Studi simulasi api difusi pada Double Concentric Jet Flow dengan menggunakan Swirl pada saluran udara sekunder

Al-NAHARI, Walid Junaid Abdo, Dr.Eng. Tri Agung Rohmat, B.Eng.,M.Eng

2007 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Pembakaran non-premixed dengan memanfaatkan aliran swirl secara luas digunakan pada sistem pembakaran industri seperti turbin gas, boiler dan furnace, karena alasan keamanan dan mudahnya pengantrolan. Ailran swirl meningkatkan pencampuran udara dan bahan bakar sehingga meningkatkan kestabilan api dan juga mempunyai pengaruh yang besar terhadap bentuk api. Untuk mengetahui karakteristik api difusi double concentric jet flow dengan mengunakan swirl pada saluran udara sekunder, penelitian ini dilakukan dengan simulasi dengan software FLUENT. Untuk pemodelan turbulensi digunakan model k- ε, sedangkan untuk menghitung temperature and spesies kimia degunakan method PDF (probability distribution function). Bahan bakar yang dipakai dalam simulasi adalah propane (C3H8). Parameter yang divariasikan dalam simulasi ini adalah sebagai berikut: a. Posisi swirler pada aliran udara sekunder : 0, 5 dan 10 cm terhadap uhung burner. b. Sudut sudu swirler pada aliran udara sekunder : 10o , 20o dan 30o . c. Jumlah sudu swirler pada aliran udara sekunder: 3, 5 dan 7. Dalam rentang variasi parameter sepreti di atas, maka dalam penelitian ini diperoleh beberapa kesimpulan, di antaranya Aliran swirl yang diakibatkan oleh swirler pada aliran udara sekunder akibat perbedaan posisi, tidak terlalu menunjukkan perbedaan yang significant. Aliran swirl yang diakibatkan oleh swirler pada aliran udara sekunder akibat perbedaan jumlah sudu swirl , menunjukkan sedikit perbedaan dimana dengan jumlah sudu 7 memberikan kestabilan api ang lebih baik dibandingkan dengan jumlah 3 dan 5. Aliran swirl yang diakibatkan oleh swirler pada aliran udara sekunder akibat perbedaan sudut sudu swirl, menunjukkan perbedaan yang sangat significant terhadap kenaikan sudut sudu swirl , dimana dengan sudut sudu 30o memberikan kestabilan yang bebih baik dibandingkan dengan sudut sudu 20o dan 10o.

Non-premixed combustion using swirl is widely applied at industrial combustion system like gas turbine, boiler and furnace, the reason being security, safety and for easy controlling. Swirl flow increases the mixing between air and fuel causing increases stability of combustion as well as having real influence to flame shape. In order to know the diffusion flame characteristics of double concentric jet flow using swirl at secondary air duct, this research was done with FLUENT simulation software. For turbulence modeling, k-ε model was applied, while in calculating the temperature and chemistry species, PDF method (probability distribution function) was used. The fuel used in this simulation was propane (C3H8). The various parameters in this simulation were as follows: a. Position of swirler at secondary air duct: 0, 5 and 10 cm to burner nozzle. b. Swirler Swirl angle at secondary air duct: 10o, 20o and 30o. c. Number of blades swirler at secondary air duct: 3, 5 and 7. From the above parameters variation, these conclusions were drawn. First, Swirl flow that resulted from swirler at secondary air duct as result of position difference did not show significant difference. Second, Swirl flow that resulted from swirler at secondary air duct as result of difference of number of swirl blades showed little difference in which 7 blades number yielded more flame stability compared to blade number 5 and 3. Third, Swirl flow that resulted from swirler at secondary air duct as result of difference of swirl blade angle showed a significant difference with the increase of swirl blade angle in which blade angle 30o giving much more stability compared to blade angle 20o and 10o

Kata Kunci : Sistem Pembakaran,Efisiensi,Swirler,Struktur Api Difusi