Simulasi numerik pengaruh plat penghalang terhadap karakteristik pembakaran difusi bahan bakar cair pada aliran sembur Double Concentric

SUJONO, Dr.Eng. Tri Agung R., B.Eng.,M.Eng

2005 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Simulasi numerik merupakan salah satu alternative untuk mendapatkan data penelitian selain dengan melakukan eksperimen. Simulasi Numerik mempunyai banyak keunggulan diantaranya adalah biaya yang relative murah, relative lebih cepat, kemampuan untuk mensimulasikan kondisi sebenarnya, informasi lengkap. Penelitian dengan simulasi numerik ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh plat penghalang terhadap karakteristik pembakaran difusi bahan bakar cair pada aliran sembur double concentric. Dengan mengetahui karakteristik pembakaran ini diharapkan akan dapat digunakan untuk meningkatkan kinerja peralatan-peralatan yang menggunakan energi melalui reaksi pembakaran (misalnya : boiler, furnace, turbin gas dan sebagainya). Bahan bakar yang dipakai dalam simulasi adalah n-pentane (C5H12) cair, dengan parameter yang diamati yaitu : 1. Variasi kecepatan udara sekunder (2,5 ~ 6,5 m/s) pada kondisi kecepatan udara primer dan AFR (Air Fuel Ratio) total konstan 2. Variasi kecepatan udara sekunder (2,5 ~ 6,5 m/s) pada kondisi kecepatan udara primer dan laju aliran bahan bakar konstan. 3. Variasi ukuran diameter plat penghalang (d = 0,05 ~ 0,08 m) dan kecepatan udara sekunder pada kecepatan udara primer dan AFR total konstan. Dari hasil simulasi menunjukan bahwa, kenaikan kecepatan udara sekunder pada kondisi kecepatan udara primer dan AFR total konstan akan menaikan temperatur maksimum hasil pembakaran, panjang api berkurang, temperatur gas buang cenderung konstan. Kenaikan kecepatan udara sekunder pada kondisi laju aliran masa bahan bakar dan kecepatan udara primer konstan akan mengakibatkan kenaikan temperatur maksimum, panjang api berkurang semakin besar, terjadi penurunan temperatur gas buang. Dengan menambahkan plat penghalang, mengakibatkan temperatur didekat unjung atomiser semakin tinggi. Kenaikan kecepatan udara sekunder pada kondisi kecepatan udara primer dan AFR total konstan, mengakibatkan perubahan temperatur maksimum semakin rendah (dibanding tanpa plat). Penurunan panjang api, dan temperatur gas buang semakin tidak terlihat perubahannya. Dari kondisi ini terlihat bahwa, pada plat d = 0,08 m api menjadi lebih stabil, tetapi membutuhkan material plat penghalang yang tahan terhadap temperatur lebih tinggi akibat kenaikan temperatur dekat atomiser.

Numerical simulation is one of the alternatives for collecting research data beside direct experimental. The advantages research with numerical simulation are : low cost, more fast , ability to simulate realistic condition, complete information. Approach this research with numerical simulation is conducted to know influence of the obstacle in the liquid fuel diffusive combustion characteristic in the double concentric jet flow. The results are expected to be used to increase performance of the equipment using the energy from reaction of combustion (i.e.: boiler, furnace, gas turbine, etc.). The fuel used in the simulation is n-pentane (C5H12) liquid, and the parameter was investigated are : 1. Variation of the secondary air velocities (2.5 to 6.5 m/s) on the primary air velocity and total AFR constant. 2. Variation of the secondary air velocities (2.5 to 6.5 m/s) on the primary air velocity and fuel mass flow rate constant 3. Variation of the obstacle diameters (d = 0.05 and 0.08m) and secondary air velocities on the primary air velocity and total AFR constant. The results of this research show that, increasing the secondary air velocity on the primary air velocity and total AFR constant causes the maximum temperature of combustion increase, flame length decrease, and exhaust gas temperature rather constant. Increasing of the secondary air velocity on the primary air velocity and the fuel mass flow rate constant causes the maximum temperature of combustion increase, flame length decrease, and exhaust gas temperature decrease. By installing the obstacles, temperatures at the axis near the atomizer increase. Increasing of the secondary air velocities on the primary air velocity and total AFR constant causes increase of the maximum temperature less than without obstacle. Flame length, and exhaust gas temperature is constant. From this condition show that installing the obstacle d = 0.08m can stabilizing combustion flame, but increasing temperature near the atomizer causes the material was used must resist for height temperature.

Kata Kunci : Teknik Mesin, Simulasi Numerik, Plat Penghalang, Pembakaran Difusi, Numerical simulation , AFR , Liquid fuel, Diffusive combustion, Obstacle.