IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.5 Uji pada Sarangan Kompor ( Flame Holder ) Termodifikasi
Dalam suatu proses pembakaran, beberapa hal penting yang perlu diperhatikan antara lain bahan bakar, udara (oksigen), nilai kalor, dan reaksi kimia. Selain itu, perbandingan campuran bahan bakar dan udara memegang peranan yang penting pula dalam menentukan hasil proses pembakaran itu sendiri yang secara langsung mempengaruhi reaksi pembakaran yang terjadi serta hasil keluaran (produk) proses pembakaran (Firmansyah 2008).
Gambar 35. Hubungan nilai koefisien konveksi dengan temperatur
40
Suatu nyala api adalah penyebaran sendiri secara terus menerus yang dibatasi oleh daerah pembakaran dengan kecepatan subtonic (dibawah kecepatan suara), atau dengan kata lain nyala api merupakan gelombang panas yang terjadi akibat reaksi kimia eksotermis yang cepat. Bentuk nyala api sangat ditentukan oleh kombinasi pengaruh profil kecepatan perambatan nyala api (flame propagation) dan pengaruh hilangnya panas ke dinding tabung (flame quenching). Campuran bahan bakar dan oksidator dapat mendukung terjadinya nyala api dalam daerah konsentrasi tertentu. Batas daerah tersebut disebut batas bawah dan batas mampu nyala (flammability). Sebagai contoh, campuran gas alam dan udara tidak akan menyebabkan nyala api jika proporsi dari gas kurang dari 4% atau lebih dari 15%. Pada konsentrasi rendah, meskipun mungkin terjadi penyalaan lokal, energi yang disediakan tidak cukup untuk memanaskan lapisan gas didekatnya ketemperatur nyala. Seiring dengan naiknya tekanan parsial dari bahan gas, energi juga ikut naik ke titik yang akan menyalakan bahan bakar gas di dekatnya dan menyebarkan nyala api (Firmansyah 2008).Faktor-faktor yang mempengaruhi karakteristik nyala adalah temperatur, tekanan, rasio campuran, dan struktur hidrokarbon. Pengaruh komposisi campuran sangat penting terhadap kecepatan pembakaran, nyala hanya akan merambat pada konsentrasi campuran tertentu. Konsentrasi bahan bakar minimum dalam campuran yang sudah menyala dinamakan batas nyala terbawah, dan biasanya konsentrasi bahan bakar dan udara dikondisikan pada keadaan standar yaitu campuran stoikiometeri. Dengan penambahan konsentrasi bahan bakar pada campuran, maka campuran akan kaya dan oksigen berkurang, kecepatan pembakaran turun dan api akan padam, hal ini juga berkaitan dengan batas nyala yang dinamakan batas nyala atas(Firmansyah 2008).
Modifikasi dilakukan terhadap desain kompor yang ada dipasar, berdasarkan pada tinggi api yang dihasilkan oleh minyak bintaro yang tidak mampu mencapai permukaan sarangan kompor dengan ketinggian 11 cm. Rendahnya temperatur yang dihasilkan kompor bahan bakar minyak bintaro pada ketinggian tersebut, tidak memungkinkan untuk digunakan pada proses memasak. Selain itu ketinggian api yang dihasilkan minyak bintaro pada proses uji nyala pada sumbu lebih rendah dibandingkan dengan minyak tanah (Gambar 37).
(a) (b)
Dari Gambar 37 di atas tampak bahwa nyala api dengan bahan bakar minyak tanah lebih merata pada sumbu dibandingkan nyala api dengan bahan bakar minyak bintaro. Adanya perbedaan itu disebabkan oleh beberapa faktor, diantaranya reaksi pembakaran, sifat termofisik minyak itu sendiri, dan jenis senyawa penyusun minyak tersebut yang berbeda. Minyak bintaro memiliki angka densitas, viskositas, dan kapilaritas yang tinggi dibandingkan minyak tanah. Reaksi pembakaran terjadi pada fase uap, dimana jika angka densitas tinggi, maka sulit terjadi fase penguapan dan dibutuhkan temperatur yang lebih tinggi. Kesulitan terjadinya fase uap menyebabkan proses pencampuran dengan oksigen tidak terjadi keseimbangan.
41
Jika nyala api tersebut ditutup dengan sarangan kompor (flameholder), pada nyala api bahan bakar minyak tanah akan terbentuk nyala api yang ideal berwarna biru dan tidak berjelaga. Karena jumlah O2 (udara) yang bercampur dengan bahan bakar dibatasi, sehingga campuran bahan bakar dan oksigen tercampur dengan rasio campuran yang baik. Pada nyala api minyak bintaro pemasangan sarangan kompor (flameholder) standar akan menyulitkan api untuk tetap menyala stabil. Udara yang masuk ke ruang bakar semakin sedikit, lama-kelamaan nyala api akan padam. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah O2 (udara) yang masuk ke dalam ruang bakar tidak seimbang dengan bahan bakar.Untuk memperbaiki nyala api minyak bintaro pada sarangan kompor dapat dilakukan dengan cara memotong sarangan kompor. Tujuan dari memotong sarangan kompor ini adalah mendekatkan sumber api dengan alat memasak. Pemotongan sarangan dilakukan mengacu pada hasil pengujian nyala api dan dilakukan pengujian temperatur api. Pengukuran temperatur api dilakukan pada bukaan katub 2700, dimana bukaan katub ini lebih kecil dari bukaan katub yang digunakan pada pengujian temperatur api minyak bintaro dengan sarangan kompor standar.
Hasil perhitungan dan pengujian temperatur api pada setiap pemotongan sarangan kompor disajikan pada Gambar 38 sebagai berikut:
Pemotongan sarangan dilakukan untuk tiap 1 cm. Gambar perbandingan sarangan sebelum dengan sesudah pemotongan terlihat pada Lampiran 4 dan Lampiran 7. Pada Gambar 38, kurva temperatur api tertinggi dihasilkan pada sarangan dengan ketinggian 6 cm. Pada ketinggian 6 cm, merupakan ketinggian yang memberikan hasil terbaik untuk jenis bahan bakar minyak bintaro. Pada ketinggian tersebut dapat dikatakan pencampuran antara bahan bakar dan oksigen terjadi kesetimbangan.
Pengujian temperatur dari ketinggian 8 cm sampai ketinggian 6 cm memperlihatkan kurva semakin keatas, namun pada sarangan dengan tinggi 5 cm, temperatur api kembali turun dibandingkan tinggi sarangan 6 cm. Salah satu faktor yang menyebabkan penurunan temperatur ini adalah pencampuran yang tidak seimbang antara bahan bakar dan udara.
Untuk melihat gradien temperatur api diatas sarangan kompor, dilakukan dengan menguji temperatur setiap 2 cm dari permukaan atas dari sarangan kompor. Hal ini untuk mengetahui perbedaan temperatur yang dihasilkan sebelum dan sesudah modifikasi saragan kompor. Hasil pengujian ditampilkan pada Gambar 39.
42
Dari grafik terlihat bahwa dengan pemotongan sarangan menjadi lebih rendah dari standarnya mampu menaikkan temperatur api minyak bintaro.Dengan meningkatnya temperatur api, maka meningkat pula daya yang dihasilkan pada kompor. Daya berkaitan dengan jumlah konsumsi bahan bakar yang digunakan, dikarenakan nyala api yang terbentuk cukup baik sehingga bahan bakar yang dikonsumsi bertambah.
Gambar 40 diatas memperlihatkan peningkatan daya kompor minyak bintaro yang cukup besar dibandingkan sebelum modifikasi. Meskipun bukaan katup yang digunakan pada kompor bahan bakar minyak bintaro lebih tinggi, namun konsumsi dan daya yang dihasilkan tidak mampu melebihi daya yang dihasilkan kompor bahan bakar minyak tanah.