ANALISA NUMERIK PADA RANCANGAN REGULATOR UNTUK CNG TEKANAN TINGGI

MUHAMMAD NURUL AHBAB, Dr. Jayan Sentanuhady

2013 | Skripsi | TEKNIK MESIN

Penggunaan CNG pada kendaraan membutuhkan alat tambahan konverter kit yaitu peralatan yang berfungsi sebagai penurun dan pengatur tekanan gas dari tabung CNG, yang tekanannya mencapai 200 bar, sampai dengan tekanan yang dibutuhkan oleh mesin, yaitu sekitar 1-2 bar. Dengan menggunakan peralatan konverter kit ini, biaya operasional kendaraan dapat dihemat hingga 50%. Selain penghematan biaya operasional, kendaraan dengan bahan bakar CNG juga menghasilkan emisi gas buang yang lebih baik daripada emisi gas buang dengan bahan bakar minyak. Oleh karenanya, konverter kit ini harus dikembangkan dan diproduksi guna mewujudkan kendaraan berbahan bakar gas di Indonesia. Jantung dari system gas CNG adalah regulator tekanan yang merupakan alat untuk menurunkan tekanan gas CNG dari 200 bar hingga mencapai 1-2 bar. Sebagian besar material dari regulator tekanan ini adalah aluminium dan kuningan. Regulator tekanan ini terdiri atas tiga element penting yaitu : spring, valve, dan membrane. Terdapat 14 pengujian yang diatur dalam Medco Engineering Standard untuk menentukan kelayakan regulator tekanan ini sebelum di operasikan. Simulasi menggunakan Ansys Fluent 14.5 digunakan untuk menganalisis aliran gas CNG yang melalui regulator dalam sepuluh variasi opening valve pada range 0,1 mm – 1 mm. setelah analisis aliran dilakukan, data tekanan yang didapatkan digunakan untuk melakukan simulasi finite element untuk mengetahui ketahanan regulator tekanan terhadap pengujian hidrostatis sebesar empat kali tekanan kerja. Dari hasil desain dan simulasi regulator tekanan, dapat diketahui bahwa regulator tekanan dapat menurunkan tekanan gas CNG dari 200 bar menjadi sekitar 0 – 2 bar. Perubahan jarak opening valve (0,1 mm – 1 mm) pada valve level pertama berpengaruh pada perubahan tekanan gas yang melewati regulator tekanan. Semakin besar jarak opening valve, maka semakin besar pula tekanan gas yang melewati CNG pressure regulator atau semakin kecil pressure drop nya. Pada jarak valve terbuka sebesar 1 mm, nilai tekanan gas CNG maksimal dalam regulator tekanan mencapai nilai 48 bar. Dalam analisis finite element untuk mensimulasikan uji hidrostatik sebesar empat kali tekanan kerja, dapat dilihat bahwa tegangan maksimal yang terjadi adalah sebesar 228 MPa pada high pressure body, dengan safety factor minimal sebesar 1,2 dan displacement 0,068. Karena nilai tegangan maksimal masih berada dibawah nilai yield strength material (275 MPa), maka deformasi yang terjadi masih dapat kembali ke bentuk semula sehingga dapat disimpulkan bahwa regulator tekanan mampu menahan uji hidrostatik.

-

Kata Kunci : CNG, regulator tekanan, konverter kit, CFD, finite element