Analisis Flame Regime pada Pembakaran Butana-Udara di Meso-Scale Combustor dengan Sudden Expanison dan Wire Mesh

Abstract

Perkembangan teknologi portable sudah sangat pesat di kalangan masyarakat contohnya baterai, smarftphone, ldan lain lain. Penggunaan teknologi sangat dibutuhkan dalam beberapa sektor seperti industri, rumah tangga, transportasi, pembangkit listrik dan berbagai sektor lainnya. Micro Power Generator adalah alat penghasil energi. Micro Power Generator adalah alat yang menghasilkan energi yang terbagi menjadi dua komponen yaitu combustor atau reaktor yang berskala kecil (micro/meso) yang berfungsi sebagai pengubah chemical energy dari bahan bakar hidrokarbon menjadi energi thermal dan yang kedua adalah micro-thermophotovoltaic yang berfungsi sebagai alat perubah panas menjadi listrik. Perkembangan teknologi micro/meso combustor semakin pesat dan berkembang luas yang bertujuan untuk mengganti baterai sebagai sumber energi (Chou dkk., 2011). Masalah yang terjadi pada micro/meso-scale yaitu dimana cara menstabilkan api di dalam combustor atau reaktor sangat penting sebagai pengaruh pada out put pembakaran di meso-scale combustor. Beberapa penelitian baru-baru ini telah banyak dilakukan untuk meningkatkan stabilitas pembakaran di meso-scale combustor dengan berbagai cara yaitu mendesain micro combustion yang lebih baik dengan tujuan out put pembakaran yang handal. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan pengamatan terhadap flame regime yang terjadi variasi diameter inlet di meso-scale combustor dengan sudden expansion dan wire mesh sebagai flame holder. Penelitian ini dilakukan dengan memberikan penambahan flame holder berupa wire mesh yang dipasangkan di dekat sudden expansion pada kedua combustor. Combustor terdiri dari bagian input yang terbuat dari tembaga dan output dari bahan kaca pyrex silinder dengan viii variasi diameter input 3,3 mm dan 4,2 mm dan diameter outlet tetap 4,7 mm. Penambahan wire mesh tersebut diharapkan dapat menstabilkan flame regime yang terjadi pada combustor. Hasil analisis data flame regime dengan variasi diameter inlet meso-scale combustor rasio 𝐷1𝐷2⁄ = 0,7 dan 0,9 yang telah dilakukan. Nyala api terbaik ada pada rasio combustor 𝐷1𝐷2⁄ = 0,9 dimana mayoritas flame regime yang terbentuk yaitu flame at flame holder. Ada 4 flame regime yang terjadi di dalam variasi kedua combustor yaitu blowout, flashback, flame in combustor dan flame at flame holder. semakin bertambah rasio 𝐷1𝐷2⁄ maka nyala api semakin dekat dengan sudden expansion. Semakin tinggi kecepatan reaktan dapat terjadi api blowout karena kecepatan reaktan lebih tinggi dibandingkan kecepatan flame speed sehingga api terdorong keluar combustor. Semakin rendah kecepatan reaktan dapat terjadi api flashback karena kecepatan reaktan yang lebih rendah dibandingkan dengan kecepatan rambat nyala api. Penurunan nilai rasio ekuivalen, aliran vortex dan tegangan geser dapat terjadi flame in combustor dan flame at flame holder