Kajian Numerik dan Eksperimental Terhadap Modifikasi Geometri dan Desain Combustion Chamber untuk Mereduksi Methane Slip pada Diesel Dual Fuel Engine

Ariani, Betty (2021) Kajian Numerik dan Eksperimental Terhadap Modifikasi Geometri dan Desain Combustion Chamber untuk Mereduksi Methane Slip pada Diesel Dual Fuel Engine. Doctoral thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
04111760010014 - Disertations.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only until 1 April 2023.

Download (5MB) | Request a copy

Abstract

Fenomena methane slip menjadi salah satu ancaman baru yang muncul dalam pemakaian gas sebagai bahan bakar kapal. Pembakaran yang tidak sempurna menjadikan sebagian metana tidak terbakar pada ruang bakar dan kemudian ikut bersama gas buang terlepas ke udara yang akan berdampak bahaya beberapa kali lipat bila dibandingkan dengan CO2 baik dalam peningkatan GHG maupun ancaman kesehatan pada manusia. Pada penelitian ini dilakukan serangkaian analisa numerik dan eksperimental terhadap desain combustion chamber yang dapat mendukung performa pembakaran diesel dual fuel engine sehingga mengurangi fenomena methane slip. Sembilan (9) model dibuat dengan nomenklatur 3 kelompok uji yaitu pengaruh perubahan tinggi squish, diameter mangkuk piston dan kedalaman mangkuk piston. Sembilan model diuji dengan simulasi untuk melihat parameter desain yang signifikan berpengaruh terhadap penurunan methane slip. Untuk selanjutnya pengujian dilanjutkan pada 3 kondisi yaitu saat 0% 20% dan 50% CNG dilakukan pada 2 model piston sebagai uji validasi hasil. Hasil menunjukkan bahwa kenaikan maupun penurunan rasio kompresi berpengaruh terhadap besar kecilnya methane slip. Pengaruh geometri selain sebagai bagian dari penyebab naik turunnya kompresi juga memiliki pengaruh pada pembentukan pola aliran dan kecepatan fluida pada combustion chamber yang mendorong kondusifitas proses percampuran bahan bakar dan udara yang lebih baik.Pengaturan tinggi squish berbanding lurus dengan temperature ruang bakar, sedangkan diameter bowl yang tidak lebih dari 60% bore memberikan hasil optimal, adapun kedalaman bowl hendaknya diatur sebagai perbandingan 1:3 atau 1:4 terhadap diameter bowl untuk optimalisasi performa, pembakaran maupun methane slip. Rasio kompresi yang lebih tinggi lebih menguntungkan, methane slip hanya mengalami peningkatan 12,5% pada kondisi operasional PES lebih tinggi 32% pada load engine 18%. Sedangkan pada load engine 66% dengan kenaikan PES 48% methane slip hanya naik 4,7% saja. ====================================================================================================== The methane slip phenomenon is one of the new threats that arise in the use of gas as fuel for ships. Incomplete combustion makes some of the methane not burnt in the combustion chamber and then goes with the exhaust gases released into the air which will have several times the hazard impact when compared to CO2 both in increasing GHG and health threats to humans. In this study, a series of numerical and experimental analyzes were carried out on the combustion chamber design which can support the combustion performance of dual fuel engine diesel so as to reduce the methane slip phenomenon. Nine (9) models were made with the nomenclature of 3 test groups, namely the effect of changes in squish height, piston bowl diameter and piston bowl depth. Nine models were tested by simulation to see which design parameters had a significant effect on the reduction of methane slip. For further testing is continued in 3 conditions, namely when 0% 20% and 50% CNG is carried out on 2 piston models as a result validation test. The results show that the increase or decrease in the compression ratio affects the size of the methane slip. The effect of geometry, apart from being part of the cause of fluctuation in compression, also has an influence on the formation of flow patterns and fluid velocity in the combustion chamber which encourages better conduciveness of the mixing process of fuel and air. Squish height adjustment is directly proportional to the temperature of the combustion chamber, while the diameter of the bowl is higher no more than 60% bore gives optimal results, while the bowl depth should be adjusted as a ratio of 1: 3 or 1: 4 to the bowl diameter to optimize performance, combustion and methane slip. Higher compression ratio is more advantageous, methane slip only increased 12.5% in operational conditions. PES was 32% higher at 18% engine load. Meanwhile, at 66% engine load with a 48% increase in PES, methane slip only increased by 4.7%.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords: Combustion Chamber, Dual fuel, Emisi, Methane slip, Natural Gas Combustion Chamber, Dual fuel, Emission, Methane slip, Natural Gas
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ254.7 Combustion chambers
Divisions: Faculty of Marine Technology (MARTECH) > Naval Architecture and Shipbuilding Engineering > 36001-(S3) PhD Thesis
Depositing User: betty ariani
Date Deposited: 06 Mar 2021 13:08
Last Modified: 06 Mar 2021 13:08
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/83675

Actions (login required)

View Item View Item