Pengaruh Reflektor Radiasi Panas Bersirip Terhadap Peningkatan Efisiensi Sistem Pemanasan dengan Menggunakan Kompor LPG

Sudarno, Sudarno and Prof. Ir. Sudjito Soeparman, Ph.D. and Dr. Slamet Wahyudi, S.T., M.T. and Agung Sugeng Widodo, S.T., M.T., Ph.D. (2021) Pengaruh Reflektor Radiasi Panas Bersirip Terhadap Peningkatan Efisiensi Sistem Pemanasan dengan Menggunakan Kompor LPG. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.

Abstract

Kurang optimalnya efisiensi pada kompor liquefied petroleum gas (LPG), salah satunya disebabkan oleh kehilangan panas kelingkungan. Guna meningkatkan efisiensi yang dihasilkan maka panas yang hilang tersebut harus di tangkap dan di pantulkan kembali ke daerah pembekaran dan ke beban secara terus menerus. Alat yang diduga efektif adalah reflektor radiasi panas bersirip, hal ini didasarkan pada hasil temuan sebelumnya bahwa penggunaan reflektor dengan sisi datar atau tanpa sirip mampu meningkatkan efisiensi. Berkaitan dengan hal tersebut yang ingin ditemuakan dalam penelitian ini adalah pengaruh penggunaan reflektor radiasi panas bersirip terhadap kinerja kompor LPG. Penelitian dilakukan pada kompor LPG, yaitu dengan metode simulasi komputasi, eksperimen dan analisis laju perpindahan panas. Model reflektor berbentuk kerucut terpotong menghadap keatas dan dibuat sirip-sirip yang diarahkan pada seluruh sisi bagian dalamnya. Sirip-sirip dengan ukuran 5 mm x 20 mm dibuat dengan memotong tiga sisi sirip pada plat reflektor dan ditekuk dengan sudut tertentu ke arah sisi bagian dalam dari reflektor. Pengukuran distribusi temperatur dilakukan dengan metode simulasi komputasi dan eksperimen, sedangkan pengukuran efisiensi dilakukan dengan Water Boilling Test (WBT). Pengukuran tersebut dilakukan dengan memvariasikan baris sirip reflektor, material reflektor, diameter reflektor, dan sudut sirip reflektor. Guna mengetahui tingkat laju penyerapan panas oleh panci akibat penggunaan reflektor radiasi panas bersirip maka dilakukan pula analisis perpindahan panas. Unjuk kerja dari masing-masing variasi dikomparasi dengan kompor konvensional dan yang menggunakan reflektor sisi datar atau tanpa sirip. Berdasarkan hasil simulasi distribusi temperatur ditemukan bahwa reflektor panas dengan tiga baris sirip, material stainless steel, diameter reflektor bawah 155 mm, dan sudut sirip 10o mampu menghasilkan luas area panas tertinggi. Pada rentang temperatur antara 550 oC sampai 800 oC luas area panas yang dihasilkan sebesar 156,189 mm2 dengan bentuk contour diameter atas lebih besar dibanding diameter bawah, masing-masing sebesar 125.9 mm dan 100.7 mm. Hasil serupa juga ditemukan pada distribusi temperatur hasil eksperimen bahwa penggunaan reflektor panas dengan tiga baris sirip tersebut diatas menghasilkan temperatur tertinggi yaitu sebesar 1,137 oC. Perbedaan yang paling nampak terjadi pada luas area temperatur tinggi diatas 1,000 oC dan 900 oC sampai 1,000 oC, jauh lebih luas jika dikomparasi dengan variasi lainnya. Temuan serupa terjadi pula pada hasil pengukuran efisiensi bahwa reflektor panas dengan tiga baris sirip tersebut menghasilkan efisiensi terbesar yaitu 59.99%. Diperoleh peningkatan sebesar 7.87% jika dikomparasi dengan kompor LPG konvensional dan meningkat 4.47% jika dikomparasi dengan penggunaan reflektor sisi datar atau tanpa sirip. Sedangkan dari hasil analisis perpindahan panas, ditemukan bahwa reflektor panas bersirip mempengaruhi penyerapan panas pada panci. Penyerapan panas terbesar pada reflektor yang menggunakan tiga baris sirip yaitu 379.40 W. Diperoleh nilai luas area panas, efisiensi, dan penyerapan panas tertinggi yaitu pada penggunaan reflektor tiga baris sirip. Hal ini disebabkan oleh sempurnanya proses pembakaran dan optimalnya fungsi reflektor dalam merefleksikan kembali losses panas radiasi. Sempurnanya proses pembakaran disebabkan oleh terpenuhinya kebutuhan udara sekunder yang masuk kedaerah pembakaran melalui celah atau lubang di bawah sirip. Diharapkan hasil penelitian ini mampu menjadi salah satu solusi bagi pemerintah dalam upaya menghemat pemakaian bahan bakar gas khususnya LPG.

English Abstract

Suboptimal efficiency on liquefied petroleum gas (LPG) stoves is usually caused by the loss of environmental heat. To increase this efficiency, the lost heat needs to be continuously captured and reflected into the combustion area and the load. Previous investigations have shown that the use of a flat side or finless reflector, specifically a finned heat radiation reflector can increase efficiency. Therefore, this research aims to determine the effect of finned heat radiation reflectors on the performance of LPG stoves. This research was conducted on an LPG stove using computational simulation methods, experiments, and heat transfer rate analysis. The truncated conical reflector model faces upwards and is made of fins directed to all sides from the inside. The 5 mm x 20 mm fin is made by cutting three sides of the fin on the reflector plate and bending it at a certain angle towards the inner side. Subsequently, the temperature distribution was measured using computational and experimental methods, while efficiency was estimated with the Water Boiling Test (WBT). This measurement was carried out by varying the row of fins, material, diameter, and fin angle of the reflector. A heat transfer analysis was also performed to determine the rate of heat absorption by the pan due to the use of a finned heat radiation reflector. The performance of each variation was compared with the conventional stoves and those that use flat-sided or finless reflectors. Based on the temperature distribution simulation, it was discovered that the heat reflector with three rows of fins, stainless steel material, the bottom reflector diameter of 155 mm, and the fin angle of 10o produced the highest heat area. In the temperature range from 550oC to 800oC, the area of heat generated was 156.189 mm2 , while the top and bottom diameters of the contour shape are 125.9 mm and 100.7 mm, respectively. This is in line with the temperature distribution of experimental results, where the use of a heat reflector with three rows of fins above showed the highest value of 1,137oC. The most visible differences also occurred in the high-temperature area above 1,000oC and 900oC to 1,000oC, compared to other variations. Based on efficiency measurement, the heat reflector produced the highest value of 59.99%. An increase of 7.87% and 4.47% was obtained when compared to conventional LPG stoves and a flat side reflector or without fins. The heat transfer analysis showed that the reflector affects the heat absorption in the pan, with the highest values of 379.40 W. The results imply that the use of a reflector with three rows of fins has the highest values of heat area, efficiency, and heat absorption. This is due to the complete combustion process and the optimal function of the reflector in reflecting the radiation heat loss. The complete combustion process was caused by the fulfillment of secondary air requirements that enter the combustion area through a gap or hole under the fin. Based on these discoveries, this research can be a solution for the government to prevent heat loss through the use of gas fuels, especially LPG.

Item Type:	Thesis (Doktor)
Identification Number:	0622070008
Uncontrolled Keywords:	kompor LPG, reflektor bersirip, distribusi temperatur, efisiensi, laju penyerapan panas .- LPG stove, finned reflector, temperature distribution, efficiency, rate of heat absorption
Subjects:	600 Technology (Applied sciences) > 621 Applied physics > 621.8 Machine engineering
Divisions:	S2/S3 > Doktor Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Depositing User:	Endang Susworini
Date Deposited:	13 Apr 2023 02:41
Last Modified:	13 Apr 2023 02:41
URI:	http://repository.ub.ac.id/id/eprint/198240

Text (DALAM MASA EMBARGO) Sudarno.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2024. Download (16MB)

Actions (login required)

View Item