PENGARUH PANJANG SALURAN SUDDEN EXPANSION TERHADAP KARAKTERISTIK PEMBAKARAN PADA MESO-SCALE COMBUSTOR

Abstract

Sumber energi ramah lingkungan dan berkelanjutan sangat diperlukan untuk membantu mengurangi konsumsi bahan bakar fosil. Bahan bakar fosil merupakan sumber energi yang tidak terbarukan, oleh karena itu dibutuhkan kebijakan pemerintah agar masyarakat memiliki budaya bijak dalam menggunakan bahan bakar fosil atau dilakukan pengembangan teknologi dalam pengolahan atau pemakaian sumber energi fosil. Meso-combustion atau pembakaran pada saluran ruang bakar dengan diameter sebesar 1 – 10 mm (Maruta dan Ju, 2011) merupakan salah satu wujud pengembangan teknologi pemanfaatan bahan bakar fosil. Pembakaran ini memiliki potensi untuk menghasilkan energi panas yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber pembangkit listrik skala mikro atau disebut Micro Power Generator (MPG). Komponen utama MPG adalah ruang bakar atau disebut combustor, dalam combustor tersebut berlangsung proses pembakaran skala meso. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk melakukan pengamatan terhadap flammability limit atau batas nyala api dan visualisasi nyala api pada proses pembakaran skala meso (meso-scale combustion). Penelitian ini dilakukan dengan jalan memberikan variasi dimensi panjang saluran sudden expansion pada combustor sebesar 10 mm, 15 mm, dan 20 mm. Combustor tersebut terdiri dari bagian input yang terbuat dari tembaga dan bagian output yang terbuat dari quartz glass, dengan diameter dalam bagian input sebesar 2,6 mm dan diameter dalam bagian output sebesar 3,5 mm. Penambahan dimensi tersebut diharapkan dapat meningkatkan batas nyala api atau flammability limit pada proses pembakaran. Hasil perbandingan batas nyala api pada variasi panjang saluran sudden expansion menunjukkan bahwa batas nyala api atau flammability limit terluas terdapat pada saluran sudden expansion dengan panjang 20 mm, dimana api dapat menyala dalam rentang rasio nilai ekuivalen (ɸ) = 0,91 – 1,38 dan nilai kecepatan reaktan (v) = 19,6 – 31 cm/s, untuk panjang saluran sudden expansion 15 mm api dapat menyala pada rasio ekuivalen (ɸ) = 0,93 – 1,35 dan nilai kecepatan reaktan (v) = 19,1 – 28,1 cm/s. Sedangkan untuk panjang saluran sudden expansion 10 mm api dapat menyala pada nilai rasio ekuivalen (ɸ) = 0,94 – 1,22 dan nilai kecepatan reaktan (v) = 17,3 – 22,4. Sehingga, dapat dikatakan combustor atau ruang bakar dengan saluran sudden expansion 20 mm memiliki batas nyala api terluas dan stabilas nyala api baik. Saluran sudden expansion dengan panjang 10 mm memiliki tingkat kecerahan warna api paling rendah yaitu sebesar RGB(66,82,173). Tingkat kecerahan nyala api mengalami peningkatan pada variasi panjang 15 mm dan 20 mm, yaitu sebesar RGB(74,82,173) dan RGB(74,90,181). Kecerahan nyala api semakin meningkat dengan bertambahnya panjang saluran sudden expansion dan semakin cerah nyala api, semakin tinggi pula temperatur pada nyala api tersebut.