Ibadurrohman, Ibrahim Ahmad and Prof. Dr.Eng. Nurkholis Hamidi, S.T., M.Eng. and Dr.Eng. Lilis Yuliati, S.T., M.T. and Winarto, S.T., M.T., Ph.D. (2023) Karakteristik Pembakaran Droplet FAME Tunggal Penyusun Biodiesel dengan Aditif Etanol dan MWCNT. Doktor thesis, Universitas Brawijaya.
Abstract
Penelitian pada pembakaran droplet terhadap senyawa-senyawa tunggal penyusun biodiesel hingga saat ini masih terbatas dilakukan. Sehingga, umumnya informasi yang didapatkan dari pembakaran biodiesel selalu dikaitkan dengan senyawa dominan penyusun biodiesel tersebut. Padahal setiap senyawa konstituen biodiesel dengan masing-masing konsentrasi relatifnya berpengaruh terhadap keseluruhan karakteristik pembakaran. Biodiesel telah menarik perhatian para peneliti karena sifatnya yang terbarukan, tetapi memiliki nilai kalor dan densitas energi yang rendah, viskositas yang tinggi, dan emisi jelaga sehingga banyak pertimbangan untuk menambahkan aditif pada biodiesel untuk menghasilkan pembakaran yang lebih efisien. Metode isolated droplet combustion membantu memahami fenomena spray combustion yang kompleks, namun mengabaikan pengaruh dari interaksi antara droplet dengan banyak droplet di sekitarnya yang terjadi pada spray combustion dalam diesel engine. Pada internal combustion engine, interaksi timbal balik antara droplet yang berdekatan akan mempengaruhi lingkungan sekitar droplet, serta laju penguapan dan pembakaran dari setiap droplet tunggal. Pengembangan metode interactive droplet combustion lebih akurat untuk memodelkan berbagai fenomena pembakaran yang terjadi dalam diesel engine serta untuk memperoleh berbagai parameter penting terkait karakteristik penyebaran api seperti flame spread velocity, critical normalized spacing, flame spread limit distance, dan interaction coefficient. Tujuan utama dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan wawasan mendasar tentang karakteristik penyebaran api dan perilaku dinamis droplet dari bahan bakar biodiesel terkait dengan konstituen utamanya, memperpanjang flame spread limit distance dengan aditif etanol dan MWCNT-OH, dan memetakan batas mode penyebaran api. Penelitian ini dilakukan dengan metode interactive droplet combustion menggunakan tiga droplet yang disusun sejajar untuk mengetahui karakteristik pembakaran droplet dan penyebaran api pada konstituen biodiesel dengan variasi droplet spacing dari 2 mm hingga flame spread limit distance. Metil laurat digunakan sebagai representasi senyawa jenuh dengan rantai karbon pendek, sedangkan metil oleat sebagai representasi senyawa tak jenuh dengan rantai karbon panjang dari konstituen biodiesel. Aditif etanol dan multiwalled carbon nanotubes bergugus fungsi hidroksil (MWCNT-OH) digunakan untuk meningkatkan penyebaran api melalui mekanisme microexplosion dan penyerapan radiasi termal. Eksperimen dilakukan pada tekanan atmosfer dan gravitasi normal menggunakan pelacakan secara spasial dan temporal dengan sistem akuisisi data meliputi kamera, termokopel, data logger, dan komputer. Dua jenis teknik pencahayaan terdiri atas selfilluminated direct imaging dengan LED dimatikan untuk mengamati visualisasi nyala api dan perilaku penyebaran nyala api serta backlighting imaging dengan LED menyala untuk mendapatkan regresi diameter droplet dengan batas droplet yang jelas. Post-processing method digunakan untuk menganalisis evolusi temporal dari diameter droplet dan ukuran nyala api.
English Abstract
Study on the droplet combustion of single compounds of biodiesel constituents is still limited. Thus, the information obtained from biodiesel combustion is always associated with the major compound of biodiesel constituents. In fact, each constituent of biodiesel with its respective relative concentrations influences the overall combustion characteristics. Biodiesel has attracted the attention of researchers because it is renewable. However, it has a low heating value and energy density, high viscosity, and soot emissions. Therefore, many considerations for adding additives to biodiesel to produce more efficient combustion. The isolated droplet combustion method helps us understand the complex phenomenon of spray combustion. However, it ignores the effect of the interaction between the droplets and the many surrounding droplets that occur in spray combustion in a diesel engine. In an internal combustion engine, the mutual interaction between adjacent droplets will affect the environment around the droplets, as well as the rate of evaporation and combustion of each single droplet. The development of the interactive droplet combustion method is more accurate for modeling various combustion phenomena that occur in diesel engines, and for obtaining various important parameters related to the flame spread characteristics, such as flame spread velocity, critical normalized spacing, flame spread limit distance, and interaction coefficient. The main objectives of this research are to gain fundamental insights about the characteristics of flame spread and dynamic droplet behavior of biodiesel fuel related to its main constituents, extend the flame spread limit distance with ethanol and MWCNT-OH additives, and map the limits of flame spread modes. This research was conducted using the interactive droplet combustion method using three adjacent droplets in a parallel line to determine the characteristics of droplet combustion and flame spread of biodiesel constituents with droplet spacing variations from 2 mm to flame spread limit distance. Methyl laurate represents saturated compounds with short carbon chains, while methyl oleate represents unsaturated compounds with long carbon chains from biodiesel constituents. Ethanol additives and hydroxyl-functionalized multi-walled carbon nanotubes (MWCNT-OH) were used to increase the flame spread through microexplosion and thermal radiation absorption mechanisms. The experiment was conducted at atmospheric pressure and under normal gravity using spatial and temporal tracking with data acquisition systems including camera, thermocouple, data logger, and computer. Two lighting techniques consist of self-illuminated direct imaging with the LED turned off to observe flame visualization and flame spreading behavior and backlighting imaging with the LED turned on to obtain droplet diameter regression with clear droplet boundaries. The post-processing method was used to analyze the temporal evolution of the droplet diameter and flame size.
| Item Type: | Thesis (Doktor) |
|---|---|
| Identification Number: | '0623070004 |
| Uncontrolled Keywords: | Biodiesel, Interactive droplet combustion, penyebaran api, etanol, multiwalled carbon nanotubes |
| 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: | 29 Sep 2023 01:15 |
| Last Modified: | 29 Sep 2023 01:15 |
| URI: | http://repository.ub.ac.id/id/eprint/203371 |
![[thumbnail of DALAM MASA EMBARGO]](http://repository.ub.ac.id/style/images/fileicons/text.png) |
Text (DALAM MASA EMBARGO)
Ibrahim Ahmad Ibadurrohman.pdf Restricted to Registered users only until 31 December 2025. Download (55MB) |
Actions (login required)
 |
View Item |