## OPTIMALISASI BURNER IDF MENGGUNAKAN JET UDARA CHAMFER 40° DENGAN VARIASI DIAMETER PIPA BAHAN BAKAR DAN KECEPATAN UDARA

## Gatut Priyo Utomo, Supardi, Zainun
Program . Studi . Teknik . Mesin, . Fakultas . Teknik, . Universitas . 17 . Agustus . 1945 . Surabaya . Jalan . Semolowaru . No. . 45.Surabaya . 60118, . Tel. . 031-5931800, . Indonesia email: gatutpu@untag-sby.ac.id

## ABSTRAK
Studi  experimental  ini  menjelaskan  tentang  proses  pembakaran  atau  combustion  dimana menggunakan  cara  injeksi  langsung  oksidator  dan  bahan  bakar  pada  suatu  burner  secara serentak.  Pada  dasarnya  jenis  nyala  api  dapat  di  klasifikasikan  menjadi    dua  macam  yaitu nyala  api  premix  dan  nyala  api  difusi.Untuk  dapat  mengoptimalkan  efisiensi  bahan  bakar pada Inverse Diffusion Flame penelitian ini menggunakan burner co-axial yang di modifikasi pada  pipa  bahan  bakar  dengan  tujuan,  mampu  mengoptimalkan  pembakaran  Api  Inverse Diffusion  Flame  yang  di  pengaruhi  oleh variasi  pipa  bahan  bakar  dan  perubahan laju aliran udara  (Q a ).  Hasilnya  jika  diameter  pipa  bahan  bakar  (ϴ fuel )    semakin  kecil  dan  laju  aliran udara  (Q a )  semakin  besar  maka  bentuk  api  yang  keluar  dari  ujung  jet  semakin  optimal, dimana  Q radiasi di  pengaruhi  oleh  T s dan  A s ,  dari  penelitian  ini  di  dapatkan  api  yang  paling optimal terjadi pada diameter pipa bahan bakar (ϴ fuel ) 28 mm, pada diameter 28 mm neck api yang terjadi pada ujung jet berwarna biru, dengan kapasitas laju alliran udara (Q a ) 30 lpm di ketinggian  12  cm,  mengasilkan  Q radiasi optimal  sebesar  1321,353742  W    pada  temperatur 1000 °C (1273 °K),  dengan luas selimut 0,008906 m 2 .
Kata kunci : Inverse diffusion flame,variasi diameter pipa bahan bakar (ϴ fuel ),Laju aliran udara (Q a ), co-axial, zona tercampur, zona bercahaya. Radiasi.

## PENDAHULUAN
Pembakaran 4 ( combustion ) 4 system 4 pemba karan 4 yang 4 hadir 4. terus 4. menerus 4, dalam kehidupan 4 kita, 4 yakni 4 sumber 4 utama 4 ko nversi 4 energy 4 mulai 4 dari 4 pembangkit 4 lis trik, 4 transportasi, 4.. manufaktur 4.. pemanas ruangan 4 dan 4 air 4 conditioner, 4 dll. 4 Hal 4 ini juga 4 merupakan 4 sumber 4 peristiwa 4 kerus akan, 4. seperti 4.. ledakan, 4.. dan 4. kebakaran hutan. 4 Pembakaran 4 ialah 4 bidang 4 interdis ipliner 4 yang 4 berkaitan 4 dengan 4 thermodin
amika, 4 kimia, 4 mekanika 4 fluida, 4 dan 4 per pindahan 4 panas. 4 Pada 4 proses 4 pembakara n 4 selalu 4 dimulai 4 dengan 4 nyala 4. api 4 dari reaksi 4 bahan 4 bakar 4 dan 4 Oksidator. 4 (J. 4 Warnatz 4 dkk, 4 1996), 4. penelitian 4.. ini tentang 4.. nyala 4.. api 4. difusi 4. terbalik 4 IDF ( inverse 4 diffusion 4 flame ), 4 banyak 4 fenom ena 4 pada 4 api 4 difusi 4 terbalik, 4 bentuk 4 nya la 4 api 4 yang 4 terjadi 4 neck 4 pada 4 bibir 4 bur ner. 4, Banyak 4,, macam 4 struktur 4 api 4 pada
penelitian 4 ini 4 berdasarkan 4 oleh 4 penelitia n 4 sebelumnya 4. tentang 4.. distribusi 4. nyala api, 4 suhu 4 daerah 4 api, 4 dan 4 bentuk 4 nyala 4 api.
(George 4 W 4 dkk 4 1992) 4 temperatu re 4 nyala 4 api, 4 struktur 4 bahan 4 bakar, 4 dan efek 4.. konsentrasi 44 bahan 444 bakar 4, pada formasi 4 di 4 nyala 4. api 4. menyatakan 4. efek dari 4 perubahan 4 suhu 4 nyala 4 api 4 dan 4 stru ktur 4 bahan 4. bakar 4. pada 4. bidang 4.. kimia, untuk 4 memisahkan 4 efek 4 konsentrasi 4 bah an 4 bakar 4 dari 4 efek 4 suhu 4 nyala 4 api 4 deng an 4 penambahan 4.. suatu 4. inert. 4. Penelitian dinamika 4 api 4 difusi 4 terbalik 4 dan 4 perann ya 4 dalam 4 polisiklik 4 aromatic . hidrokarbon dan 4 pembentukan 4. jelaga 4.. (Viswanath 4 R dkk 4 2005). 4.. Menyatakan 4. emisi 4 biru 4 di wilayah 4. dasar ... api 4. menunjukan 4. bahwa api 4 menjadi 4 sedikit 4 melengkung . ke . udara karateristik 4. dan 4.. struktur .... api 4.. terbalik (Adrzej . dkk . 2005). 4. Menyatakan 4.. bahwa rasio 4 bahan 4 bakar, 4 rasio . diameter 4 nozzle bahan 4... bakar 4.. atau 4.. udara, 44 dan 4 rasio kesetimbangan 4 jet 4 udara 4 dapat 4 dioptimal kan ... untuk ... menghasilkan 4. wilayah 4 yang di 4.. perpanjang ...4 dengan ....4 suhu ....4 yang seragam 4. dan 4. tinggi. 4 Pengaruh 4.. tekanan bahan 4 bakar 4 dan 4 kecepatan 4 udara 4. terha dap 4 struktur 4 api 4 IDF 4 dengan 4 mengguna kan 4. bahan 4. bakar 4. LPG. 4 Semakin 4 besar kecepatan 4 udara 4 maka 4 bentuk 4 badan 4 api semakin 4. rendah, 4. sedangkan 4 api 4 dewasa semakin 4. cepat 4. terjadi 4 (.M. 4 Ricky 4 Rudi Saputra 4 2019).
Pada 4.. penelitian 4 ini 4 akan 4 diteliti struktur, 4 bentuk 4. api 4 dan 4 meminimalkan terjadinya 4..4 neck 44. ( 4 api 4 suhu 4 rendah 4 ) pada 4,. pangkal 4., api. 4,. Variasi 4.,.. yang 4 di gunakan 43 alam 43 penelitian 43 ini 47 adalah diameter 4 pipa 4 bahan 4 bakar . dan . kecepatan udara 43 IDF 4 ( 4 inverse 4 diffusion 4 flame 4 ) , menggunakan 4 bahan 4 bakar 4 LPG 4 ( liquid . petroleum 4 gas ) 4 dengan 4 tekanan 4 konstan.
Harapan 4 dari 4 penelitian 4 ini 4 dapat di 4 ketahui 4 struktur 4., api, 4 dan 4 bentuk 4 api IDF 4., ( 4 inverse 4. diffusion 4. flame 4 ) 44 co- axial 4 yang 4. dipengaruhi 4 oleh 4 perubahan diameter 4 pipa 4 bahan 4 bakar . dan . kecepatan udara. 4./ Penelitian 4 ini 4 dilakukan 4 dengan metode 4 experimen. 4 Penelitian 4 ini .. meng- gunakan 4 burner 4 berbahan 4 stainless f steel.
Skema 4 pengaturan 4 pengujian
Bahan 43 bakar 4.2 memakai 42.. LPG aliran 4. udara 4. menggunakan 4. flow 4. meter dan 4., udara 4,. yang 4., terkompresi 4. di 4 ukur dengan 4 rotameter 4 dan 4 melewati 4 jet. . Pada experimental 4 dapat 4. dilihat 4. pada 4 gambar dibawah 4 :

## ANALISISA 4 DATA
Hasil 4. Penelitian 4. Struktur 4. Api 4. pada Burner 4 co-axial 4 IDF 4 Tanpa 4 Beban. 4 Pada 4 penelitian 4 ini 4., akan 4 di 4 cari perbandingan 4. struktur 4. api 4. pada 4. burner IDF . dengan . variasi . efek . perubahan ... diame ter 4.. pipa 4.. bahan 4.. bakar 4. dan 4. kecepatan udara. 4. Struktur 4. api 4. di 4. meliputi 4 bentuk api, . distribusi . temperatur, 4 ketinggian 4 api,t emperature 4 di 4 center 4 line, 4 dan 4 q 4 radiasi.
Foto 4. bentuk 44 api 43 pada 43 burner 43 co- axial . chamfer . 40° 4 inverse 4 diffusion 4 flame
a. Diameter dalam burner D: 28 mm, tekanan 4 bahan 4 bakar 4 P = 0,75bar . dengan 4.,. kapasitas 43 aliran 4 bahan bakar Q f = 3,5 lpm
Q a1 4 = 4 30 lpm 44 Q a2 = 35 lpm 44 Q a3 = 40 lpm Gambar 4 1. 4 Bentuk 4 api 4 tekanan 4 0,75 bar diameter pipa bahan bakar 28 mm 4 dengan . variasi 4 udara.
Pada 4.. gambar 42 diatas 4. dapat 4 diamati bahwa 4 bentuk 4 api 4 stabil 4 pada 4 setiap  laju aliran  udara.  Pada  40  lpm  sedikit  ada warna kuning pada badan api, pada 35 lpm sedikit terjadi turbelen, bentuk api optimal tejadi  pada  30  lpm  dimana  bentuk  badan dan  neck  api  pada  ujung  jet  terlihat  biru atau di sebut zona tercampur optimal.
b. Diameter 4 dalam 4 burner 4 D 4 = 4 38 mm, ,.. tekanan 4.. bahan 4. bakar 4. P = 0,75 4 bar 4 dengan 4 kapasitas 4 aliran bahan bakar Q f 4 = 4 3,5 lpm
4Q a1 = 35 lpm ..44. Q a2 = 40 lpm 44 Q a3 = 45 lpm Gambar 4 2. 4 Bentuk 4 api 4 tekanan 4 0,75 bar diameter 4. dalam 4. 38 4 cm 4 dengan 4 variasi 4 udara.
Pada 4 gambar 4 di 4 atas 4 dapat 4 di 4 amati bahwa 4 bentuk 4 api 4 stabil 4 pada  setiap  laju aliran  udara.  Pada  35  lpm  api  berwarna biru, namun pada ujung badan api terdapat warna  kuning  yang  di  akibatkan 4 oleh 4 air yang 4.. tidak 4. terfilter  secara  sempurna, sedangkan  pada neck api  terdapat  warna kuning  yang  di 4 sebabkan 4 bahan  bakar yang  tidak  terbakar  secara  optimal,  pada 40  lpm  neck  api  masih  terlihat  warna kuning yang di sebabkan oleh bahan bakar
yang tidak terbakar secara optimal, namun badan  api  terlihat  stabil  dan  dominan warna  biru,  pada  pada  45  lpm  neck  api masih  tercampur  warna  kuning  dan  badan api  sedikit  berongga,  campuran  bahan bakar dan udara lebih intens pada 45 lpm.
Distribusi 4 Temperature 4 Api 4 pada . Burner Chamfer 4 40° 4 Inverse 4 Diffusion 4 Flame.
a. Dari 44 hasil 44 pengambilan 44 data distribusi . temperatur . pada . burner coaxial 4. Chamfer 4. 4 0° 4 diameter 28 4 mm 4. tekanan 4.. bahan 4. bakar P . = . 0,75 . bar ... dengan 4. laju 4 aliran bahan . bakar . 3,5 . lpm . serta .. variasi kapasitas 4. aliran 4. udara 4 dapat . di tampilkan 4 sebagai 4 berikut 4 : 444444 4444 Q a1 = 30 lpm 4444444 Q a2 = 35 lpm 44444444 Q a3 = 40 lpm Gambar 4 3. 4. Distribusi 4.. temperature 4. api 4 pada 4 burner 4 diameter 4 28 4 mm 4 tekanan 4
bahan 4 bakar 4 0,75 4 bar
Hasil 4 grafik 4 distribusi 4 temperatur 4 pa da 4 burner 4 diameter 4 28 4 mm 4 chamfer 4 40° tekananan 4 bahan 4 bakar 4 0,75 4 bar 4 dengan kapasitas 4 laju 4 aliran 4 3,5 4 lpm.
• Untuk 4 30 4 lpm 4 di 4 keting gian 4 5 4 cm 4 pada 4 titik 4 0, 4 temperatur 4 api 4 mencapai
650°C
• Untuk 35 lpm di ketinggian  5  cm  pada  titik 0, temperatur api mencapai  450  °C  sama dengan  40  lpm  namun lebih pendek
b. Dari 4 hasil 4 pengambilan 4 data 4 di stribusi 4 temperatur 4 pada 4 burner coaxial 4,, chamfer 4., 40° , diameter
38 4 mm 4, tekanan 4,, bahan 4,, bakar
P 4 = 4 0,75 4 bar 4 dengan 4 kapasitas aliran 4.. bahan 4.. bakar 4.. 3,5 4. lpm serta 4.. variasi 4.. kapasitas 4.. udara dapat 4... ditampilkan 4.. sebagai 4..
berikut 4 : 4 4444 4444 Q a1 = 35 lpm 4444. Q a2 = 40 lpm 4444 Q a3 = 45 lpm Gambar 4 4. 4.. Distribusi 4. temperatur 4... api
4 pada 4 burner 4 diameter 4 38 4 mm 4 tekanan 4 bahan 4 bakar 4 0,75 4 bar
Hasil 4 grafik 4 distribusi 4 temperatur pada 4. burner 4 diameter 4. 38 4. cm 4.. chamfer 40° 4 tekananan 4.. bahan 4. bakar 4. 0,75 4. bar dengan 4 kapasitas 4 laju 4 aliran 4 3,5 4 lpm.
• Untuk 4.. 35 4. lpm 4. di 4 keti nggian 4 5 4 cm 4 pada titik
0, 4 temperatur 4 api 4 berada pada 4 suhu 4 200 4 °C
• Untuk 4 .40 4 lpm 4 di 4 keting gian 4 5 4. cm 4 pada 4 titik 4 0, temperatur 4... api 4.. berada pada 4 suhu 4 400 4 °C 4 sama
dengan 4. 45 4. lpm 4. namun . lebih 4 pendek.
Ketinggian 4 api 4 pada 4 burner 4 co-axial chamfer 4 40° 4 inverse 4 diffusion 4 flame.
Untuk 4. mendapatkan 4. tinggi 4.. api peneliti 4. berpatokan 4. dengan 4 foto 4 bentuk api 4 dimana 4 sebelumnya 4 di 4 olah 4 menggu nakan 4. corel 4. draw 4. untuk 4. di 4. skala 4 dan grafik 4. matlab 4.. sebagai 4.. acuan. 4. Setelah dapat 4. gambar 4. api 4. di 4. plot 4 pada 4 grafik
matlab 4. contoh 4. seperti 4. gambar 4 dibawah ini 4 :
a. Diameter . pipa . bahan . bakar . 28 . cm 4 chamfer . 40° . tekanan . bahan . bakar 4
0,75 4 bar 444 4444. 4444. 44 Q a1 = 30 lpm        Q a1 = 35 lpm        Q a3 = 40 lpm Gambar 4 5. 4 Grafik 4 ketinggian 4 api 4 burner 4 diameter 4 28 4 mm 4 tekanan 4 bahan 4 bakar 4 0,75 4 bar b. Diameter 4 pipa 4. bahan 4 bakar 4 38 4 mm 4 chamfer 4 40° 4 tekanan 4 bahan 4
bakar 4 0,75 4 bar 444 444 444 444444 Q a1 = 35 lpm 44444 Q a2 = 40 lpm $$$$ Q a3 = 45 lpm Gambar 4 6. 4 Grafik 4 ketinggian 4 api burner 4 diameter 4 38 4 mm 4 tekanan bahan 4 bakar 4 0,75 4 bar
Hasil 4. tinggi 4 api 4 berpatokan 4 pada foto 4 bentuk 4 api, 4 dimana 4 sebelumnya 4 di olah 4.. menggunakan 4. corel 4.. draw 4. untuk skala 4 dan 4 grafik 4 matlab 4. sebagai 4. acuan. Hasil 4 data 4 ketinggian 4 bisa 4 di 4 lihat 4 pada . tabel 4 3 4 :
Tabel 4 1. 4 Grafik 4. ketinggian 4 api 4 diameter 28 4 & 4 38 4 mm 4.. dengan 4.. tekanan 4. bahan bakar 4. 0,75 4. bar, 4. dan 4 variasi 4 kecepatan udara.
Diameter dalam pipa Bahan Bakar (mm) Tekanan Bahan Bakar (bar) Laju Aliran Udara (lpm) Tinggi Api (cm)
28
0,75 30 25,2 35 22,5 40 21,2
38 0,75 35 26 40 24,2
45 16
Temperatur 4 di 4 center 4 line 4 pada 4 burner 4 co-axial 4 diameter 4 28 4 cm 4 chamfer 4 40° Dengan . perubahan . variasi . diameter pipa .. bahan .. bakar .. juga .. pengaturan ... kapa sitas .... aliran 4.. udara 4.. pada 4. burner 4. co- axial 4 IDF. 4. Mengetahui 4 konsentrasi 4 cam puran . di . garis . tengah . api . menjadi . indicator tingkat . pembakaran . dalam . nyala . api.
a. Diameter . dalam . pipa .. bahan .. bakar 28 4. mm 4.. chamfer 4... 40° 4.. dengan tekanan 4.. bahan 4. bakar 4. 0,75 4. bar dan ... laju 4. aliran 4. bahan 4 bakar 4 3,5 lpm.
Gambar 4 7. 4 Grafik 4 temperatur 4 center . line 4 diameter 4 dalam 4 pipa 4 bahan 4 bakar 4 28 mm, 4 tekanan 4 bahan 4 bakar 4 0,75 4 bar
b. Diameter . dalam .. pipa .. bahan .. bakar 38 . mm . chamfer . 40° . dengan . tekana n .. bahan .. bakar . 0,75 . bar, . laju . aliran bahan 4 bakar 4 3,5 4 lpm
Gambar 4 8. 4 Grafik . temperatur 4 center 4 line 4 diameter 4 dalam 4 pipa 4 bahan 4 bakar 4 38 4 mm, 4 tekanan 4 bahan 4 bakar 4 0,75 4 bar Dari . grafik . temperatur . di . centerline dapat 4. di 4.. amati 4. konsentrasi 4.. campuran udara dan bahan bakar hingga menghasilkan    suhu    api  paling  optimal dan  bahan  bakar  yang  terbakar  secara optimal. 4 Didapat 4 kapasitas 4 aliran 4 udara
30  lpm  dengan  tekanan  bahan  bakar  0,75 bar pada diameter pipa bahan bakar 28 mm temperature 4 1040 4 °C 4 di 4 ketinggian 4 12 4. cm. 4 Dari 4 tekanan 4 bahan 4 0,75 4 bar 4 pada diameter 4. pipa 4. bahan 4.. bakar 4 38 4 mm 4 di dapat 4.. kapasitas 4.. aliran 4. udara 4. 45 4. lpm temperatur 4 1011 4 °C 4 pada 4 ketinggian 4 16 cm.

## Perpindahan panas secara radiasi
Hasil dari proses pembakaran akan mengeluarkan  emisi  gas  panas,  pada penelitian  ini  emisi  gas  panas  terbentuk dari nyala api, hal ini akan mengakibatkan suatu  perpindahan  panas  secara  radiasi (𝑞 𝑟 ) .  Penelitian  ini  mengasumsi  radiasi terjadi pada setiap luasan selimut api.

## Debit aliran
Q = V . A
Dimana :
V = 0,003385112 m/s
A = 0,01723232 m 2 Q = V . A = 4 0,003385112.0,01723232
= 0,00005833333 m 3 /s
Air 4 fuel 4 Ratio 4 (AFR)
Mencari 4 AFR 4 pada 4 nyala 4 api 4 tek anan 4 bahan 4 bakar 4 0,75 4 bar, 4 dengan 4 laju aliran . bahan . bakar . 3,5 . lpm . dan 4 laju 4 aliran
udara 4 30 4 lpm 0 1000 2000 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 Diameter  Pipa Bahan Bakar 28 mm 30 lpm 35 lpm 40 lpm 0 1000 2000 1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 Diameter Pipa Bahan Bakar 38 mm 35 lpm 40 lpm
45 lpm
AFR = 𝑀𝑎 𝑀𝑓 Dimana : Q f =  3,5 lpm = 5,8333 Q a =  30 lpm = 0,0005 A f =  0,00019147 m 2 A a =  0,00261667 m 2
𝜌 f = 2,58 𝜌 a =  1,29
AFR = 𝑀𝑎 𝑀𝑓 = 𝑄𝑎.𝜌𝑎 𝑄𝑓.𝜌𝑓 = 0,0005 .  1,29 5,8333 .  2,58
=  28,52742857
Selanjutnya 4 mencari 4 rasio 4 ekuivalen :
Φ = 𝐴𝐹𝑅𝑠𝑡𝑜𝑖𝑘
𝐴𝐹𝑅𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙
= 15,6 28,25742857 =  0,546842137
Sebagai  contoh  perhitungan 𝑞 𝑟 pada  titik 0-1 :
• Garis pelukis
𝑆 = √(𝑟 0 + 𝑟 1 ) 2 + 𝐿 2 𝑆 = √( 0 , 014 + 0 , 009 ) 2 + 0 , 01 2

## S = 0,02507987241 m
Setelah mendapatkan garis pelukis, langkah  selanjutnya  ialah  mencari  luasan selimut kerucut teroancung pada ketinggian 0-1 :
• Luas selimut kecurut terpancung
𝐴 𝑠 = 2𝜋𝑟𝑠
𝐴 𝑠 = 2𝜋(𝑟0 + 𝑟1)𝑠 𝐴 𝑠 = 2𝜋(0,014 + 0,009)𝑠 𝐴𝑠 = 2 𝑥 3,14 𝑥 0,023 𝑥 0,02507987241 = 0,00362253677 𝑚 2
Selanjutnya, mencari laju perpindahan .. panas  secara  radiasi  yang pada selimut 4 api 4 pada 4 burner 4 Co-axial
Chamfer 4.. 40° 4... dengan ....>> 𝑃 𝑓𝑢𝑒𝑙 = 0,75 𝑏𝑎𝑟 ; … 𝑄 𝑓𝑢𝑒𝑙 = 3,5 𝑙𝑝𝑚 ; … 𝑃 𝑎𝑖𝑟 = 6 𝑏𝑎𝑟 ; … 𝑄 𝑎𝑖𝑟 = 30 𝑙𝑝𝑚 ,  sebagai  contoh perhitungan pada ketinggian 0-1cm :
𝑞 𝑟 0−1 = 𝜀 . 𝜎 . 𝐴 𝑠 . (𝑇 𝑠 4 − 𝑇 ∞ 4 )
Dimana :
- 𝑞 𝑟 0−1 = Laju perpindahan panas (W) - 𝜀 =  1  Emisivitas  gas  panas ( Blackbody ) - 𝜎 =  ( 5,67 . 10 −8 𝑊 𝑚 2 . 𝐾 ⁄ ) / 0, 0000000567 - 𝐴 𝑠 = 0,00362253677 ( 𝑚 2 ) - 𝑇 𝑠 = 688 °(K)
- 𝑇 ∞ = 311 °(K)
Sehingga,
𝑞 𝑟 0−1 = 1 𝑥 5,67 . 10 −8 𝑊 𝑚 2 . 𝐾 ⁄
𝑥 0,00362253677  .
(688 4 − 311 4 ) = 𝟒𝟒, 𝟎𝟗𝟖𝟖𝟑𝟎𝟗𝟓𝟕𝟖𝟐  𝑊
Tabel  2.  Laju  perpindahan  panas  radiasi  diameter pipa bahan bakar 28 mm dengan Qa = 30 lpm
Ketin ggian Api D 28 mm ; Qa 30 lpm Jari-Jari Luas Permukaa n
(S.
Kerucut Terpancu ng)
Temperat ur Permukaa n (S. Kerucut Terpancun g) Laju Perpindah an Panas H r 1 r 2 A s T s Q
Cm M m m 2 °C °K Watt 0-1 0,014 0,0 09 0,003623 41 5 68 8 44,09883 104
1-2 0,009 0,0 1 0,002562 46 5 73 8 41,73067
272 2-3 0,01 0,0 11 0,003067 65 5 92 8 127,3619 033 3-4 0,011 0,0 12 0,003623 85 5 11 28 330,6096 062 4-5 0,012 0,0 13 0,004227 90 0 11 73 451,5360 433 5-6 0,013 0,0 14 0,004882 92 0 11 93 558,1297 466 6-7 0,014 0,0 14 0,005228 94 5 12 18 649,6299 871 7-8 0,014 0,0 15 0,005587 97 5 12 48 765,4481 862 8-9 0,015 0,0 16 0,006341 99 5 12 68 926,1143 792 9-10 0,016 0,0 17 0,007146 10 00 12 73 1060,257 478 10-11 0,017 0,0 18 0,008001 10 00 12 73 1187,086 758 11-12 0,018 0,0 19 0,008906 10 00 12 73 1321,353 742 12-13 0,019 0,0 18 0,008906 10 00 12 73 1321,353 742 13-14 0,018 0,0 17 0,008001 10 00 12 73 1187,086
758 14-15 0,017 0,0 16 0,007146 10 00 12 73 1060,257
478 15-16 0,016 0,0 15 0,006341 10 00 12 73 940,8618
578 16-17 0,015 0,0 14 0,005587 10 00 12 73 828,8945
546 17-18 0,014 0,0 13 0,004882
95 5 12 28 626,8835
784 18-19 0,013 0,0 12 0,004227
90 0 11 73 451,5360 433 19-20 0,012 0,0 1 0,003339
88 5 11 58 338,6419
488
20-21 0,01 0,0 09 0,002562 87 5 11
48 250,9393 941
21-22 0,009 0,0 06 0,001698 86 0 11 33 157,7693
912
22-23 0,006 0,0 03 0,00076 82 0 10 93 61,12924
802
23-24 0,003 0,0 02 0,000351 77 0 10 43 23,36997 181 24-25 0 0 0 0 0 25-26 0 0 0 0 0
Tabel  3.  Laju  perpindahan  panas  radiasi  diameter pipa bahan bakar 28 mm dengan Qa = 35 lpm
D 28 mm ; Qa 35 lpm Jari-Jari Luas Permuka an (S. Kerucut Terpancu ng)
Temperatur Permukaan (S. Kerucut Terpancung) Laju Perpindah an Panas
r 1 r 2 A s T s
Q M M m 2 °C °K Watt 0,01 4 0,008 0,003339 422,5 695,5 42,52459 627 0,00 8 0,009 0,002106 555 828 54,99925 387 0,00 9 0,011 0,002809 780 1053 194,2915 883 0,01 1 0,012 0,003623 905 1178 393,6063 218 0,01 2 0,012 0,003919 915 1188 440,5027 046 0,01 2 0,013 0,004227 930 1203 499,7698 472 0,01 3 0,015 0,005228 955 1228 671,3206 831 0,01 5 0,015 0,005958 985 1258 842,8713 435 0,01 5 0,015 0,005958 1000 1273 883,9500 642 0,01 5 0,015 0,005958 1000 1273 883,9500 642 0,01 5 0,015 0,005958 1000 1273 883,9500 642 0,01 5 0,014 0,005587 1000 1273 828,8945 546 0,01 4 0,012 0,004548 1000 1273 674,8553 351 0,01 2 0,011 0,003623 1000 1273 537,4766 922 0,01 1 0,011 0,003339 1000 1273 495,3767 064 0,01 1 0,01 0,003067 1000 1273 455,1184 108 0,01 0,009 0,002562 1000 1273 380,1110 9 0,00 9 0,008 0,002106 960 1233 274,8257 029 0,00 8 0,005 0,001339 910 1183 147,9864 085 0,00 5 0,002 0,000537 898,5 1171,5 57,02176 311 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
Tabel  4.  Laju  perpindahan  panas  radiasi  diameter pipa bahan bakar 28 mm dengan Qa = 40 lpm D 28 mm ; Qa 40 lpm Jari-Jari Luas Permukaan (S. Kerucut Terpancung) Temperatur Permukaan (S. Kerucut Terpancung) Laju Perpindahan Panas r 1 r 2 A s T s q m M m 2 °C °K Watt 0,014 0,008 0,003339 455 728 51,40277547 0,008 0,009 0,002106 605 878 69,83182375 0,009 0,01 0,002562 830 1103 213,6462243 0,01 0,011 0,003067 955 1228 393,8798748 0,011 0,011 0,003339 977,5 1250,5 461,1497107 0,011 0,011 0,003339 992,5 1265,5 483,7638684 0,011 0,011 0,003339 1000 1273 495,3767064 0,011 0,011 0,003339 1000 1273 495,3767064 0,011 0,011 0,003339 1000 1273 495,3767064 0,011 0,011 0,003339 1000 1273 495,3767064 0,011 0,011 0,003339 1000 1273 495,3767064 0,011 0,01 0,003067 1000 1273 455,1184108 0,01 0,01 0,002809 1000 1273 416,6980564 0,01 0,009 0,002562 1000 1273 380,11109 0,009 0,008 0,002106 1000 1273 312,4137926 0,008 0,007 0,001698 1000 1273 251,9645351 0,007 0,006 0,001339 1000 1273 198,6671078 0,006 0,004 0,000888 1000 1273 131,7714955 0,004 0,002 0,000439 965 1238 58,29253501 0,002 0,001 0,000197 915 1188 22,11049641 0,001 0,001 0,000128 885 1158 12,99147062 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 0 0
Tabel 7. Laju perpindahan panas radiasi diameter pipa bahan bakar 38 mm dengan Qa 35 lpm
Tabel  1.  Laju  perpindahan  panas  radiasi diameter pipa bahan bakar 38 mm dengan
Qa = 40 lpm
Keting gian Api D 38 mm ; Qa 35 lpm Jari-Jari Luas
Permukaa n (S.
Kerucut Terpancu ng) Temperatur Permukaan (S. Kerucut Terpancung ) Laju Perpind ahan Panas h r 1 r 2 A s T s q cm m m m 2 °C °K Watt
0-1 0,0 19 0,0 09 0,005228 41 0 683 61,734 3 1-2 0,0 09 0,0 1 0,002562 51 5 788 54,649 3
2-3 0,0 1 0,0 11 0,003067 69 5 968 151,08 1
3-4 0,0 11 0,0 12 0,003623 79 5 1068 265,30 58 4-5 0,0 12 0,0 13 0,004227 82 5 1098 346,14 4 5-6 0,0 13 0,0 14 0,004882 86 0 1133 453,55 59 6-7 0,0 14 0,0 15 0,005587 91 5 1188 627,99 59 7-8 0,0 15 0,0 18 0,007146 97 5 1248 979,10 18 8-9 0,0 18 0,0 18 0,008447 10 00 1273 1253,2 9 9-10 0,0 18 0,0 19 0,008906 10 00 1273 1321,3 54 10-11 0,0 19 0,0 19 0,009377 10 00 1273 1391,2 77 11-12 0,0 19 0,0 19 0,009377 10 00 1273 1391,2 77 12-13 0,0 19 0,0 19 0,009377 10 00 1273 1391,2 77 13-14 0,0 19 0,0 19 0,009377 10 00 1273 1391,2 77 14-15 0,0 19 0,0 19 0,009377 10 00 1273 1391,2
77
15-16 0,0 19 0,0 18 0,008906 10 00 1273 1321,3
54
16-17 0,0 18 0,0 18 0,008447 10 00 1273 1253,2 9
17-18 0,0 18 0,0 15 0,007146 10 00 1273 1060,2
57 18-19 0,0 15 0,0 14 0,005587 95 5 1228 717,36
25
19-20 0,0 14 0,0 12 0,004548 90 0 1173 485,83 37 20-21 0,0 12 0,0 11 0,003623 87 5 1148 354,82 8 21-22 0,0 11 0,0 1 0,003067 85 0 1123 274,99 04 22-23 0,0 1 0,0 09 0,002562 83 0 1103 213,64
62
23-24 0,0 03 0,0 05 0,000643 81
0 1083, 15 49,870
91
24-25 0,0 05 0,0 03 0,000643 79
5 1068, 15 47,146 7 25-26 0 0 0 0 0 26-27 0 0 0 0 0
Tabel  2.  Laju  perpindahan  panas  radiasi  diameter pipa bahan bakar 38 mm dengan Qa = 40 lpm
Tabel 10. Laju  perpindahan panas radiasi diameter pipa bahan bakar 38mm dengan Qa = 45 lpm
Tabel 11. Rekapitulasi perhitungan AFR &

## Rasio ekivalen(Φ)
Diam
eter pipa bahan bakar (mm) Kapasi tas aliran bahan bakar Kapasi tas aliran udara AFR actual AFR stoikio metri Rasio ekivalen (shie) Ф
28 3,5 30
Lpm 28,52742 857 15,6 0,546842 137 35 Lpm 33,282 15,6 0,468721 832 40 Lpm 38,03657 143 15,6 0,410131 603 38
3,5 35 Lpm 33,282 15,6 0,468721 832 40 Lpm 38,03657 143
15,6 0,410131 603
D 38 mm ; Qa 45 lpm Jari-Jari Luas Permukaan (S. Kerucut Terpancung) Temperatur Permukaan (S. Kerucut Terpancung) Laju Perpindah an Panas r 1 r 2 A s
T s q M M m 2 °C °K Watt 0,019 0,009 0,002487 435 708 34,10914 0,009 0,01 0,001199 675 948 54,27886 0,01 0,011 0,001325 910 1183 146,4813 0,011 0,012 0,001452 930 1203 171,6128 0,012 0,013 0,001578 950 1223 199,3101 0,013 0,014 0,001704 970 1243 229,7452 0,014 0,015 0,00183 990 1263 263,0966 0,015 0,015 0,001884 1000 1273 279,5296 0,015 0,015 0,001884 1000 1273 279,5296 0,015 0,015 0,001884 1000 1273 279,5296 0,015 0,014 0,00183 1000 1273 271,5596 0,014 0,014 0,001758 1000 1273 260,8943 0,014 0,012 0,001665 1000 1273 247,0566 0,012 0,011 0,001452 1000 1273 215,3749 0,011 0,011 0,001382 1000 1273 204,9883 0,011 0,01 0,001325 1000 1273 196,6466 0,01 0,01 0,001256 1000 1273 186,353 0,01 0,009 0,001199 1000 1273 177,9184 0,009 0,008 0,001073 970 1243 144,6544 0,008 0,005 0,000852 925 1198 99,09453 0,005 0,003 0,000512 890 1163 52,87395 0,003 0,002 0,000316 860 1133 29,31707 0,002 0,001 0,000189 842,5 1115, 5 16,52232 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
D 38 mm ; Qa 40 lpm Jari-Jari Luas Permuka an (S. Kerucut Terpanc ung) Temperatur Permukaan (S. Kerucut Terpancun g) Laju Perpindaha
n Panas
r 1 r 2 A s T s q m m m 2 °C °K Watt 0,019 0,008 0,00252 1 465 738 41,05927 0,008 0,01 0,00115 3 705 978 59,18662 0,01 0,011 0,00132 5 940 121 3 161,9889 0,011 0,012 0,00145 2 965 123 8 192,5665 0,013 0,013 0,00163 3 985 125 8 231,0007 0,013 0,013 0,00163 3 995 126 8 238,4617 0,013 0,013 0,00163 3 100 0 127 3 242,2589 0,013 0,012 0,00157 8 100 0 127 3 234,1031 0,012 0,011 0,00145 2 100 0 127 3 215,3749 0,011 0,01 0,00132 5 100 0 127 3 196,6466 0,01 0,01 0,00125 6 100 0 127 3 186,353 0,01 0,009 0,00119 9 100 0 127 3 177,9184 0,009 0,007 0,00102 5 100 0 127 3 152,0348 0,007 0,004 0,00072 1 100 0 127 3 107,0071 0,004 0,002 0,00038 4 100 0 127 3 57,01307 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
45 Lpm 42,79114 286 15,6 0,364561 425

## Rasio Ekuivalen (Equivalent Ratio, Ф)
Rasio ekuivalen merupakan perbandingan  antara  nilai  rasio  udara  - bahan bakar ( Air Fuel Ratio ) stoikiometrik dengan nilai rasio udara – bahan bakar ( Air Fuel Ratio ) aktual,dan dapat 4 juga 4 sebagai pembanding 4 antara 4 rasio 4 bahan 4 bakar  – udara 4 ( Fuel Air Ratio ) 4 stoikiometrik dengan  rasio  bahan  bakar  –  udara  ( Fuel Air Ratio ) aktual.

## Ф = 𝐴𝐹𝑅𝑠𝑡𝑜𝑖𝑘 𝐴𝐹𝑅𝑎𝑘𝑡𝑢𝑎𝑙
• Jika  Ф 4 > 4 1  menunjukan 4 kelebihan bahan 4 bakar  dari  pada  campuranya maka dapat disebut sebagai campuran  kaya  bahan  bakar  ( fuel rich mixture )
• Jika  Ф  <  1  menunjukan  kelebihan campuran  dari  pada  bahan  bakar maka . dapat . disebut . sebagai 4 campur an 4 miskin 4 bahan 4 bakar 4 ( fuel 4 lean mixture )
• Jika  Ф 4 = 4 1  menunjukan 4 campuran stoikiometrik 4 ( 4 pembakaran 4 sempu rna 4 )

## KESIMPULAN & SARAN

## 5.1 Kesimpulan
Dari  hasil  percobaan  yang  telah dilakukan dapat diambil kesimpulan bahwa, Q radiasi di pengaruhi oleh T s dan A s
,  di  mana  dari  penelitian  ini  di  dapatkan bentuk    api  dengan  pembakaran  yang paling  optimal  dengan neck api  berwarna biru  terjadi  pada  diameter  pipa  bahan bakar (ϴ fuel ) 28 mm, dimana pada diameter
28  mm  fenomena neck api  yang  terjadi pada ujung jet juga berwarna biru, dengan kapasitas laju alliran udara (Q a ) 30 lpm di ketinggian 12 cm, di mana pada ketinggian 12 cm mengasilkan Q radiasi optimal sebesar 1321,353742 W  pada  temperatur 1000  °C (1273  °K) ,  dengan  luas  selimut  kerucut terpancung 0,008906 m 2 .

## 5.2 Saran
Dari  percobaan  api  IDF (Inverse Diffusion  Flame) yang  telah  di  lakukan, penulis memberikan saran :
1. Agar pengukuran lebih
akurat sebaiknya
mekanisme  termokopel  di kontrol  secara  otomatis oleh robot.
2. Dalam  pumbuatan  burner bahan bakar Inverse Diffusion  Flame  sebaiknya diameter bagian dalam lebih kecil.
3. Dalam  pumbuatan  burner pipa  udara  sebaiknya  lebih pendek  dari  pada  burner pipa  bahan  bakar  juga  di berikan chamfer dalam pipa udara yang lebih lebar untuk menghindari fenomena neck api atau api suhu  rendah  yang  terjadi pada pangkal badan api.
4. Pada  penelitian  alangkah baiknya menggugunakan
kompresor dengan
kapasitas  diatas  10  bar dengan tipe pengering udara silica atau menggunakan  filter  driyer agar  kandungan  air  dalam kompresor  dapat  terfilter secara  baik  dan  udara
benar-benar  dalam  kondisi kering.

## DAFTAR PUSTAKA
1. Law,  Chung  K.  2006. Combustion Physics . Cambridge University Press . Cambridge.
2. Akbar,  Ilham  fadilah.2019.  Kaji eksperimen pengaruh rasio panjang pipa  udara  -  bahan  bakar  terhadap karakteristik  api  pada inverse diffusion  flame berbahan  bakar LPG  [Skripsi].  Universitas  17 Agustus 1945 Surabaya.
3. Glassman, I., Yetter, R.A., Glumac, N.G. 2015. Combustion . 5 th edition . Oxford .
4. El-Mahallawy, F., Habik, S E-Din., 2002. Fundamentals and Technology  of  Combustion .  ( 1 st Edition ). Elsevier Science . 862.
5. Dong, L.L, Cheung, C.S, Leung,C.W.  2012. Heat  Transfer optimization  of  an  impinging  port- array  inverse  diffusion  flame  jet. Sciencedirect . 49 : 182-192.
6. Sze,  L.K,  Cheung,  C.S,  Leung, C.W. 2004. Temperature distribution  and  Heat  transfer characteristics of an Inverse Diffusion Flame with circumferentially  arranged  fuel port . Sciencedirect .  47  :  3119- 3129.
7. Wu  ,  K.T.,  Essenhigh  ,  R.H  . Mapping  and  structure  of  inverse diffusion  flame  of  methane : Twentieth symposium International on  combustion .  1984,  pp  :  1925- 1932.
8. Ng  ,  T.K,  Leung  ,  C.W,  Cheung  , C.S. 2007.
Experimental
investigation on the heat transfer of an  impinging  inverse  diffusion flame . Sciencedirect .  50  :  3366- 3375.
9. McAllister,  Sara,  Chen  ,  J.Y., Fernandez–Pello  ,  A.C.  2011.
Fundamentals of Combustion
Processes . Springer  Science  and business media . New York .
10. Mahesh  ,  S.  ,  Mishra  ,  D.P.  2010. Flame structure of LPG-air inverse diffusion  flame  in  a  backstep burner.  Sciencedirect .  89  :  2145- 2148.
11. Kamal,M.M  .  2007. Innovative study  of  co-axial  normal  and inverse diffusion flames .
Proceedings of Institution of Mechanical  Engineers  Part  A journal  of  Power  and  Energy .  222 (2) : 253-270.
12. Mandala, Felicia Angraini., Dhipura,  I  Made  Kartika.  2013. Fenomena Flashback Diruang Bakar  Jet  Menggunakan Flame Holder [Jurnal]. Universitas Indonesia
13. Scholefield, D.A.; Garside, J.E. 1948. The structure and stability of diffusion flames. Symposium on Combustion and Flame, and
Explosion Phenomena. 3 (1): 102– 110 .
14. Kreith,  Frank.  1973  . Principles  of heat  transfer. 3 𝑟𝑑 edition. New York.
15. Sidebotham  GW,  and  Glassman  I. 1992. Flame temprature, fuel structure, and fuel cencentration effect on  inverse  diffusion  flame.  Combust Flame. 90: 269-283.
16. Warnatz,  J.,  Maas,  U.,  &  Dibble, R.  (1996). Combustion:  physical
and chemical fundamentals, modelling and simulation, experiments,  pollutant  formation. Springer-Verlag . Berlin
Heidelberg.
17. Sobiesiak. 4 A 4 & 4 Wenzell 4 J. 4 C. ....
(2005). 4 Characteristic 4 and 4 struct ur 4 of 4 inverse 4 flames 4 of 4 natural 4
gas. 4 Proceedings 4 of 4 the 4 Combust
ion 4 Institute 4 30, 4 743 . - . 749.
18. Sohib, Muchamad. 2019. Pengaruh tekanan bahan bakar dan kecepatan  udara  terhadap  struktur api  IDF  CoA  menggunakan  ujung jet  udara  chamfer  40°  [Skripsi].
Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya