MEKANISME PERAMBATAN GELOMBANG DETONASI DI BELAKANG PLAT DENGAN ORIFIS GANDA (Propagation Mechanism of Detonation Wave Behind Plate with Double Orifices)

RIZQI FITRI NARYANTO, ST., Dr. Eng. Jayan Sentanuhady, S.T., M.Eng.

2011 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Pada perambatan sistem gelombang detonasi, gelombang pembakaran (reaction wave) dan gelombang kejut (shock wave) selalu merambat dengan kondisi berhimpit pada kecepatan supersonik. Shock wave yang memiliki tekanan tinggi akan membahayakan bagi keselamatan manusia jika kecelakaan detonasi terjadi. Dengan mengetahui batas detonasi, maka kecelakaan akibat detonasi akan dapat dihindari atau diminimalisir dengan jalan merubah detonasi menjadi deflagrasi dengan menempatkan orifis pada saluran yang berpotensi terjadi kecelakaan detonasi. Pada eksperimen ini campuran premixed bahan bakar gas hidrogen dengan oksidiser oksigen pada kondisi stoikiometri digunakan sebagai bahan bakar. Campuran bahan bakar tersebut diuji pada pipa uji detonasi horizontal berpenampang lingkaran dengan diameter dalam 50 mm dan panjang 6.000 mm pada suhu ruangan dan tekanan awal 100 kPa pada driver tube untuk menjamin terjadinya proses detonasi pada bagian driver dan bagian upstream pada bagian driven . Pada penelitian ini dengan memvariasikan tekanan pada driven tube (test tube) mulai 20 kPa hingga 100 kPa dan menggunakan model uji, model uji adalah plat dengan orifis ganda berbahan alumunium dengan ketebalan 10 mm dan diam eter lubang orifice w 5 mm, 7 mm, 10 mm serta jarak antar lubang orifis sebesar dua kali diameter. Hasil penelitian didapatkan bahw a karakter perambatan detonasi di belakang model plat dengan orifis ganda pada daerah downstream dapat diklasifikasikan menjadi tiga pola rambatan: pertama adalah Re-inisiasi Detonasi, dimana Re-inisiasi Detonasi terbagi menjadi dua kategori yaitu: (a) Re-inisiasi Detonasi Shock - Wall (S-W), (b) Re-inisiasi Detonasi dengan mekanisme DDT (DDT), m erupakan peristiwa kembali terjadinya detonasi oleh adanya interaksi gelom bang kejut melalui proses Detonation to Deflagration Transition (DDT). Kedua adalah Transmisi Detonasi, merupakan peristiwa detonasi tanpa kegagalan (without fail) . Ketiga adalah Quenching Detonasi, merupakan kondisi dimana detonasi m erambat dalam bentuk deflagrasi. Re-inisiasi Detonasi di belakang plat dengan orifis ganda akan lebih cepat terjadi jika dipicu oleh interaksi gelombang kejut dengan dinding pipa ba gian dalam (S-W) apabila jumlah sel detonasi di dalam orifis kurang dari 4λ maka gelombang kejut akan ter-re-inisiasi oleh m ekanisme DDT, dan jika jumlah sel detonasi di dalam orifis lebih dari 4λ maka gelombbang kejut akan ter-re-inisiasi dengan mekanisme Shock-Wall (S-W). Re-inisiasi Detonasi dengan m ekanisme Shock-Wall (S-W) akan sukses terjadi apabila tekanan shock wave lebih besar dari 18,3 tekanan awal.

On detonation wave propagation system, a combustion wave and a shock wave always propagate in the coupling conditions at supersonic velocity. Shock wave which has a high pressure would be harmful to human safety if an accident detonation occurred. By to know the limits of detonation, the detonation accident can be avoid or minimized by change the detonation wave into deflagration wave by using the orifice in the channel potential detonation accident. In this experiment, a premixed fuel hydrogen gas with oxidizer of oxygen mixed in stoichiometric condition is use to the fuel. Fuel mixture is tested in a circular horizontal detonation test pipe with 50 mm inner diameter and 6,000 mm long, at room temperature and initial pressure in the driver tube is 100 kPa to ensure the process of detonation in the driver and the upstream in part of driven. In this experiment by varying the pressure in the driven tube (test tube) from 20 kPa up to 100 kPa and using a test model. The test model is a plate with double orifices, made of aluminum with 10 mm thickness, witch a double orifice hole diameter w is 5 mm, 7 mm, 10 mm and the distance between hole of orifice is twice of the orifice. The results show that the character of propagation detonation behind the plate model with double orifices in the downstream area can be classified into three patterns of propagation: the first is Detonation Re-initiation, where divided into two categories: (a) Re-initiation by Shock-Wall (S-W), (b) Re-initiation by DDT mechanism (DDT), the second is Detonation Transmission, which detonation propagates without failure, the third is Quenching Detonation, which wave propagates as deflagration wave. Detonation Re-initiation behind the plate with double orifices will occur faster if inisiated by the shock wave interaction, when the number of detonation cells inside the orifice is less than 4λ, the detonation wave will be re-initiated by DDT mechanism, and if the number of detonation cell inside orifice is more than 4λ there will be re-initiated by mechanism of Shock-Wall (S-W). Re-initiation Detonation with mechanism Shock- Wall (S-W) will be success to occurs when the shock wave pressure is greater than18.3 the initial pressure.

Kata Kunci : detonasi, deflagrasi, shock wave, re-inisiasi.