FENOMENA DIFRAKSI GELOMBANG DETONASI PADA CAMPURAN BAHAN BAKAR HIDROGEN-OKSIGEN DENGAN DILUENT ARGON

Penulis

Bambang Puguh Manunggal

Pembimbing: Dr.Eng. Jayan Sentanuhady, S.T.,M.Eng


ABSTRACT: The supersonic combustion, shock wave and reaction wave propagates in coupled condition. The hight pressure of shock wave that can reach 20 times of initial pressure would be harmful to human safety of an detonation. The study of detonation reinitiation is a real important view to design detonation arrester that could be used to eliminate the detonation propagation. Expansion process as a result of diffraction phenomenon can cause the sustained propagation of detonation wave failure, so that shock wave and reaction wave will be decouple and propagation velocity declines become subsonik (deflagration), where is this condition easier to be controlled and not too dangerous.The way to converts detonation wave to be deflagration wave through diffraction phenomenon is serve to be basic method to design detonation arrester.This experiment used facing step to generated the diffraction phenomenon. This experiment used horizontal circular pipe which having 50 mm inside diameter and 6300 mm length. The fuel is premixed mixture of hydrogen and oxygen stoichiometry condition with 20% agron diluents and the initial pressure condition would be variated from 10 kPa up to 100 kPa. After propagates through narrow gap, the detonation wave will be diffracted and then would be investigated related to the detonation reinitiation. The result show that characteristic of detonation wave propagation behind narrow gap is classified to three propagations, (a) Detonation transmission, the detonation wave propagation without the quenching process, (b) reinitiation of detonation, deflagration to detonation transition (DDT) process and reinitiated by interaction of shock wave with inside pipe wall in the downstream region (c) Quenching detonation, the detonation wave is not reinitiated in the region of observation.The effect of the facing step model variation was seen to be very dominant in the ring of initial fuel mixture pressure under 60 kPa. The smaller facing step model resulted in reinitiation distant farther.At initial pressure 10 kPa with 25% facing step model the reinitiation detonation distance was 540 mm and hight pressure only reach 6 times of initial pressure meanwhilefor 75% facing step model it was 120 mm and peak pressure was 10 times of initial pressure. In cotralary the fuel initial effect was more dominating then facing step model variation in the pressure range more then 60 kPa.

INTISARI: Pada sistem pembakaran supersonik, shock wave dan reaction wave merambat dengan kondisi berhimpit. Shock wave yang memiliki tekanan tinggi hingga mencapai 20 kali tekanan awal akan membahayakan bagi keselamatan manusia jika kecelakaan detonasi terjadi. Pengetahuan reinisiasi detonasi merupakan hal yang sangat penting diketahui untuk mendesain detonation arrester yang efektif sebagai alat pengaman untuk mengeliminasi detonasi. Ekspansi akibat fenomena difraksi akan menggagalkan proses self sustained propagation pada sistem detonasi, sehingga gelombang kejut dan gelombang reaksi akan terpisah dan kecepatan rambat pembakaran menurun menjadi subsonik (deflagrasi), dimana kondisi ini lebih mudah dikendalikan dan tidak terlalu berbahaya. Teknik merubah detonasi menjadi deflagrasi melalui fenomena difraksi dapat digunakan sebagai dasar metode untuk mendesain detonation arrester. Penelitian ini menggunakan model facing step yang bertujuan untuk menyelidiki hubungan fenomena difraksi dengan reinisiasi detonasi. Penelitian ini menggunakan pipa uji detonasi horizontal berpenampang lingkaran berdiameter dalam 50 mm dengan panjang 6300 mm. Bahan bakar yang digunakan adalah premixed hidrogen dan oksigen dengan kondisi stoikiometri dengan diluen argon 20 % yang divariasikan tekanan awalnya mulai dari 10 kPa sampai dengan 100 kPa. Setelah melalui facing step, gelombang detonasi akan mengalami difraksi untuk kemudian diselidiki hubungannya terhadap reinisiasi detonasi. Hasil penelitian yaitu karakter perambatan detonasi di belakang (downstream) model facing step diklasifikasikan menjadi tiga pola rambatan, (a) transmisi detonasi, yaitu perambatan gelombang detonasi tanpa melalui proses quenching, (b) re-inisiasi detonasi yaitu terjadinya proses re-inisiasi akibat proses deflagration to detonation transition (DDT) dan oleh adanya interaksi gelombang kejut dengan dinding pipa di daerah downstream, (c) quenching detonasi dimana tidak terdeteksi gelombang detonasi di daerah observasi. Pengaruh variasi model facing step terlihat terlihat sangat dominan pada tekanan awal campuran bahan bakar dibawah 60 kPa. Semakin kecil model facing step jarak reinisiasi semakin jauh. Untuk tekanan awal 10 kPa dengan model facing step 25% jarak re-inisiasi detonasi mencapai 540 mm dan tekanan puncak hanya mencapai 6 kali tekanan awal, sedangkan untuk model facing step 75% jarak re-inisiasi detonasi adalah 120 mm dengan tekanan puncak 10 tekanan awal. Sebaliknya pengaruh tekanan awal bahan bakar lebih dominan dibanding pengaruh variasi model facing step pada tekanan awal diatas 60 kPa.

Kata kunci gelombang detonasi, gelombang deflagrasi, difraksi, reinisiasi.
Program Studi S2 Teknik Mesin UGM
No Inventaris 0465-H-2012
Deskripsi xiii, 42 p., bibl., ills., 29 cm.
Bahasa Indonesia
Jenis Tesis
Penerbit [Yogyakarta] : Universitas Gadjah Mada, 2012
Lokasi Perpustakaan Pusat UGM
File Tulisan Lengkap dapat Dibaca di Ruang Tesis/Disertasi
  • Anda dapat mengecek ketersediaan versi cetak dari penelitian ini melalui petugas kami dengan mencatat nomor inventaris di atas (apabila ada)
  • Ketentuan Layanan:
    1. Pemustaka diperkenankan mengkopi cover, abstrak, daftar isi, bab pendahuluan, bab penutup/ kesimpulan, daftar pusatak
    2. Tidak diperbolehkan mengkopi Bab Tinjauan Pustaka, Bab Pembahasan dan Lampiran (data perusahaan/ lembaga tempat penelitian)
    3. Mengisi surat pernyataan, menyertakakan FC kartu identitas yang berlaku

<< kembali