EFEK TEKANAN AWAL DRIVER SECTION TERHADAP KARAKTERISTIK GELOMBANG DETONASI PADA KONDISI INISIASI LANGSUNG

ESWANTO,ST, Dr. Eng. Jayan Sentanuhady, ST., M.Eng.,

2013 | Tesis | S2 Teknik Mesin

Proses perambatan gelombang detonasi mulai dari deflagrasi hingga terjadinya detonasi tidak terlepas dari pengaruh tekanan awal pada driver section yang dimulai dari reaksi pembakaran campuran bahan bakar dan oksidizer. Sukses tidaknya proses pembakaran dari campuran bahan bakar gas menjadi gelombang detonasi sangat dipengaruhi oleh konsentrasi gas-gas dalam campuran dan juga tekanan campuran gas tersebut. Disatu sisi penggunaan bahan bakar gas untuk keperluan industri maupun rumah tangga pada masa mendatang akan semakin meningkat. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik campuran bahan bakar ( H2 - O2 , H2 - udara , LPG - O2 , LPG - udara ) akibat dari pengaruh tekanan awal pada driver section pipa uji detonasi terhadap kemungkinan terjadinya gelombang detonasi. Peralatan yang digunakan adalah pipa uji detonasi dengan panjang 6000 mm dan diameter dalam 50 mm. Kenaikan tekanan shock wave diamati melalui empat unit sensor tekanan, sedangkan waktu kedatangan flame front di deteksi oleh empat unit ion probe yang dipasang pada pipa uji detonasi secara berlawanan. Gelombang detonasi direkam dengan soot track record yang bertujuan untuk mengetahui jejak gelombang detonasi dan ukuran sel detonasi. Campuran bahan bakar yang digunakan pada bagian driver section adalah campuran stokiometri hidrogen-oksigen pada tekanan awal dikondisikan secara variable yaitu tekanan 20-100 kPa dengan interval 10 kpa pada suhu ruangan. Sedangkan untuk bagian driven section digunakan campuran bahan bakar ( H2 - O2 , H2 - udara, LPG - O2 , LPG - udara ) dengan tekanan awal 100 kPa. Dari hasil penelitian ini menunjukkan bahwa inisiasi langsung pada driver section dapat berpengaruh secara siknifikan terhadap perambatan gelombang detonasi pada driven section. Pada daerah upstream dari driven section tampak bahwa gelombang detonasi masih belum stabil sebagaimana terlihat pada soot track record yang besarnya sel detonasi ukurannya tidak sama, gelombang detonasi yang stabil baru terlihat ketika gelombang pembakaran telah melewati daerah downstream dari driven section, kondisi tersebut terlihat dari hasil rekaman soot track record dengan ukuran sel detonasi yang relatif konstan. Peningkatan tekanan awal campuran dapat memperpendek jarak DDT dari ignition point dan akan memperkecil ukuran lebar sel detonasi akibat naiknya kecepatan reaksi pembakaran. Kenaikan tekanan paling tinggi adalah pada campuran LPG-O2 yaitu 3144.6 kPa atau 31.45 kali tekanan awal dengan jarak DDT 1060 mm dari ignition point dan lebar sel detonasi λ=1.14 mm, ukuran sel detonasi semakin kecil jika tekanan inisiasi awalnya semakin besar.

The process of detonation wave propagation from deflagration to detonation occurrence can not be separated from the influence of initial pressure in driver section starting reaction mixture of fuel combustion and oxidizer. Success do not it the process combustion fuel mixture gas into the detonation wave strongly influenced by the concentration of gases in mixture and also the pressure gas mixture. The on one hand use fuel gas for industrial and domestic purposes in the future will increase. This research objective to study the characteristic fuel mixture (H2 - O2, H2 - air, LPG - O2, LPG - air) due to influence of initial pressure on the driver section in detonation test tube to the possibility of detonation wave. The equipment used is detonation test tube with 6000 mm length and 50 mm diameter. The increase in pressure shock wave was observed with four pressure sensors unit, while the arrival time flame front by four units of detection probes mounted on the contrary detonation test tube. Detonation wave recorded with soot track record aims to find traces of the detonation wave and detonation cell size. Fuel mixture is used on the driver section is stoichiometric hydrogenoxygen mixture at initial pressure is conditioned by variable pressure 20-100 kPa with intervals of 10 kPa at room temperature. As for the driven section use mixed fuel (H2 - O2, H2 - air, LPG - O2, LPG - air) with initial pressure 100 kPa. From the results this study indicate that initiation directly in driver section can significantly affect propagation detonation wave in the driven section. In the upstream region driven section it appears detonation wave is still not stable, as seen in the soot track record of detonation cell size not the same size, the stable detonation wave is visible only when combustion wave has passed through the area downstream of driven section, the condition can be seen from the recording soot track record with detonation cell size is relatively constant. Increasing the initial pressure of mixture can shorten distance the deflagration to detonation transition (DDT) from the ignition point and will reduce detonation cell size width due to higher combustion reaction. The increase in pressure highest in the LPG-O2 mixture is 3144.6 kPa or 31.45 times the initial pressure with DDT distance 1060 mm from the ignition point and detonation cell width λ = 1.14 mm, detonation cell size gets smaller if the initial pressure initiation increases.

Kata Kunci : pembakaran, DDT, shock wave, detonasi, sel detonasi.