Peran Interaksi Molekular Terhadap Sifat Azeotrop Dan Perilaku Pembakaran Droplet Campuran Etanol ISO-OKTAN

Waluyo, Budi and Prof. Ir. ING Wardana,, M. Eng., Ph.D and Dr. Eng. Lilis Yuliati,, S.T., M.T. and Dr. Eng. Mega Nur Sasongko,, S.T., M.T. (2018) Peran Interaksi Molekular Terhadap Sifat Azeotrop Dan Perilaku Pembakaran Droplet Campuran Etanol ISO-OKTAN. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Pemahaman makroskopis terhadap sebuah fenomena sering terbentur pada variable-variable yang tidak/belum terdefinisi namun memiliki peran yang besar didalam fenomena tersebut. Penelitian ini mencoba melihat fenomena campuran etanol polar dan iso-oktan non-polar sebagai representasi dari gasolin secara mikroskopis. Penelitian ini bertujuan untuk memperbaiki pemahaman ilmiah konsep campuran khususnya campuran iso-oktan non-polar dan etanol polar pada kondisi (near) azeotropnya. Penjelasan ilmiah yang memadai terkait pola interaksi molekular campuran iso-oktan non-polar sebagai zat tunggal yang merepresentasikan gasolin dengan etanol polar yang mewakili alkohol, akan menjembatani pemahaman yang lebih rumit penyimpangan tekanan uap alkohol dan gasolin yang multi-subtance. Penelitian ini dilakukan melalui dua tahapan penelitian. Tahapan penelitian yang pertama adalah mengidentifikasi perubahan temperatur pendidihan dan laju penguapan berbagai fraksi campuran etanol iso-oktan dengan menggunakan alat destilasi sederhana. Sebuah labu pemanas digantungkan pada sebuah load cell untuk merekam pengurangan masa campuran bahan bakar yang di panaskan, sementara sebuah thermokopel tipe K yang dicelupkan pada campuran etanol iso-oktan yang dipanaskan digunakan untuk merekam perubahan temperatur selama proses pemanasan berlangsung. Tahapan peneilitian yang kedua adalah dengan pengujian pembakaran single droplet berbagai campuran etanol iso-oktan. Sebuah droplet dari masing masing fraksi campuran dibakar pada sebuah ujung sensor thermokopel ukuran 0.1 mm. Evolusi perubahan diameter dropet dan kejadian mikro-eksplosion selama proses pembakaran droplet direkam menggunakan sebuah kamera DSLR 50 fps. Perubahan temperatur droplet selama proses pembakaran juga direkam oleh sensor thermokopel tersebut kemudian dikirim ke personal computer melalui data aqusisi. Analisa interaksi molecular etanol dan iso-oktan dilakukan untuk mengungkap peristiwa mikroskopis selama pemanasan campuran baham bakar dengan alat destilasi maupun selama proses pembakaran single droplet. Dari analisis interaksi molecular menunjukan bahwa molekul etanol polar mampu menginduksi iso-oktan (hidrokarbon) non-polar dan berpotensi membentuk klaster molekul (etanol iso-oktan) dengan sifat fisika (temperatur pendidihan) yang berbeda dengan sifat fisik masing masing molekul penyusunnya. Sementara durasi dan intensitas puffing droplet selama pembakaran single droplet campuran etanol polar dengan iso-oktan non-polar dipengaruhi oleh total gaya interaksi molekuler dalam gugus molekul yang terbentuk. Jumlah molekul bebas yang tidak membentuk klaster molekul cenderung menghasilkan mikro-eksplosion pada tahap akhir pembakaran single droplet. Sementara peningkatan fraksi etanol pada klaster molekul campuran etanol iso-oktan, cenderung menurunkan konstanta laju pembakaran secara eksponensial

English Abstract

The macroscopic understanding of a phenomenon often collides on variables that have not been defined but have a significant role in the phenomenon. This study tries to look at the phenomenon of the mixture of polar etanol and non-polar iso-octane as a representation of gasoline microscopically. This study aims to improve the scientific understanding of the concept of mix especially the non-polar iso-octane mixture and polar etanol in its (near) azeotropic condition. An adequate scientific explanation regarding the molecular interaction pattern of non-polar iso-octane mixture as a single substance representing gasoline with polar etanol representing alcohol will bridge a more complicated understanding of multi-substance alcohol and gasoline vapour deviations. This research was conducted through two stages of research. The first stage of research was to identify changes in boiling temperatur and the rate of evaporation of various fractions of iso-octane etanol mixtures using a simple distillation device. A heating flask is suspended from a load cell to record a reduction in the heat of the fuel mixture, while a type K thermocouple dipped in a heated mixture of etanol iso-octane is used to record changes in temperatur during the heating process. The second research stage is testing a single droplet combustion of various iso-octane etanol blends. A droplet from each mixture fraction was burned at the end of a 0.1 mm thermocouple sensor. The evolution of changes in droplet diameter and micro-explosion events during the droplet combustion process was recorded using a 50 fps DSLR camera. The thermocouple sensor also recorded changes in droplet temperatur during the combustion process and then sent to personal computers via acquisition data. Analysis of molecular etanol and iso-octane interactions was carried out to uncover microscopic events during the heating mixture and to burn with distillation devices and during the single droplet combustion process. From the analysis of molecular interactions shows that polar etanol molecules are capable of inducing non-polar iso-octane (hydrocarbons) and have the potential to form molecular clusters (iso-octane etanol) with physical properties (boiling temperatur) that are different from the physical properties of each constituent molecule. The duration and intensity of puffing droplets during the combustion of a single droplet of polar etanol mixture with non-polar iso-octane is influenced by the total molecular interaction force in the formed molecular group. The number of free molecules that do not form molecular clusters tends to produce micro-explosions at the final stage of single droplet combustion. While increasing the etanol fraction in the molecular cluster of iso-octane etanol mixtures, tends to decrease the firing rate constant exponentially

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	DIS/662.3669 2/KUS/k/2019/061811978
Uncontrolled Keywords:	Campuran etanol iso-oktan, interaksi molekular, klaster molekul.,a mixture of iso-octane etanol, molecular interactions, molecular clusters.
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 662 Explosives of explosives, fuels, related products > 662.6 Fuels > 662.66 Synthetic fuels > 662.669 Other liquid fuels > 662.669 2 Alcohol as fuel
Divisions:	S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Depositing User:	soegeng sugeng
Date Deposited:	14 Oct 2022 01:37
Last Modified:	14 Oct 2022 01:37
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/195656

Text Budi Waluyo.pdf Download (3MB)

Actions (login required)

View Item