Anallsis Variasi Surface to Volume Ratio terhadap Flame Propagation Speed pada Sudden Expansion Meso-Scale Combustor

Abstract

Perangkat portable pada saat ini yang menunjang kebutuhan energi listrik dalam skala kecil saat ini adalah baterai. Kepadatan energi baterai masih kurang untuk memenuhi kebutuhan energi skala kecil. Pengembangan untuk perangkat skala kecil pada saat ini adalah Micro Power Generator (MPG). Micro Power Generator (MPG) mempunyai kepadatan energi yang lebih tinggi dari baterai karena menggunakan bahan bakar hidrokarbon. Komponen utama pada Micro Power Generator adalah microlmeso combustor dan Micro-rermophotovoltaic. Micro/meso berfungsi sebagai pengubah bahan bakar hidrokarbon menjadi energi panas sedangkan Micro-Termophotovoltaic berfungsi sebagai pengubah energi panas menjadi listrik. Pada pengembangan alat saat ini masalah utama MPG yang timbul pada micro/meso combustor adalah bagaimana memaksimalkan output panas, karena sebagian besar dipengaruhi meningkatnya kehilangan panas dalam combustor akibat rasio permukaan terhadap volume yang tinggi, sehingga dapat menghentikan proses pembakaran. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan analisis surface to volume ratio terhadap flame propagation dan memvisualisasikan hasil flame propagation dan menghitung kecepatan rambat api. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan surface to volume (S/V) pada D., combustor 5 mm dan 6 mm dengan panjang combustor yang sama yaitu 20 mm dan diameter input combustor 4,5 mm. Bahan combustor mengg-unakan kaca Pyrex borosilikat berbentuk silinder, hasil visualisasi penelitian menggunakan kamera Fujifilm X-A3 dengan spesifiaksi resolusi 920 x1080 60p/50p. Dengan rasio ekuivalen sto = 0,86 pada kecepatan konstan v = 29,80 cm/s pada combustor 5 mm mempunyai debit bahan bakar Qf = 13,418 ml/min dengan debit udara Qa = 255,75 Karakteristik api yang teramati pada rasio ekuivalen ini adalah stationary asimetri dan untuk kecerahan warna api pada diameter 5 mm adalah ROB. (23,44,97). Untuk combustor 6 mm mempunyai debit bahan. bakar Qf = 9,65 ml/min dengan debit udara Qa = 255,75 nil/min. Karakteristik api yang teramati pada rasio ekuivalen ini adalah stationary asimaetri dan tingkat kecerahan warna api pada diameter 6 mm adalah RGB (24,43,101). Hasil penelitian menurut flame propg-ation, s/v dan karakteristiknya bahwa kondisi nyala api terbaik terdapat pada rasio ekuivalen = 0,86 pada kecepatan konstan v = 29,80 cm/s dengan bahan bakar Qf = 17,5 ml/min degan udara Qa, = 504 ml/min, di mana posisi api pada saat penyalaan menempel pada sudden expansion, dan diperoleh basil dari variasi surface to volume dan juga flame speed pada kedua combustor yaitu kecepatan rata —rata pada combustor 5 mm adalah 13,951 m/s dengan basil rasio surface to volume adalah 0,6. Sedangkan untuk combustor 6mm mempunyai kecepatan rata-rata sebesar 21,676 m/s dan basil rasio surface to volume adalah 0,8. Dengan kondisi rasio ekuivalen yang sama akan tetapi mempunyai tingkat kecerahan api yang berbeda. Perbedaan kecepatan api dan juga stabilitas api dipengaruhi oleh lebar saluran, menurut Ju et al (2006) transisi, non monotonik antara rezim api sangat bergantung pada lebar saluran dan kecepatan aliran, terdapat dua transisi api yaitu transisi kepunahan dan transisi langsung, dan nyala api cepat ke nyala lambat. Efek angka lewis adalah menyempitkan batas kepunahan nyala api cepat secara signifikan mengubah batas transisi, nyala api, yang memiliki, dampak besar pada ketidakstabilan api. Penggunaan sudden expansion membuat kondisi, api di dalam saluran menjadi lebih baik hal ini diperkuat juga oleh Yang et al (2002) menyatakan bahwa sudden expansion mempunyai fungsi mengontrol kestabilan nyala api karena mampu mensirkulasikan pencampuran reaktan pembakaran pada area dekat dinding combustor, sehingga meningkatkan proses pencampuran pembakaran di sekitar tepi tabung combustor menjadi lebih stabil.