Unjuk Kerja Variasi Diameter Nozzle Terhadap Distribusi Temperatur Nyala Api Oli Bekas pada Atomizing Burner

Putu Ari Suartana

^1)*

, I. M. Parwata

²⁾

, Ainul Ghurri

³⁾

, I.M. Widiyarta

⁴⁾

1,2,3,4) Program Studi Teknik Mesin Universitas Udayana, Kampus Bukit Jimbaran, Bali

3)

Abstrak

Pada saat ini Di Indonesia maupun di luar negeri jumlah pemakaian oli sebagai pelumas pada kendaraan sepeda motor maupun mobil dan juga kegiatan industri lainya semakin meningkat setiap tahunnya, sehingga limbah dari pemakaian oli tersebut semakin banyak dan menyebabkan pencemaran lingkungan. Agar limbah tersebut (oli bekas) tidak mencemari lingkungan diperlukan pemanfaatan dari oli bekas tersebut Salah satu pemanfaatan oli bekas yang dapat dilakukan adalah sebagai bahan bakar alternatif untuk alat burner seperti atomizing burner. Atomizing burner merupakan alat burner yang memanfaatkan tekanan untuk mengkabutkan bahan bakar. Komponen burner yang dapat mempengaruhi droplet yang dihasilkan adalah jenis nozzle dan diameter nozzle. Nozzle merupakan alat yang digunakan untuk mengatomisasi cairan menjadi butiran/droplet. Pada proses atomisasi di dalam nozzle ukuran lubang diameter nozzle merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi banyaknya cairan yang mampu keluar dari lubang nozzle. Adanya variasi diameter nozzle dapat menghasilkan berbagai faktor yang mempengaruhinya diantaranya temperatur, panjang nyala api dan laju pembakaran. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui unjuk kerja dari nozzle terhadap temperature, panjang nyala api, dan laju pembakaran. Penelitian ini bersifat eksperimental yang memanfaatkan oli bekas sebagai bahan bakar alternatif pada alat burner. Pengujian ini dilakukan dengan menghitung panjang nyala api yang dihasilkan dari alat atomizing burner yang membakar oli bekas sebanyak 500 ml kemudian api yang hasilkan direkam dengan menggunkan kamera yang dapat mengambil gambar sebanyak 960 fps, gambar yang di hasilkan tersebut selanjutnya dianalisis agar mendapatkan data yang sesuai dengan panjang nyala api yang dihasilkan.

Kata kunci: diameter nozzle, temperatur nyala api, oli bekas

Abstract

At this time, in Indonesia and abroad, the amount of use of oil as a lubricant for motorbikes and cars as well as other industrial activities is increasing every year, so that the waste from using the oil is increasing and causing environmental pollution. So that the waste (used oil) does not pollute the environment, it is necessary to use used oil. One of the uses of used oil that can be done is as an alternative fuel for burners such as atomizing burners. Atomizing burner is a burner that uses pressure to atomize the fuel. Burner components that can affect the resulting droplets are the nozzle type and nozzle diameter. Nozzle is a tool used to atomize liquids into droplets. In the atomization process in the nozzle, the diameter of the nozzle hole is one of the factors that affect the amount of liquid that is able to exit the nozzle hole. The variation in nozzle diameter can produce various factors that influence it, including temperature, flame length and combustion rate. The purpose of this study was to determine the nozzle performance with respect to temperature, flame length, and combustion rate. This research is an experimental study that uses used oil as an alternative fuel in the burner. This test is carried out by calculating the length of the flame produced from the atomizing burner which burns 500 ml of used oil then the resulting fire is recorded using a camera that can take 960 fps of images, the resulting image is then analyzed in order to obtain data that is in accordance with length of the resulting flame.

Keywords: diameter nozzle, temperature of the flame, used oil

1. Pendahuluan

Pada saat ini Di Indonesia maupun di luar negeri jumlah pemakaian oli sebagai pelumas pada kendaraan sepeda motor maupun mobil dan juga kegiatan industri lainya semakin meningkat setiap tahunnya, sehingga limbah dari pemakaian oli tersebut semakin banyak dan menyebabkan pencemaran lingkungan. Oli bekas mengandung senyawa seperti logam berat, abu, dan kandungan lainnya yang terbentuk dalam mesin selama proses pelumasan. Adanya kontaminasi pada hasil samping penggunaan oli akan berdampak membahayakan lingkungan dan sekitarnya jika tidak dilakukan pengolahan kembali atau daur ulang [1].

Berdasarkan dari Direktorat Jenderal Minyak dan Gas (Ditjen Migas) bahwa konsumsi minyak pelumas di

Indonesia saat ini baik dari otomotif maupun mesin industry meningkat 7%-10% yaitu sekitar 650 juta liter setiap tahunnya. Apabila pemanfaatan oli bekas dilakukan dengan baik, maka akan memberikan keuntungan bagi pengelola oli bekas dan industry industry yang telah memanfaatknnya. Salah satu pemanfaatan oli bekas adalah sebagai bahan bakar alternatif untuk alat burner seperti vaporizing burner dan atomizing burner atau kompor.

Alat Burner merupakan alat yang dapat digunakan saat proses membakaran bahan bakar cair maupun gas. Ada dua jenis burner yang sering digunakan pada proses pembakaran yaitu atomizing burner dan vaporizing burner. Vaporizing burner merupakan alat burner yang menggunakan panas dari api yang dihasilkan untuk menguapkan bahan bakar. Atomizing

Putu Ari Suartana et al. · Prosiding KNEP XI – 2021 · ISSN 2338-414X 97 burner merupakan jenis burner yang memanfaatkan

tekanan untuk mengkabutkan bahan bakar. pada proses pembakaran, karakteristik dari pembakaran sangat bergantung pada droplet yang di hasilkan dari alat burner. Komponen burner yang dapat mempengaruhi droplet yang dihasilkan adalah jenis nozzle dan diameter nozzle. Nozzle merupakan alat yang digunakan untuk mengatomisasi cairan menjadi butiran/droplet. Nozzle digunakan untuk pengatomisasian cairan bahan bakar dengan udara yang terjadi di dalam nozzle.

Ukuran lubang diameter nozzle merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi banyaknya cairan yang mampu keluar dari lubang nozzle. Adanya variasi diameter nozzle dapat menghasilkan berbagai faktor yang mempengaruhinya diantaranya temperatur, panjang nyala api dan laju pembakaran. Pada penggunaannya, nozzle belum mendapatkan perhatian, melainkan hanya mengutamakan pemanfaatan pembakaran yang dihasilkan yaitu energi panas.

Berdasarkan paparan latar belakang tersebut, maka oli bekas dapat dijadikan bahan bakar alternative.

Pada penelitian-penelitian sebelumnya, peneliti hanya berfokus pada campuran bahan bakar dan variasi tekanan yang di gunakan. Namun ada factor lain yang mempengaruhi pembakaran dari alat burner yaitu diameter pada nozzle. Karena itu pada penelitian ini akan meneliti unjuk kerja dari variasi diameter nozzle, ini penting dilakukan karena diameter nozzle mempengaruhi api yang di hasikan dari alat burner tersebut. Penelitian ini hanya berfokus pada penggunaan variasi diameter nozzle terhadap distribusi temperatur, panjang nyala api dan laju pembakaran oli bekas pada alat atomizing burner. Riset ini hanya berfokus pada jenis burner dan jenis bahan bakar yang digunakan, agar nantinya dapat digunakan untuk pembakaran sampah plastic.

2. Metode Penelitian

Gambar 1. Diagram alir penelitian

Pada penelitian ini menggunakan metode eksperimental, tahapan sesuai dengan diagram alir pada gambar 1. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui unjuk kerja variasi diameter nozzle terhadap sifat pembakaran yang meliputi temperatur, panjang nyala api, dan laju pembakaran oli bekas pada atomizing burner. Tahap pertama yang dilakukan pada penelitian ini adalah melakukan persiapan alat dan bahan penelitian untuk pengambilan data yang kemudian alat dirakit menjadi alat burner. Selanjutnya melakukan penyaringan oli bekas menggunakan mesh 120. Oli bekas yang telah disaring dimasukkan ke dalam tangki bahan bakar sebanyak 500 ml untuk setiap pengambilan data.

Pada tahap pengambilan data atau pengujian, penelitian ini menggunakan variasi diameter nozzle sebesar 0,5 mm, 1 mm, dan 1,5mm dengan 3 kali percobaan atau pengulangan dimasing-masing diameter. Pengujian yang dilakukan yaitu berupa unjuk kerja variasi diameter nozzle terhadap distribusi temperature nyala api oli bekas. Untuk pengujian atau pengambilan data pada temperatur nyala api meliputi 5 titik yang telah ditentukan yaitu 2 titik di bagian cerobong burner dan 3 titik lainnya dibagian pangkal, tengah, dan ujung nyala api dengan menggunakan alat digital thermokopel.

Gambar 2. Titik pangambilan data (sumber[2]) 3. Hasil dan Pembahasan

Berikut ini adalah data distribusi temperatur yang didapat dari proses pembakaran oli bekas dengan variasi diameter nozzle 0,5mm, 1mm, dan 1,5mm

Titik 1 2

Titik 3 4 5

Putu Ari Suartana et al. · Prosiding KNEP XI – 2021 · ISSN 2338-414X 98 Tabel 1. Data distribusi temperatur

Pada diameter nozzle 0,5 mm, distribusi temperatur yang dihasilkan pada daerah cerobong yaitu

386.6

^oC dititik 1 dan

455.8

^oC dititik 2. Sedangkan distribusi temperatur pada daerah nyala api yaitu

1060

^oC dititik 3,

896.2

^oC dititik 4, dan

789.2

^oC dititik 5.

Temperatur tertinggi yang dihasilkan pada nozzle 0,5 yaitu pada daerah pangkal api yakni pada titik 3 sebesar

1060

^oC.

Pada diameter nozzle 1 mm, distribusi temperatur yang dihasilkan pada daerah cerobong yaitubanyak dibandingkan dengan ukuran nozzle yang lebih besa

258.1

^oC pada titik 1 dan

337.3

^oC pada titik 2. Sedangkan distribusi temperatur yang dihasilkan pada daerah nyala api yaitu 901.4^oC

di

titik 3, 872,8^oC dititik 4, dan

735

^o

C di

titik 5. Temperatur tertinggi yang dihasilkan dari diameter nozzle 1mm yaitu pada daerah nyala api sebesar 901.4^oC pada pangkal nyala api.

Terakhir pada diameter nozzle 1,5mm, distribusi temperatur yang dihasilkan pada daerah cerobong yaitu

201.7

^o

C

dititik 1 dan

240.6

^o

C

dititik 2.

Sedangkan distribusi temperatur pada daerah nyala api yaitu

826.7

^o

C di

titik 3,

811.4

^o

C

dititik 4, dan

733,3

^o

C

.

Temperatur tertinggi yang dihasilkan pada diameter nozzle 1,5 yaitu pada daerah nyala api sebesar

826.7

^o

C

pada pangkal nyala api.

Dapat dilihat pada gambar 3 yaitu grafik distribusi temperature dengan variasi nozzle 0,5mm, 1mm, dan 1,5mm bahwa terdapat perbedaan yang signifikan, dimana pada nozzle 0,5mm mendapatkan temperature yang tertinggi pada setiap titik dibandingkan dengan nozzle berdiameter 1mm dan 1,5mm. hal ini terjadi karena pada proses atomisasi bahan bakar dengan udara pada nozzle berdiameter 0,5mm dapat membuat keluaran droplet yang dihasilkan lebih kecil dibandingkan dengan nozzle beukuran 1mm dan 1,5 mm. Sehingga droplet yang dihasilkan tersebut dapat tebakar lebih mudah dan bahan bakar yang terbakar lebih banyak serta membuat temperature yang dihasilkan semakin tinggi [3].

Gambar 3. grafik distribusi temperature

4. Kesimpulan

Dari hasil pengujian yang dilakukan dapat di simpulkan bahwa ukuran diameter nozzle mempengaruhi temperatur nyala api yang dihasilkan dimana semakin besar diameter nozzle yang digukan maka semakin rendah temperature yang dihasilkan karena semakin besar diameter nozzle semakin banyak oli yang tidak terbakar sempurna sehingga menyebabkan temperature dari api yang dihasilkan berkurang akibat oli yang tidak terbakar, sebaliknya semakin kecil diameter nozzle yang digunakan maka semakin besar temperature yang dihasilkan ini dikarenakan oli yang tidak terbakar jauh lebih sedikit.

Nozzle

Putu Ari Suartana et al. · Prosiding KNEP XI – 2021 · ISSN 2338-414X 99

Ucapan Terima Kasih

Saya ucapkan terima kasih kepada Tuhan Yang Maha Esa, keluarga yang selalu mendukung saya serta kepada Bapak Dr. I Made Parwata, ST.MT, dan Bapak Ainul Ghurri, ST, MT, Ph.D. dan atas dukungan dana dari LPPM Universitas Udayana melalui surat kontrak no B/295/UN14.2.5.II/PT.01.03/2020. serta kepada teman teman yang telah membantu saya dalam pembuatan paper ini.

Daftar Pustaka

[1] M. Y. Yuliansyah, “Pemanfaatan Oli Bekas Sebagai Fuel Pengganti Oxy Acetylene Pada Proses Reforming Di Roof Kereta Dengan Material Sus 304 Serta Mengetahui Dampak Penggunaannya Terhadap Stuktur Mikro Dan Hardness Material Sus 304,” 2019.

[2] W. P. Raharjo, “Pemanfaatan Oli Bekas Dengan Pencampuran Minyak Tanah Sebagai Bahan Bakar Pada Atomizing Burner,” Vol. 10, No. 2, Pp. 156–168, 2009.

[3] A. Boateng, Rotary Kilns Transport

Pheenomena and Trasport Processes, vol. 53, no. 9. 2013.

Putu Ari Suartana

Mahasiswa Program Studi Teknik Mesin Universitas Udayana. Saat ini sedang menyelesaikan Tugas Akhir (Skripsi) untuk memenuhi syarat kelulusan S1 di Universitas Udayana

Prosiding Konferensi Nasional Engineering Perhotelan XI, Universitas Udayana - 2021 ISSN 2338-414X

*Korespondensi: Tel./Fax.: +62 82146832881 E-mail: yudhiasrama99@gmail.com ÓTeknik Mesin Universitas Udayana 2021

UNJUK KERJA VARIASI DIAMETER NOZZLE TERHADAP DISTRIBUSI