Marlina, Ena (2019) Peranan Polaritas, Geometri Molekul Asam Lemak Dan Respon Penambahan 1,8-Sineol Terhadap Karakteristik Penyalaan, Pendidihan Droplet Minyak Nabati. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Dewasa ini telah banyak dilakukan penggunaan minyak nabati sebagai bahan bakar alternatif, tetapi minyak nabati mempunyai keterbatasan salah satunya, yaitu mempunyai viskositas yang tinggi karena minyak nabati memiliki rantai hidrokarbon yang panjang dan kandungan trigliserida yang tak jenuh, sehingga mengakibatkan penguapan rendah. Sifat kimia dan fisik minyak nabati sangat dipengaruhi oleh komposisi asam lemak penyusunnya. Trigliserida minyak nabati tersusun dari rantai karbon asam lemak yang berbeda-beda, sehingga peran polaritas dan geometri asam lemak minyak nabati pada karakteristik pembakaran akan berbeda pula. Selain dilihat dari segi polaritas dan geometri molekul asam lemak pada minyak nabati, percampuran minyak nabati dengan bahan bakar lain menjadi salah satu yang perlu diteliti, karena pencampuran salah satu cara untuk menurunkan viskositas pada minyak nabati. Penelitian ini mengamati peranan polaritas dan geometri molekul asam lemak dalam minyak nabati dan respon dari penambahan1,8-sineol terhadap karakteristik pembakaran khususnya penyalaan dan pendidihan. Metode pengujian droplet menggunakan suspended droplet berukuran 1 mm diletakkan pada ujung thermocouple kemudian dipanaskan hingga terbakar menggunakan heater yang berjarak 3 mm dari droplet. Thermocouple yang digunakan adalah tipe K dengan diameter 0.1 mm. Heater yang dipakai adalah koil listrik berupa lilitan logam dengan panjang 40 mm dan tahanan 1.02 ohm, berbahan Ni-Cr dan memiliki diameter 0.9 mm. Sumber energi dari pemanas adalah arus bolak balik 220 volt diubah menjadi arus searah 12 volt menggunakan trafo step-down dengan arus 8 ampere, hambatan 8 ohm, dan daya 50 watt. Droplet dibuat dengan menggunakan Conventional Insulin Syring (1 mL) dengan 100 strip, satu strip menunjukan 10μL (0,00001 L), dan pembakaran dilakukan pada tekanan atmosfir dan suhu ruangan yang standar. Suhu api diukur menggunakan thermocouple yang dihubungkan dengan data logger bermerk Advantech dengan tipe produk USB-4718 dengan frekuensi sampling 1 kHz, dimana pembacaannya menggunakan program excel pada komputer. Image droplet dan nyala api diambil dengan menggunakan kamera Nikon D3300 dan visualisasi gelembung diambil dengan menggunakan kamera Canon EOS 700D. Pengambilan gambar dilakukan dengan mode video dengan kecepatan 60 fps. Software Vidio to JPG Conventer digunakan untuk mengolah data rekaman vidio menjadi format JPG. Software ImageJ digunakan untuk menscale gambar JPG. Hasil pengukuran dan perhitungan disajikan dalam bentuk grafik menggunakan software OriginPro 8. Perubahan geometri molekul dan energi disimulasikan menggunakan software HyperChem Profesional. Hasil menunjukkan asam lemak polar lebih reaktif karena muatan listrik. Asam lemak polar yang panjang dan bengkok lebih reaktif daripada yang pendek dan lurus karena yang asam lemak polar yang panjang dan bengkok memiliki polaritas yang lebih kuat dan mobilitas elektron yang lebih tinggi. Mobilitas elektron tertinggi dalam asam lemak tak jenuh panjang dan bengkok membuat molekul kurang rapat, sehingga, laju penguapan menjadi yang tercepat. Namun, reaktivitas berkurang karena polaritas dinetralkan oleh mobilitas elektron. Adanya lebih dari satu ikatan rangkap dalam rantai karbon minyak tak jenuh ganda sebagian menghalangi mobilitas elektron, oleh karena itu, polaritasnya menjadi lebih kuat sementara mobilitas elektron masih tinggi sehingga menjadi lebih reaktif dengan tingkat penguapan yang tinggi. Laju penguapan yang lebih cepat membuat suhu pembakaran lebih rendah karena energi panas diubah menjadi panas laten untuk perubahan fase selama penguapan. Dengan penambahan1,8-sineol mampu mengubah struktur geometri rantai karbon trigliserida menjadi lebih mengembang, jarak antar rantai karbon menjadi melebar, sehingga menyebabkan gaya ikat rantai karbon melemah serta meningkatkan performance pembakaran bahan bakar minyak nabati.
English Abstract
Nowadays, there has been a lot of use of vegetable oil as an alternative fuel, but vegetable oil has its limitations, one of which is high viscosity because vegetable oils have long hydrocarbon chains and unsaturated triglyceride content, resulting in low evaporation. The chemical and physical properties of vegetable oils are strongly influenced by the composition of the constituent fatty acids. Vegetable oil triglycerides are composed of different fatty acid carbon chains, so the role of the polarity and geometry of vegetable oil fatty acids on combustion characteristics will be different. Despite of the polarity and geometry of fatty acid molecules in vegetable oils, mixing vegetable oils with other fuels is one that needs to be investigated, because mixing is one of the ways to reduce viscosity in vegetable oils. The research aims to test the characteristics of evaporation and ignition of vegetable oil droplets. The method for testing the droplets was by using suspended droplet which was 1 mm in diameter put on the tip of thermocouple, and then it was heated to be ignited by using the electric coil heater placed 3 mm under the droplet. The thermocouple was K type with the diameter of 0.1 mm. Heater was made from Ni-Cr having the length and diameter of 40 mm and 0.9 mm, respectively, with resistance of 1.02 ohms. The energy source of the heater was alternating current of 220 volts changed into direct current of 12 volts using step-down transformer with the current of 8 amperes flowing through a resistance of 8 ohms giving a power of 50-watts. The droplets were made by using micro syringe and the combustion was done at atmospheric pressure and standard room temperature. The flame temperature was measured by using thermocouple which connected to data logger with the brand of Advantech, product type of USB-4718 and sampling frequency of 1 kHz, where the data was stored into the computer and then processed using excel software. Droplet image and flame was captured by using Nikon D3300 video camera and the visualization of bubbles was captured by using Canon EOS 700D video camera at a speed of 60 fps. Video to JPG Converter software is used to process video recording data into JPG format. ImageJ software is used to scan JPG images. The results of measurement and calculations are presented in graphical form using OriginPro 8. Software changes in molecular geometry and energy are simulated using HyperChem Professional software. The results show that the polar fatty acids are more reactive due to electric charge. The long and bent polar fatty acids are more reactive than the short and straight polar one since the former one has the stronger polarity and the higher electron mobility. The highest electron mobility in the long and bent unsaturated fatty acid makes the molecules less tight so that the evaporation rate becomes the fastest. However, the reactivity decreases since the polarity is neutralized by the electron mobility. The existence of more than one double bonds in carbon chain of polyunsaturated oil partially blocks electron mobility so that the polarity becomes stronger while the electron mobility still high so that it becomes more reactive with high evaporation rate. Faster evaporation rate makes the ignition temperature lower since the heat energy is changed into the latent heat for phase change during evaporation. The addition of 1,8-cineol able to change the geometry structure of the triglyceride carbon chain to be more expanding, the distance between the carbon chains becomes wider, causing the carbon chain binding energy to weak and increase the combustion performance of vegetable oils.
Other obstract
-
| Item Type: | Thesis (Doktor) |
|---|---|
| Identification Number: | DIS/662.88/MAR/p/2019/061904830 |
| Uncontrolled Keywords: | Asam lemak, polaritas, geometri molekul, penyalaan, pendidihan, penambahan 1,8-sineol,-Fatty acid, polarity, molecular geometry, ignition delay, boiling, intercalation, 1,8-cineole |
| Subjects: | 600 Technology (Applied sciences) > 662 Explosives of explosives, fuels, related products > 662.8 Other fuels > 662.88 Biomas as fuel |
| Divisions: | S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik |
| Depositing User: | Endang Susworini |
| Date Deposited: | 13 May 2022 03:54 |
| Last Modified: | 13 May 2022 03:54 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/190430 |
![[thumbnail of ENA MARLINA.pdf]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text
ENA MARLINA.pdf Download (6MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |