah laju aliran LPG dalam g/s, dan Δh adalah perbedaan entalpi selama penguapan LPG dalam kJ/kg. Potensi pendinginan langsung dari vaporizer LPG selama proses pemakaian disajikan pada Gambar 5.5.

24

Potential direct refrigeration (kW)

5

4

Qev (1 g/s)

Qev (2 g/s)

Qev (3 g/s)

Qev (4 g/s)

Qev (5 g/s)

Qev (6 g/s)

Qev (7 g/s)

3

2

1

0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Mass discharging (%)

Gambar 5.5 Potensi efek pendinginan langsung selama proses pemakaian

5.2. Luaran penelitian Penelitian ini menghasilkan manusript dengan judul Characteristic of LPG Compositions in the Fuel Line During Discharging Process (manuscipt terlampir) yang telah disubmit di International Journal of Technology (IJTech). Sampai saat ini, telah melalui proses review dua kali dengan history identitas sebagai berikut. 2016-09-01 00:41:04 2016-08-23 13:38:26 2016-08-23 13:31:41 2016-08-23 11:39:05 2016-08-18 15:31:08 2016-08-18 15:31:08 2016-08-18 15:31:07 2016-08-12 22:56:44 2016-08-02 18:45:41 2016-07-28 16:59:25 2016-06-30 13:51:06 2016-06-23 13:14:07 2016-06-21 11:12:39 2016-06-20 18:58:03 2016-06-18 14:27:56 2016-06-13 06:17:36 2016-06-10 09:20:02 2016-06-10 09:19:11

Author revision submitted Reviewer submitted the review to the editor Review assignment accepted Editor decision submitted Review resubmitted Reviewer assigned to submission Reviewer assigned to submission Author revision submitted Editor decision submitted Reviewer submitted the review to the editor Review assignment cancelled Reviewer submitted the review to the editor Review assignment accepted Reviewer assigned to submission Review assignment accepted Review assignment declined Reviewer assigned to submission Reviewer assigned to submission

25

2016-06-10 09:18:32 2016-05-23 09:54:37 2016-05-23 09:52:39 2016-05-20 04:26:45

Reviewer assigned to submission Submission restored from archive Submission restored from archive Article submitted

26

BAB 6

KESIMPULAN

Hasil uji pada tangki LPG memanjang menunjukkan bahwa molekul propana dan butana tidak merata sepanjang pengosongan tangki. Namun demikian, perubahan komposisi LPG selama proses pemakaian tidak mempengaruhi energy delivey (HHV) ke ruang bakar, emisi CO2, dan potensi pendinginan langsung (direct refigeration), secara signifikan.

27

DAFTAR PUSTAKA A. Momenimovahed, J. S. (2013). Effect Of Fuel Choice On Nanoparticle Emission Factors In LPG-Gasoline Bi-Fuel Vehicles. International Journal of Automotive Technology , 14 (1), 1-11. Agrawal, M. K., & Matani, A. G. (2013). Evaluation of Vapour Compression Refrigeration System Using Different Refrigerants. International Journal of Engineering and Innovative Technology (IJEIT) , 2 (9), 86-92. Alpaslan Alkan, M. H. (2010). Comparative performance of an automotive air conditioning system using fixed and variable capacity compressors. International Journal of Refrigeration , 33, 4 8 7 – 4 9 5. Alsaad, M. A., & Hamaad, M. A. (1998). The application of propane/butane mixture for domestic Refrigerants. Applied Thermal Engineering , 18 (1998), 911918. Austin, N., Kumar, P. S., & Nanthavelkumaran, N. (2012). Thermodynamic Optimization of Household Refrigerator Using Propane –Butane as Mixed Refrigerant. International Journal of Engineering Research and Applications (IJERA) , 2 (6), 268-271. Cesur, I. (2011). The effects of modified ignition timing on cold start HC emissions and WOT performance of an LPG fuelled SI engine with thermal barrier layer coated piston. International Journal of the Physical Sciences , 6 (3), 418-424. Chandrasekharan, M. (2014). Exergy Analysis of Vapor Compression Refrigeration System Using R12 and R134a as Refrigerants. International Journal of Students’ Research in Technology & Management , 2 (4), 134-139. Dalkilic, A. S., & Wongwises, S. (2010). A performance comparison of vapourcompression refrigeration system using various alternative refrigerants. International Communications in Heat and Mass Transfer , 37 (2010), 1340–1349. Daly, S. (2006). Automotive Air-conditioning and Climate Control Systems. Oxford, UK: Elsevier Ltd. Fayazbakhsh, M. A., & Bahrami, M. (2013, Augustus 4). Comprehensive Modeling of Vehicle Air Conditioning Loads Using Heat Balance Method. SAE Paper . Guangfei Xiao, X. Q. (2007). Investigation Of Running Behaviors Of An LPG SI Engine With Oxygen-Enriched Air During Start/Warm-Up And Hot Idling. International Journal of Automotive Technology , 8 (4), 437-444. Hussain H. Al-Kayiem, M. F. (2010). Study on the Thermal Accumulation and Distribution Inside a Parked Car Cabin. American Journal of Applied Sciences , 7 (6), 784-789. Hussain, I., & Gupta, K. (2014). Design of LPG Refrigeration System and Comparative Energy Analysis with Domestic Refrigerator. International Journal of Engineering Sciences & Research Technology , 3 (7), 206-2013.

28

J. Benouali, D. C. (2003). Fuel consumption of Mobile air conditioning Method of testing and results. The Earth Technology Forum, (hal. 1-10). Washington DC. Jin Wook Lee, H. S. (2010). Effect Of Various LPG Supply Systems On Exhaust Particle Emission In Spark-Ignited Combustion Engine. International Journal of Automotive Technology , 14 (6), 793-800. Jin Wook Lee, H. S. (2010). Effect Of Various LPG Supply Systems On Exhaust Particle Emission In Spark-Ignited Combustion Engine. International Journal of Automotive Technology , 11 (6), 793-800. Koli, S. R., & Yadaf, S. D. (2013). Experimental Investigation Of Air Conditioning System In Automobile Using A Constant Speed Biogas Engine. International Journal of Automobile Engineering Research and Development (IJAERD) , 3 (1), 15-20. Kondo, T., Katayama, A., Suetake, H., & Morishita, M. (2011). Development of Automotive Air-Conditioning Systems by Heat Pump Technology. Mitsubishi Heavy Industries Technical Review , 48 (2), 27-32. Kumar, S. (2014). Analysis On Turbo Air-Conditioner: An Innovative Concept. International Journal of Mechanical And Production Engineering , 2 (3), 38-41. M.A. Jasni, F. N. (2012). Experimental Comparison Study of the Passive Methods in Reducing Car Cabin Interior. International Conference on Mechanical, Automobile and Robotics Engineering (ICMAR), (hal. 229-233). Penang. Murillo. (2005). LPG:Pollutant emission and performance enhancement for sparkignition four strokes outboard engines. Applied Thermal Engineering , 1882– 1893. Pathania, A., & Mahto, D. (2012). Recovery of Engine Waste Heat for Reutilization in Air Conditioning System in an Automobile: An Investigation. Global Journal of researches in engineering Mechanical and mechanics engineering , 12 (1). Price, P., Guo, S., & Hirscmann, M. (2004). Performance of an evaporator for a LPG powered vehicle. Applied Thermal Engineering (24), 1179-1194. R.R. Saraf, S. a. (2009). Comparative Emission Analysis of. International Journal of Civil and Environmental Engineering , 199-202. S.C. Vishweshwara, J. M. (2013). Study of Excessive Cabin Temperatures of the Car Parked in Oman and its Mitigation. International Journal Of Multidisciplinary Sciences And Engineering , 4 (9), 18-22. Saraf, R. R., Thipse, S. S., & Saxena, P. K. (2009). Comparative Emission Analysis of Gasoline/LPG Automotive Bifuel Engine. International Journal of Civil and Environmental Engineering , 1 (4). Tae Young Kim, Y. L. (2014). Effects of shape and surface roughness on icing and condensation characteristics of an injector in a liquid phase LPG injection system. Fuel , 82–92. Tiwari, H., & Parishwad, G. V. (2012). Adsorption Refrigeration System for Cabin Cooling of Trucks. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering , 2 (10), 337-342. 29

Vaghela, J. K., & Kapadia, R. G. (2014). The Load Calculation of Automobile Air Conditioning System. International Journal of Engineering Development and Research , 2 (1), 97-109. Vesta, S., Freni, A., Sapienza, A., Costa, F., & Restuccia, G. (2012). Development and lab-test of a mobile adsorption Air-Conditioner. International Journal of Refrigeration , 35, 701-708. Vicatos, G., Gryzagoridis, J., & Wang, S. (2008). A car air-conditioning system based on an absorption refrigeration cycle using energy from exhaust gas of an internal combustion engine. Journal of Energy in Southern Africa , 19 (4), 6-11. Wongwises, S., & Chimres, N. (2005). Experimental study of hydrocarbon mixtures to replace HFC-134a in a domestic refrigerator. Energy Conversion & Management , 46 (2005), 85–100. Zima, M., Wang, M., Kadle, P., & Bona, J. (2014, January 04). Improving the Fuel Efficiency of Mobile A/C Systems with Variable Displacement Compressors. SAE Technical Paper .

30

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

CHARACTERISTIC OF LPG COMPOSITIONS IN THE FUEL LINE DURING DISCHARGING PROCESS M. Setiyo1,2*, S. Soeparman1, N. Hamidi1, and S. Wahyudi1 1

Department of Mechanical Engineering, University of Brawijaya Jl. MT. Haryono 165 Malang 65145, Indonesia 2 Departmen of Automotive Engineering, Muhammadiyah University of Magelang Jl. Bambang Soegeng, Mertoyudan, Magelang 56172, Indonesia * Email: [email protected]

ABSTRACT Research and development activities on LPG vehicles have been increasing LPG engine performance which is nearly as good as the gasoline engine. Exhaust emissions produced by LPG engine is also reported lower than gasoline engines. However, results from previous studies did not explain the level of the tank at the time of data collection. Meanwhile, LPG is a mixture of propane and butane molecules which have different properties. This paper presents an investigation of characteristic LPG composition in the fuel line during the discharging process. Samples were taken periodically on the fuel line by special gas syringe then injected to the Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS). The series of test on lengthwise LPG tank shows that the propane and butane molecules are not evenly during the discharging of the tank. However, changes in LPG composition during the discharging process do not significant affect the energy delivery to the combustion chamber, CO2 emissions, and potential cooling effect. Keywords: Discharging process; LPG composition; energy content; cooling effect. INTRODUCTION In the last decade, the development of automotive propulsion technology has focused on electric vehicles (EVs) and fuel cells. The EVs have been commercialized in some countries as green cars. However, the market for EVs is much lower than conventional automotive propulsion such as gasoline and diesel engine due to limited mileage and high total cost of ownership [1]. Biofuels from plants such as ethanol and biodiesel have also been developed, but its production will challenge the availability of land for crop production [2]. Therefore, LPG is still economically viable in some develop countries to substitute gasoline and to reduce environmental impacts. LPG as a road vehicle fuel has been applied around the 1900s [3]. Initially, LPG vehicles produce lower power, ranged from 5% to 20% than gasoline vehicles [4-7]. Rapid research and development lead to significant reduction of that loss. For old LPG vehicles, the ignition timing adjustment is mostly used to increase engine power nearly to gasoline

31

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

engine [8-12]. The effect of LPG on emissions and engine performance also has been investigated by many researchers; among others are Murillo et al [14], Saraf et al. [15], and Gumus [16]. Most of the researchers confirmed that emissions from LPG engine are lower than the gasoline engine. In the previous study, LPG can be used not only as a fuel but also has a potential cooling effect to be hybridized into vehicle’s air conditioning system. LPG evaporation in the vaporizer device produces cooling effect that can be used to help cooling car’s cabin. The LPG fuel system was simulated at the 2000 cm3 engine with various compositions of propane and butane to determine the characteristics of the potential cooling effect produced. The engine is able to provide cooling effect more than 1.0 kW at 3000 rpm. The various LPG composition also affects the potential cooling effect produced [17]. This concept was previously conducted by Mohan [18] and Ghariya et al. [19] in a burner. The cooling effect of LPG evaporation was also observed in the domestic refrigerator by Shah et al. [20], Nikam et al. [21], and Mhaske et al. [22]. However, studies related to the LPG as fuel or as a heat absorber did not explain the level of the tank at the time of data collection. In fact, LPG level in the tank is decreased during the discharging process. Considering that LPG is a mixture of propane and butane with different properties, this paper presents an investigation of LPG composition in the fuel line during the discharging process and its effects on energy combustion, CO 2 emission, and potential direct refrigeration. LITERATURE REVIEW In general, LPG is a mixture of propane (C3H8) and butane (C4H10) and the small part of ethane (C2H6) or pentane (C5H12) that is stored as a liquid in the pressurized cylinders at 0.6-1.2 MPa [23]. The percentages of propane and butane for composing LPG are different in winter and in summer, which the higher percentage of propane in winter [24]. Butane provides 12% energy higher than propane on the same volume burned at temperatures above the freezing point. However, propane is more reliable when it is stored at low temperatures. In the atmospheric condition, the boiling point of propane reaches -44°C while butane is only 0°C. On the other hand, the liquid density of propane and butane is different, 489.45 kg/m3 for propane and 571.99 kg/m3 for butane [25]. Propane and butane or mixtures of them also cause differences in vapor pressure [26, 27]. The greater the composition of propane in LPG, the higher is the vapor pressure. The atomic structure of propane and butane is presented in Figure 1.

Figure 1. Atomic structure of propane (a) and butane (b)

32

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

LPG Composition of Household LPG Cylinder On the household LPG cylinders, propane and butane compositions from cylinder to burner during discharging process has been investigated by Zainal et al. [28]. This study shows the ratio propane to butane was not equal during discharging process. At the initial stage of discharging, there is no butane molecules flowed from the cylinder. Butane molecules would take some periods of time to flow together with propane molecules. The higher percentage of propane, the longer the time will be taken. In general, for all compositions, vapor is dominated by propane at the beginning of discharging (Figure 3). During discharging process, temperature drops inside the cylinder. As a result, the ice layer is formed on the cylinder wall, in which it shows the heat absorption for evaporation.

Figure 2. The composition of LPG from Household LPG cylinder [28] LPG Fuel Line in Vehicle Application On the vehicle application, LPG tank occupies lengthwise on the rear trunk or mounted on the chassis. The basic schematic of LPG fuel system with vapor phase injection (VPI) system is presented in Figure 3. LPG tank for the vehicle is also equipped with a deep-tube as an outlet pipeline. The deep-tube is mounted on a multi-valve unit. It enables LPG to flow into vaporizer in liquid form. In this condition, LPG exits from the tank to the fuel line without change of phase. Thus, the LPG pressure before vaporizer is only slightly lower than the pressure inside the tank. This phenomenon is very different from the household LPG cylinders for cooking as assessed by Zainal et al. [28].

33

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Figure 3. Basic schematic of LPG fuel system [29] In fact, the commercial LPG for automotive market must meet the standard that is not defined as the exact composition but limited fuel properties only [7]. In Indonesia, the specification of LPG for road vehicles is regulated by the Government through the Director General of Oil and Gas in 2009. However, it is not explained clearly. It only determines the minimal composition of C3 and C4 is 97%. Due to the differences in cylinder geometry and cylinder position investigated by Zainal et al. [28], and differences properties of propane and butane, the purpose of this study is to investigate the composition of LPG in the fuel line during discharging process. EXPERIMENTAL SET UP Experimental Set Up and Apparatus In this study, the LPG tank was removed from the vehicle and filled ± 85% by volume (100% by mass) at the gas station. The tank was placed on a digital balance and allowed to stand for one day. A shut-off valve was installed in the pipeline between the LPG tank and the expansion valve. An expansion valve was mounted on the evaporator inlets to decrease the pressure and to regulate the LPG flow rate. A flow meter was installed on the exit side of the evaporator for monitoring the LPG flow rate. Ambient air flows through the evaporator by an electric blower to help LPG evaporating. LPG flowed from tank to fuel line by activating shut-off valve. Samples were taken during discharging process every 2 kg of weight loss (1.4 g/s). The samples were analyzed by a Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS). The experiment set up and test equipment is presented in Figure 4.

34

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Figure 4. Experiment set up and apparatus Temperature and Pressure Measurements During the test, temperature and pressure are recorded continuously for monitoring the physical property of LPG. LPG temperature before expansion valve, after expansion valve, and after evaporator was recorded by PT-100 thermocouples. LPG temperatures recorded by the thermocouple are fed to the multi-channel modular temperature controller TM4N2RB series. Next, the temperatures data were processed and displayed on a personal computer trough the DAQmaster software in Present Value (PV). Measurement accuracy of temperature is PV±0.5% or ±1°C. Meanwhile, LPG pressure (in gauge) before and after expansion valve was recorded by PSAN pressure transducers in Present Value (PV). Measurement accuracy of pressure is PV±0.5% F.S at 0°C to 50°C and PV±1% F.S at 10°C to 0° C. Composition Measurement During the sampling process, LPG flow rate is maintained at 1.4 g/s through the expansion valve adjustment. Samples were taken in the evaporator outlets by a special gas syringe. The composition of LPG sucked into the gas syringe is assumed the same as the composition in the fuel line. Samples were taken every 2 kg of weight loss. Next, the sample is injected into TQ-8040 series of GC-MS. Data from GC-MS are then processed and recorded by a personal computer.

35

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

RESULTS AND DISCUSSION Pressure and Temperature Distributions During the sampling process, in order to monitor the physical properties of LPG, pressure and temperature are recorded continuously at points as shown in Figure 4. The time taken from one sampling to the next is recorded by using DAQmaster software. LPG pressure and temperature at time sampling are presented in Figure 5. During discharging process, the temperature of air from the electric blower (Tair,in) is 35°C.

Figure 5. Temperature distribution (a) and pressure distribution (b) in the lengthwise LPG tank during the discharging process From Figure 5, the physical properties of LPG samples can be found out by comparing the pressure and temperature at the time of sampling. Firstly, LPG before expansion valve is liquid as sample number 1 to sample number 10. In this point (T 1, P1), temperature and pressure of LPG are 25-27°C and 0.59-0.69 MPa, respectively. However, for sample number 11, LPG before expansion valve is vapor. The temperature and pressure at this point are 18°C and 0.218 MPa, respectively. These conditions confirm the end of deep-tube is submerged during sample number 1 to 10. Secondly, LPG evaporation is completed in the evaporator, except the last. The heats exchange from LPG to the environment is not only by latent heat transfer but also by sensible heat transfer. This phenomenon can be seen by comparing the temperature of LPG at the time of entering and exiting evaporator. LPG temperature at the time of exiting the evaporator is much higher than at the time of entering the evaporator. Finally, LPG after evaporator is superheated vapor. At this point (T3, P2), all temperature of the sample is on the range of 16-28°C while all pressure is 0.03 MPa. Therefore, it can be concluded that LPG samples are taken in vapor forms. Molecule Distributions A series test of LPG composition during the discharging process has been carried out by GC-MS. The complete result of the LPG composition during the discharging process is presented in Table 1 and Figure 6, respectively.

36

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Table. 1 Molecules distributions of LPG during discharging process Sample 1

Peak 1 2 3

R. Time 1.267 1.298 1.398

Area 69551657 52299212 65612

Area (%) 57.05 42.90 0.05

Height Name 32625517 Propane (CAS) 25071666 Butane, 2-methyl- (CAS) 41762 Butane, 2-methyl- (CAS)

2

1 2 3

1.238 1.269 1.368

85531696 82981259 193634

50.70 49.19 0.11

37277932 Propane (CAS) 35672376 Butane, 2-methyl- (CAS) 130253 Butane, 2-methyl- (CAS)

3

1 2 3

1.269 1.318 1.400

77961730 88003242 177028

46.92 52.97 0.11

37349956 38180655 126825

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

4

1 2 3

1.248 1.276 1.376

79658424 72229777 98434

52.41 47.52 0.06

38798241 32020400 79512

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

5

1 2 3

1.262 1.290 1.390

64921277 70737212 105399

47.82 52.10 0.08

32580393 28798487 77373

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

6

1 2 3

1.240 1.268 1.369

56348706 69365413 98424

44.79 55.13 0.08

32814042 27836513 82856

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

7

1 2 3

1.233 1.283 1.364

69252707 88728819 162835

43.79 56.11 0.10

39470379 40780252 132889

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

8

1 2 3

1.262 1.291 1.392

62747061 65955404 76032

48.72 51.22 0.06

33082575 27147997 56093

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

9

1 2 3

1.274 1.302 1.403

55239713 60368672 50468

47.76 52.20 0.04

32537702 25227005 36511

Propane (CAS) 3-Buten-1-ol (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

10

1 2 3

1.256 1.285 1.385

57343794 55935345 97243

50.58 49.34 0.09

32724013 24839940 70756

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

11

1 2 3

1.256 1.308 1.389

82290810 94130281 93813

46.62 53.33 0.05

46144635 40277871 77477

Propane (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS) Butane, 2-methyl- (CAS)

37

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

100

Propane

90

Butane

Composition (%)

80 70 60 50 40

30 20 10 0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Mass discharging (%)

Figure 6. Molecules distribution of LPG during discharging process at 1.4 g/s Based on Figure 6, the characteristics of LPG composition during the discharging process can be observed. The series of test on lengthwise LPG tank shows that the propane and butane molecules are not evenly during the discharging of the tank. Six samples showing the composition of propane is higher than butane. Meanwhile, five samples showing the composition of butane is higher than propane. This result is different with household LPG cylinder which has outlet valve located on the upside. In the household LPG cylinder, LPG evaporates inside the cylinder before it exit to burner. Due the vapor pressure of propane is higher than butane; propane will evaporate earlier than butane. In this study, LPG flows from the tank to fuel line in the liquid phase during the deep-tube is sinking in the LPG liquid. Evaporation occurs on the surface of the fluid and fills the space inside the tank. It is indicated with pressure in the tank during the discharging process is nearly constant; ranges for 0.59 to 0.69 MPa for sample number 1 to 10. Since the liquid of LPG is lower than the end of the deep-tube, fully evaporation occurs inside the tank. Considering that this test is static, the electron negativity of molecule is the closest reason to explain this phenomenon. Propane and butane are non-polar molecules, in which the electrons are spread evenly, so it does not show positive and negative poles in the molecule. The atomic bonds in propane and butane are only C-H and C-C. Electron negativity of carbon (C) and hydrogen (H) is almost the same, 2.5 for C and 2.2 for H. Therefore, the CH bonds in propane and butane are almost perfectly covalent. The electron negativity difference is less than 0.5 so it ensures that propane and butane are nonpolar. Thus, there is no electrostatic force from molecules to others making it easy to mix. Effect on Energy Combustion and CO2 Emission Referring to the Figure 6, a numerical simulation was used to predict characteristics of energy delivered to the combustion chamber (HHV). Based on experimental data, the curve of energy content and CO2 emissions throughout the discharging process are presented in Figure 7. Although the composition of propane to butane during the discharging process is uneven but the HHV per kg of fuel is almost evenly. As it is known that the energy content of propane and butane is almost the same. HHV of propane is

38

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

50.330 kJ/kg and HHV of butane is 49.150 kJ/kg [30]. Furthermore, the product of CO2 emissions is calculated by complete combustion. With the oxygen to nitrogen ratio in the air is 21/79, the CO2 produced per kg of fuel is 1.51 Nm3 for propane and 1.53 Nm3 for butane, respectively [31]. It means that LPG composition does not significant effect on CO2 emission. 55

5,0

HHV (kJ/kg)

54

CO2

4,5

53

4,0

52

3,5

51

3,0

50

2,5

49

2,0

48

1,5

47

1,0

46

0,5

45

0,0

CO2 Production per kg f uel (Nm 3)

Energy content

Mass discharging (%)

Figure 7. Energy delivered and CO2 emission durimg the discharging process Effect on Potential Cooling Effect The function of vaporizer in the LPG fuel system is to transfer heat energy to LPG and then LPG evaporates completely. Through the evaporation process, heat absorption occurs. In the original design, to vaporize LPG and to prevent from icing in the wall of the vaporizer is done by circulating engine coolant surround the vaporizer (Figure 1). Related to this study, the test results show that the LPG temperature after the expansion valve is below 0°C of all composition, except the last sample. It provides an opportunity to vaporize LPG with ambient air to produce cooling effect (qev) for cooling the car's cabin. Enthalpy calculation from LPG stream based on experimental data is presented in Figure 8.

39

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

800

Δh h1 h3

700 600

h (kJ/kg)

500 400 300 200 100 0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

Mass discharging (%)

Figure 8. Entalphy (h) during the discharging process Thus, the potential cooling effect from LPG vaporizer can be estimated by enthalpy values (h) as shown in Figure 8. Referring to Masi [7], the LPG flow rate of 1998 cm3 engine through engine speed of 1000-6000 rpm is 1 - 7 g/s. Assuming that the heat released from air stream is equal to the heat absorbed for evaporation LPG, potential cooling effect can be calculated by 𝑞𝑒𝑣 = 𝑚̇ (ℎ3 − ℎ1 ). 𝑞𝑒𝑣 is potential direct refigeration in kW, 𝑚̇ is LPG flow rate g/s. ℎ3 is the entalphy in P3, T3 (exit evaporator) in kJ/kg. Finally, ℎ1 is the entalphy in P1, T1 (enter expansion valve, ℎ1 = ℎ2 ) in kJ/kg. The potential cooling effect of LPG vaporizer during the discharging process is presented in Figure 9.

Potential direct refrigeration (kW)

5

4

Qev (1 g/s)

Qev (2 g/s)

Qev (3 g/s)

Qev (4 g/s)

Qev (5 g/s)

Qev (6 g/s)

Qev (7 g/s)

3

2

1

0 0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

Mass discharging (%)

Figure 9. Potential cooling effect at various LPG mass flow rate during the discharging process

40

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

41

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

List of Changes

Manuscript: CHARACTERISTIC OF LPG COMPOSITIONS IN THE FUEL LINE DURING DISCHARGING PROCESS

Response and Revision made by Author(s) Reviewer #1: No

Comments

1 The final aim Why does change in composition of discharging importance not clearly state its relevance 2 • Specifications / composition of LPG is not explained

• The pressure is not clear whether the absolute or gauge

Revision/Changes We have added the description on the result and discussion, includes: 3.1. Effect on Energy Combustion and CO2 Emission 3.2. Effect on Potential Direct Refrigeration The spesification/ composition of LPG used in this study we have added at the end of the Introduction section (page 5). Pressure measurement has been clarified as a "gauge pressure". This statement is placed on point 2.2 (Temperature and pressure measurements)

................................. Meanwhile, LPG pressure (in gauge) before and after expansion valve was recorded by PSAN pressure transducers.

• How to measure and maintain the flow rate constant?

We use a flow meter for monitoring LPG flow rate. However, the actual flow rate is calculated by dividing LPG weightt loss to discharging time.

• No measurement uncertainty

The purpose of this study was to investigate the composition of LPG during the discharging process. As it is described in the methodology section, the temperatures are recorded only for monitoring the physical property of LPG. This is to

42

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

ensure that the samples are taken in the same physical form. 3

Why samples were taken every 2 kg of weightt loss but the results are expressed in time ?

There was an error in the graph on the first draft. Now, it has been revised. We attach the measurement data at the end of this paper.

If the LPG mass flow rate is constant , Why does time result is not constant 4  Why in sample 1 (S1) more contain butane discharging;

Propane, propene, and butane are non-polar molecules. The atomic bonds in propane, propene, and butane are only C-H and C-C. Electron negativity of carbon (C) and hydrogen (H) is almost the same, 2.5 for C and 2.2 for H. Therefore, the CH bonds in propane, propene, and butane are almost perfectly covalent. Considering that this test is static in LPG tank with deep-tube, where the LPG tank does not receive the shock, the molecular weightts and density are the closest reason to explain this phenomenon. Molecular weightt of propane, propene, and butane are different, which are 44.1, 42.1, and 58.1, respectively. Then, the density of liquid propane, propene, and butane in the pressurized cylinder of 0.6 MPa and 28°C taken from REFPROP-NIST are 501.9 kg/m3, 516.2 kg/m3, and 578.9 kg/m3, respectively. In the static tank, butane molecules would tend to be under propane and propene molecules because of its density. (This description has been presented in the result and discussion section)

 At the Pressure P2 is not far from the atmospheric pressure, T2 temperatures far below boilng point butane ?

This is because none of the samples in the form of pure butane. We took an example on the sample 2 (69 %propane and 31% butane). The simulation results with REFPROP at 0.3 MPa

43

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

(gauge) is -30°C (liquid) and -17°C (vapor).

5

Less is supported by the latest journal

We have added the latest 6 references associated with the use of LPG [Mohan, M. (2013); Ghariya et al. (2013), Shah et al. (2014); Nikam et al. (2015); and Mhaskeet al. (2016)].

6

Reviewer #2: No 1

Comments The introduction quite comprehensively discusses the use of LPG by the comparison of previous similar studies.

We have added "Methodology" as a subchapter, which it consist of

2 The methodology is not systematically described in a separate section, but the plot can be understood from the experimental set-up and apparatus section.

3

Revision/Changes

2.1. experimental set-up and apparatus, 2.2. Temperature and pressure measurements, 2.3. Composition Measurement

The results shown are quite clear with a graphic illustration regarding the distribution of temperature, pressure and molecular distribution of C3 and C4 during the discharging process.

44

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

4

5

6

It is unfortunate that the most important part of a paper is the weakest part of this manuscript. There is no analysis of the linkages between the results obtained with those expressed in the introduction. For example, no relationship is describe between the composition of LPG obtain during discharging with engine performance and exhaust emissions.

With more than 20 references (half of them are research publication within the last 5 years), I think it is very adequate.

Aadditional comments : A better quality paper will be produced if supported by the analysis of influence of LPG composition to the combustion energy delivered during discharging process. The analysis can be done by numerical simulation based on experimental data.

We have added an analysis of change in the composition during the discharging process against the energy delivery to the combustion chamber, CO2 emission, and potential direct refrigeration.

We have added the latest 6 references associated with the use of LPG [Mohan, M. (2013); Ghariya et al. (2013), Shah et al. (2014); Nikam et al. (2015); and Mhaskeet al. (2016)]. We have added a "numerical simulation" in the result and discussion section associated with: 3.3. Effect on Energy Combustion and CO2 Emission 3.4. Effect on Potential Direct Refrigeration

45

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

DATA SET

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

0

28

28

28

688

0

25/04/2016

11:50:00:002

0

0

25/04/2016

11:51:00:961

1

28

2

28

25/04/2016

11:52:00:932

2

27

-28

28

25/04/2016

11:53:00:898

3

27

-28

28

25/04/2016

11:54:00:865

4

27

-28

28

25/04/2016

11:55:00:865

5

27

-29

28

25/04/2016

11:56:00:022

6

27

-29

28

25/04/2016

11:57:00:829

7

27

-28

28

25/04/2016

11:58:00:853

8

26

-28

28

25/04/2016

11:59:00:747

9

26

-28

28

25/04/2016

12:00:00:866

10

26

-28

28

25/04/2016

12:01:00:743

11

26

-27

28

25/04/2016

12:02:00:725

12

26

-28

28

25/04/2016

12:03:00:772

13

26

-28

28

25/04/2016

12:04:00:638

14

26

-28

28

25/04/2016

12:05:00:673

15

26

-28

28

25/04/2016

12:06:00:635

16

26

-28

28

25/04/2016

12:07:00:632

17

26

-27

28

25/04/2016

12:08:00:523

18

26

-28

28

25/04/2016

12:09:00:554

19

26

-28

28

25/04/2016

12:10:00:525

20

26

-28

28

25/04/2016

12:11:00:514

21

26

-28

28

25/04/2016

12:12:00:472

22

26

-28

28

25/04/2016

12:13:00:440

23

26

-28

27

46

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

24

26

-28

27

25

26

-28

27

684

30

670

30

25/04/2016

12:14:00:323

25/04/2016

12:15:00:353

25/04/2016

12:16:00:301

26

26

-28

27

25/04/2016

12:17:00:258

27

26

-28

27

25/04/2016

12:18:00:204

28

26

-28

27

25/04/2016

12:19:00:172

29

26

-28

27

25/04/2016

12:20:00:107

30

26

-28

28

25/04/2016

12:21:00:088

31

26

-28

28

25/04/2016

12:22:00:065

32

26

-28

28

25/04/2016

12:23:00:047

33

26

-28

28

25/04/2016

12:24:00:997

34

26

-28

28

25/04/2016

12:25:00:946

35

26

-28

28

25/04/2016

12:26:00:891

36

26

-28

28

25/04/2016

12:27:00:841

37

26

-28

28

25/04/2016

12:28:00:793

38

26

-28

28

25/04/2016

12:29:00:703

39

26

-28

28

25/04/2016

12:30:00:656

40

26

-28

28

25/04/2016

12:31:00:677

41

26

-28

28

25/04/2016

12:32:00:549

42

26

-28

28

25/04/2016

12:33:00:533

43

26

-27

28

25/04/2016

12:34:00:438

44

26

-28

28

25/04/2016

12:35:00:404

45

26

-28

28

25/04/2016

12:36:00:378

46

26

-28

28

25/04/2016

12:37:00:325

47

26

-28

28

25/04/2016

12:38:00:277

48

26

-28

28

25/04/2016

12:39:00:214

49

26

-28

28

25/04/2016

12:40:00:169

50

26

-28

28

1

2

0.1

0.2

47

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

659

0

25/04/2016

12:41:00:127

51

26

-28

28

25/04/2016

12:42:00:086

52

26

-28

28

25/04/2016

12:43:00:034

53

26

-28

28

25/04/2016

12:44:00:970

54

26

-28

28

25/04/2016

12:45:00:914

55

26

-28

28

25/04/2016

12:46:00:880

56

26

-28

28

25/04/2016

12:47:00:837

57

26

-28

28

25/04/2016

12:48:00:807

58

26

-28

28

25/04/2016

12:49:00:757

59

26

-28

28

25/04/2016

12:49:50:703

60

26

-28

27

25/04/2016

12:51:00:660

61

26

-28

28

25/04/2016

12:52:00:624

62

26

-28

27

25/04/2016

12:53:00:579

63

26

-28

27

25/04/2016

12:54:00:556

64

26

-28

27

25/04/2016

12:55:00:526

65

26

-28

27

25/04/2016

12:56:00:474

66

26

-28

27

25/04/2016

12:57:00:460

67

26

-28

26

25/04/2016

12:58:00:086

68

26

-28

28

25/04/2016

12:59:00:034

69

26

-28

28

25/04/2016

13:00:00:103

70

26

-28

21

25/04/2016

13:01:00:032

71

26

-28

21

25/04/2016

13:02:00:031

72

26

-28

21

25/04/2016

13:03:00:037

73

26

-28

21

25/04/2016

13:04:00:029

74

26

-28

21

25/04/2016

13:05:00:021

75

26

-28

21

25/04/2016

13:06:00:016

76

26

-28

21

25/04/2016

13:07:00:101

77

26

-28

21

3

0.3

48

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

650

30

25/04/2016

13:08:00:032

78

26

-28

21

25/04/2016

13:09:00:990

79

26

-28

21

25/04/2016

13:10:00:146

80

26

-28

21

25/04/2016

13:11:00:104

81

26

-28

21

25/04/2016

13:12:00:066

82

26

-28

21

25/04/2016

13:13:00:046

83

26

-28

21

25/04/2016

13:14:00:018

84

26

-28

21

25/04/2016

13:15:00:952

85

26

-28

21

25/04/2016

13:16:00:901

86

26

-28

21

25/04/2016

13:17:00:872

87

26

-28

21

25/04/2016

13:18:00:832

88

26

-28

21

25/04/2016

13:19:00:799

89

26

-28

21

25/04/2016

13:20:00:750

90

26

-28

20

25/04/2016

13:21:00:703

91

26

-28

20

25/04/2016

13:22:00:655

92

26

-28

20

25/04/2016

13:23:00:605

93

26

-28

20

25/04/2016

13:24:00:801

94

26

-28

20

25/04/2016

13:25:00:833

95

26

-27

20

25/04/2016

13:26:00:714

96

26

-28

20

25/04/2016

13:27:00:665

97

26

-28

20

25/04/2016

13:28:00:640

98

26

-28

20

25/04/2016

13:29:00:630

99

26

-28

20

25/04/2016

13:30:00:594

100

26

-28

20

25/04/2016

13:31:00:572

101

26

-28

20

25/04/2016

13:32:00:563

102

26

-28

20

25/04/2016

13:33:00:513

103

26

-28

19

25/04/2016

13:34:00:463

104

26

-28

19

4

0.4

49

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

642

30

25/04/2016

13:35:00:397

105

26

-28

19

25/04/2016

13:36:00:344

106

26

-28

19

25/04/2016

13:37:00:294

107

26

-28

19

25/04/2016

13:38:00:248

108

26

-28

19

25/04/2016

13:39:00:197

109

26

-28

19

25/04/2016

13:40:00:157

110

26

-28

19

25/04/2016

13:41:00:122

111

26

-28

19

25/04/2016

13:42:00:070

112

26

-28

19

25/04/2016

13:43:00:023

113

26

-28

19

25/04/2016

13:44:00:970

114

26

-28

19

25/04/2016

13:45:00:923

115

26

-28

19

25/04/2016

13:46:00:110

116

26

-28

19

25/04/2016

13:47:00:041

117

26

-28

19

25/04/2016

13:48:00:996

118

26

-27

19

25/04/2016

13:49:00:020

119

26

-28

19

25/04/2016

13:50:00:979

120

26

-28

19

25/04/2016

13:51:00:937

121

26

-28

19

25/04/2016

13:52:00:905

122

26

-28

19

25/04/2016

13:53:00:855

123

26

-28

19

25/04/2016

13:54:00:842

124

26

-28

19

25/04/2016

13:55:00:794

125

26

-28

19

25/04/2016

13:56:00:743

126

26

-28

19

25/04/2016

13:57:00:691

127

26

-28

19

25/04/2016

13:58:00:647

128

26

-28

18

25/04/2016

13:59:00:578

129

26

-28

18

25/04/2016

14:00:00:531

130

26

-28

18

25/04/2016

14:01:00:486

131

26

-28

18

5

0.5

50

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

631

30

25/04/2016

14:02:00:431

132

26

-28

18

25/04/2016

14:03:00:389

133

26

-28

18

25/04/2016

14:04:00:356

134

26

-28

18

25/04/2016

14:05:00:300

135

26

-28

18

25/04/2016

14:06:00:274

136

25

-28

18

25/04/2016

14:07:00:254

137

26

-28

18

25/04/2016

14:08:00:188

138

26

-28

18

25/04/2016

14:09:00:174

139

25

-28

18

25/04/2016

14:10:00:124

140

25

-28

18

25/04/2016

14:11:00:061

141

25

-28

18

25/04/2016

14:12:00:014

142

25

-28

18

25/04/2016

14:13:00:976

143

25

-28

18

25/04/2016

14:14:00:924

144

25

-27

18

25/04/2016

14:15:00:876

145

25

-28

18

25/04/2016

14:16:00:828

146

25

-28

18

25/04/2016

14:17:00:783

147

25

-28

18

25/04/2016

14:18:00:744

148

25

-28

17

25/04/2016

14:19:00:728

149

25

-28

17

25/04/2016

14:20:00:683

150

25

-28

17

25/04/2016

14:21:00:635

151

25

-28

17

25/04/2016

14:22:00:572

152

25

-28

17

25/04/2016

14:23:00:516

153

25

-28

17

25/04/2016

14:24:00:465

154

25

-28

17

25/04/2016

14:25:00:402

155

25

-28

17

25/04/2016

14:26:00:351

156

25

-28

17

25/04/2016

14:27:00:309

157

25

-28

17

25/04/2016

14:28:00:285

158

25

-28

17

6

0.6

51

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

623

30

25/04/2016

14:29:00:257

159

25

-28

17

25/04/2016

14:30:00:207

160

25

-28

17

25/04/2016

14:31:00:139

161

25

-28

17

25/04/2016

14:32:00:105

162

25

-28

17

25/04/2016

14:33:00:087

163

25

-28

17

25/04/2016

14:34:00:041

164

25

-28

17

25/04/2016

14:35:00:988

165

25

-28

17

25/04/2016

14:36:00:956

166

25

-28

17

25/04/2016

14:37:00:906

167

25

-28

17

25/04/2016

14:38:00:879

168

25

-28

17

25/04/2016

14:39:00:822

169

25

-28

17

25/04/2016

14:40:00:816

170

25

-27

17

25/04/2016

14:41:00:823

171

25

-28

17

25/04/2016

14:42:00:787

172

25

-28

17

25/04/2016

14:43:00:739

173

25

-28

17

25/04/2016

14:44:00:728

174

25

-28

17

25/04/2016

14:45:00:676

175

25

-28

17

25/04/2016

14:46:00:632

176

25

-28

17

25/04/2016

14:47:00:568

177

25

-28

17

25/04/2016

14:48:00:535

178

25

-28

17

25/04/2016

14:49:00:476

179

25

-28

16

25/04/2016

14:50:00:429

180

25

-28

17

25/04/2016

14:51:00:400

181

25

-28

16

25/04/2016

14:52:00:335

182

25

-28

16

25/04/2016

14:53:00:281

183

25

-28

16

25/04/2016

14:54:00:239

184

25

-28

16

25/04/2016

14:55:00:191

185

25

-28

16

7

0.7

52

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

612

30

25/04/2016

14:56:00:138

186

25

-28

16

25/04/2016

14:57:00:087

187

25

-28

16

25/04/2016

14:58:00:054

188

25

-28

16

25/04/2016

14:59:00:010

189

25

-28

16

25/04/2016

15:00:00:947

190

25

-28

16

25/04/2016

15:01:00:911

191

25

-28

16

25/04/2016

15:03:00:814

192

25

-28

16

25/04/2016

15:04:00:764

193

25

-28

16

25/04/2016

15:05:00:713

194

25

-28

16

25/04/2016

15:06:00:760

195

25

-28

16

25/04/2016

15:07:00:691

196

25

-28

16

25/04/2016

15:08:00:644

197

25

-28

16

25/04/2016

15:09:00:597

198

25

-28

16

25/04/2016

15:10:00:580

199

25

-28

16

25/04/2016

15:11:00:528

200

25

-28

16

25/04/2016

15:12:00:514

201

25

-28

16

25/04/2016

15:13:00:465

202

25

-28

16

25/04/2016

15:14:00:412

203

25

-28

16

25/04/2016

15:15:00:366

204

25

-28

16

25/04/2016

15:16:00:315

205

25

-27

16

25/04/2016

15:17:00:256

206

25

-27

16

25/04/2016

15:18:00:206

207

25

-28

16

25/04/2016

15:19:00:154

208

25

-27

16

25/04/2016

15:20:00:123

209

25

-27

16

25/04/2016

15:21:00:075

210

25

-27

16

25/04/2016

15:22:00:036

211

25

-27

16

25/04/2016

15:23:00:993

212

25

-27

16

8

0.8

53

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

593

30

25/04/2016

15:24:00:937

213

24

-27

16

25/04/2016

15:25:00:892

214

25

-28

16

25/04/2016

15:26:00:826

215

24

-28

16

25/04/2016

15:27:00:783

216

24

-27

16

25/04/2016

15:28:00:734

217

25

-27

16

25/04/2016

15:29:00:680

218

24

-27

16

25/04/2016

15:30:00:659

219

25

-27

16

25/04/2016

15:31:00:646

220

25

-28

16

25/04/2016

15:32:00:593

221

25

-27

16

25/04/2016

15:33:00:544

222

25

-27

16

25/04/2016

15:34:00:495

223

24

-27

16

25/04/2016

15:35:00:449

224

24

-27

16

25/04/2016

15:36:00:391

225

24

-27

16

25/04/2016

15:37:00:339

226

24

-27

16

25/04/2016

15:38:00:289

227

24

-27

16

25/04/2016

15:39:00:240

228

24

-27

16

25/04/2016

15:40:00:204

229

24

-27

16

25/04/2016

15:41:00:159

230

24

-27

16

25/04/2016

15:42:00:110

231

24

-27

16

25/04/2016

15:43:00:093

232

24

-26

16

25/04/2016

15:44:00:010

233

23

2

18

25/04/2016

15:45:00:944

234

23

10

19

25/04/2016

15:46:00:916

235

23

13

20

25/04/2016

15:47:00:880

236

24

14

21

25/04/2016

15:48:00:826

237

23

16

22

25/04/2016

15:49:00:766

238

23

17

23

25/04/2016

15:50:00:714

239

22

17

23

9

0.9

54

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

218

30

25/04/2016

15:51:00:650

240

22

18

24

25/04/2016

15:52:00:601

241

21

18

24

25/04/2016

15:53:00:566

242

20

18

24

25/04/2016

15:54:00:526

243

19

18

25

25/04/2016

15:55:00:484

244

18

18

25

25/04/2016

15:56:00:425

245

18

19

25

25/04/2016

15:57:00:566

246

20

18

24

25/04/2016

15:58:00:526

247

19

18

25

25/04/2016

15:59:00:484

248

18

18

25

25/04/2016

15:50:00:425

249

18

19

25

25/04/2016

15:51:00:225

250

18

19

25

10

1

pressure mass discharging

time

P1

P2

0

0

0.688

0

0.1

25

0.684

0.03

0.2

50

0.670

0.03

0.3

75

0.659

0.03

0.4

100

0.650

0.03

0.5

125

0.642

0.03

0.6

150

0.631

0.03

0.7

175

0.623

0.03

0.8

200

0.612

0.03

0.9

225

0.593

0.03

1

250

0.218

0.03

55

Lampiran. Luaran penelitian (artikel)

Date

Time

Sample

Mass

Time

T1

T2

T3

P1

P2

number

disc (%)

(minutes)

(0C)

(0C)

(0C)

kPa_g

kPa_g

56