BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN
4.3 Emisi No x Terhadap Variasi Inlet Jet-udara
Emisi gas buang juga di perhatikan pada penelitian ini.
dimana gas buang merupakan parameter peting dalam reaksi pembakaran. Semakin kecil nilai ppm maka akan semakin baik pembakaran tersebut dikarenakan jumlah polutan Nox yang semakin sedikit.
Gambar 4.13 Grafik hubungan polutan Nox dengan variasi yang diberikan
Besar nya nilai Noz dinyatakan dengan satuan part per million (ppm). dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa Nox
terendah dari variasi 2 inlet horizontal dengan nilai sebesar 6,451 ppm di ikuti dengan variasi 2 vertikal dengan nilai 7,24 ppm, variasi 4 inlet dengan nilai 8,603 ppm, variasi 6 inlet dengan nilai 22,44 ppm, variasi 8 inlet dengan nilai 22,44 ppm dan variasi 10 inlet dengan nilai 23,53 ppm. Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa semakin meningkatnya jumlah inlet udara maka semakin
6,451 7,24 8,603
29
meningkat pula emisi Nox yang dihasilkan. Hal tersebut terjadi dikarenankan pada efek suhu maksimum dan kontur suhu yang dihasilkan pada masing-masing variasi. Diketahui bahwa pada variasi 6,8 dan 10 memiliki nilai polutan Nox yang tinggi nilai yang tinggi tersebut terjadi dikarenakan besar persebaran dan fluktuasi suhu pada variasi tersebut yang cukup besar sehingga kenaikan tersebut di iringi dengan N2 dan O2 yang ada pada ruang bakar ikut bereaksi. Yang menghasilkan polutan Nox yang tinggi pula. Dari data data yang didapatkan dari hasil simulasi apabila dibandingkan dengan standar Nox maksimum Turbin gas yang dikeluarkan oleh U.S Enviromental Protection Agency [6] yaitu makasimum sebesar 680 ppm maka dikatakan kadar Nox yang dikeluarkan ruang bakar jenis Jet-Stabilized sudah memenuhi 4.4 Performansi pembakaran Variasi Inlet Jet-udara
Dari hasil data-data yang didapatkan maka dianalisis dan dihitung besar performansi pembakaran pada tiap-tiap variasi yang diberikan. Data variasi yang telah diolah maka di plot pada grafik sehingga dapat diketahui hasil performansi pada tiap-tiap variasi.
Gambar 4.14 Performansi Pembakaran
0,48073609
0,46 0,465 0,47 0,475 0,48 0,485 0,49 0,495 4 Inlet
30
Dari data grafik tersebut dapat diketahui besar nilai efisiensi pada tiap-tiap variasi yang diberikan dimana diketahui bahwa efisiensi tertinggi berada pada variasi 6 inlet yaitu sebesar 0,49 dan variasi terendah pada variasi 2 inlet vertikal dengan nilai 0,47. Apabila diurutkan secara berturut turut maka urutan efisiensi pada masing masing variasi adalah sebagai berikut yaitu 2 inlet vertikal dengan nilai 0,47, 2 inlet horizontal dengan nilai 0,4804, 4 inlet dengan nilai 0,4807, 10 inlet dengan nilai 0,488, 8 inlet dengan nilai 0,492 dan 6 inlet dengan nilai 0,493.
Dari hasil nilai tersebut diketahui dengan peningkatan jumlah inlet udara masuk diketahui memiliki peningkatan dari efisiensi dari pembakaran. Dimana efisiensi terbaik dapat di dapatkan pada variasi 6 inlet udara masuk
4.5 Pembahasan
Pada penelitian ini dilakukan simulasi pembakaran dari eksperimen yang dilakukan oleh Bauer [1]. Dimana ia melakukan eksperimen pembakaran pada ruang bakar model jet-stabilized untuk melihat emisi gas buang dan karakteristik aliran yang terjadi. Pada penelitian ini simulasi yang dilakukan digunakan variasi jumlah inlet masukan jet-udara yang masuk pada ruang bakar untuk melihat efek dari kontur temperatur, emisi polutan Nox dan performansi ruang bakar.
Dari hasil analisis kontur diketahui bahwa terdapat titik stagnasi yang diakibatkan oleh inlet jet-udara yang masuk pada ruang bakar sehingga meyebabkan juga terjadinya circulation zone pada (z = 0 sampai z = 60 mm). Circulation zone ini juga berfungsi sebagai tempat bercampurnya dan bereaksinya udara dan bahan bakar untuk meningkatkan efisiensi dari ruang bakar.
Kontur dan suhu diamati pada penelitian ini dikarenakan variabel tersebut sangat berpengaruh terhadap hasil polutan Nox yang dihasilkan pada saat proses pembakaran. Dari hasil kontur yang didapatkan diketahui bahwa pada variasi 2 inlet vertikal dan horizontal memiliki temperatur maksimum yang rendah sehingga nilai Nox yang dihasilkan juga ikut rendah yaitu sebesar 7,24 ppm
31
dan 6,45 ppm. Sedangkan pada variasi inlet 6,8 dan 10 menghasilkan kontur yang memiliki fluktuasi sushu dan persebaran yang cukup tinggi sehingga menghasilkan nilai Nox
yang tinggi pula.
Dari hasil yang didapatkan diketahui bahwa seiring dengan peningkatan inlet udara dari ruang bakar model jet-stabilized juga di iringi dengan peningkatan emisi polutan Nox hal tersebut dikarenakan persebaran karakteristik kontur suhu pada tiap-tiap variasi yang digunakan. Dikarenakan reaksi Nox sangat terpengaruh dengan suhu dari pembakaran yang dilakukan. Dari hasil yang didapatkan diketahui bahwa nilai ppm pada tiap variasi adalah sebagai berikut, variasi 2 inlet horizontal dengan nilai sebesar 6,451 ppm di ikuti dengan variasi 2 vertikal dengan nilai 7,24 ppm, variasi 4 inlet dengan nilai 8,603 ppm, variasi 6 inlet dengan nilai 22,44 ppm, variasi 8 inlet dengan nilai 22,44 ppm dan variasi 10 inlet dengan nilai 23,53 ppm.
Pada hasil efisiensi pembakaran diketahui adalah sebagai berikut yaitu 2 inlet vertikal dengan nilai 0,47, 2 inlet horizontal dengan nilai 0,4804, 4 inlet dengan nilai 0,4807, 6 inlet dengan nilai 0,493, 8 inlet dengan nilai 0,492, 10 inlet dengan nilai 0,488.
efisiensi terbaik ada pada variasi 6 inlet yaitu sebesar 0,493 yang menandakan pencampuran udara dan bahan bakar dan reaksi pembakaran bahan bakar (C10H22) berada pada variasi 6 inlet.
32
(Halaman Ini Sengaja Dikosongkan)
33 BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari analisis yang telah dilakukan maka kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian tugas akhir ini adalah :
1. Dari hasil variasi Jet-stabilized air yang dilakukan diketahui bahwa variasi inlet sangat berpengaruh pada karakteristik persebaran dan kontur suhu pada ruang bakar. Yang dimana mempengaruhi dari emisi Nox yang dihasilkan.
2. Emisi gas buang tertinggi terdapat pada variasi 10 inlet dengan nilai 23,53 ppm dan emisi paling rendah berada pada variasi 2 inlet Horizontal dengan nilai 6,541 ppm.
3. Performansi pembakaran paling tinggi terdapat pada variasi 6 Inlet dengan nilai Cp sebesar 0,493
5.2 Saran
Adapun saran yang dapat diberikan dari penelitian tugas akhir ini adalah Sebaiknya dilakukan tinjauan dan penelitian lebih lanjut mengenai ruang bakar model Jet-stabilized.
Daftar Pustaka
[1] L. B. S. H.J.Bauer, “The American Society of Mechaical Engineers,” Local Measurement In a Three Dimentional Jet-Stabilized Model Combustor, pp. 95-GT-71, 1995.
[2] P. D. R. Abbasali A. Davani, “Combustion and Flame,” A jet-stirred chamber for turbulent combustion experiment, pp.
117-128, july 2017.
[3] paristech, may 2018. [Online]. Available:
http://direns.mines-paristech.fr/Sites/Thopt/en/co/chambres-combustion.html.
[4] Stephen.R, AnIntroduction to Combustion, McGraw , 2000.
[5] M. R. Z. Ehsan Alemi, “Effect of jet Characteristic on NO formation in a jet-stabilized combustor,” international journal of thermal sciences, pp. 55-67, 2017.
[6] U. E. P. Agency, Alternative Control Techniques Document—
NOx emission from stationary gas turbine, North carolina, 1993.
[7] G. N. Shandy Kharisma Irianto, “Analysis of The Effect of Changes in Fuel Injector Position on Gas Turbine
Combustion Eficiency Using Lare Eddy Simulation (LES),”
International Journa of Mechanical Engineering, vol. 2, no.
2.
[8] M. Hupa, “What are the main Nox formation processes in combustion plant?,” IFRF Online Combustion Handbook, vol.
1, 2001.
[9] U. E. P. Agency, Nitrogen Oxides (Nox) Why and How They Are Controlled, North Carolina, 1999.
[10] A. H. L. a. D. R. Ballal, Gas Turbine Combustion, Alternative Fuel and Emission, CRC Press, 2003.
[11] B. Akash, “Combustion and Emission Investigation of Diesel Fuel and Kerosene Blends,” Research Journal of Applied
Sciences, Engineering and Technology, vol. 6, 2015.
[12] U. E. P. Agency, Alternative Control Techniques Document-NOx Emissions from Stationary Gas Turbines, North Carolina, 1993.
LAMPIRAN
Kontur temperatur pada masing-masing variasi
Variasi 2 Inlet horizontal Variasi 6 Inlet
Variasi 4 Inlet
Variasi 2 Inlet Vertikal Variasi 8 Inlet
Variasi 10 Inlet
Kontur kecepatan pada masing-masing variasi Variasi 2 Inlet horizontal
Variasi 2 Inlet Vertikal
Variasi 4 Inlet
Variasi 6 Inlet
Variasi 8 Inlet
Variasi 10 Inlet
CO2 mole fraction
Nox mole fraction
O2 mole fraction
Temperatur z = 98 mm
Temperatur z = 140 mm
kecepatan z = 140 mm kecepatan z = 98 mm
BIODATA PENULIS
Penulis lahir di Kota Sidoarjo pada 17 Januari 1996. Saat ini penulis berdomisili di Sidoarjo, Jawa Timur. Penulis menempuh pendidikan di SD MUHAMMADIYAH 1 Sidoarjo (2002 - 2008), SMP Negeri 2 Sidoarjo (2008 - 2011), SMA Negeri 1 Sidoarjo (2011 - 2014), dan pendidikan S-1 di Departemen Teknik Fisika, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Surabaya. Selama menjadi mahasiswa, penulis mengambil bidang minat rekayasa energi dan pengkondisian lingkungan dan menjadi asisten Laboratorium Rekayasa Energi dan Pengkondisian Lingkungan di Teknik Fisika FTI ITS periode 2016-2017. Pada 1 Agustus 2017 - 31 Agustus 2017 penulis melakukan kerja praktik di PT. PJB UP Gresik. Dalam internship tersebut, penulis melakukan analisa efisiensidan heat rate pada turbin gas blok 1 PLTGU dengan variasi beban pada PT.PJB UP Gresik
Penulis dapat dihubungi melalui e - mail [email protected]