Sekilas Tentang LPG
LPG telah menjadi salah satu bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar minyak yang paling penting di sektor otomotif dunia. Di Eropa dan beberapa negara, LPG yang secara khusus digunakan untuk bahan bakar kendaraan disebut dengan Autogas. Sementara, di beberapa negara lain dikenal dengan LP Gas dan GPL. Di Indonesia, LPG untuk sektor transportasi dikenal dengan Liquified Gas Vehicle (LGV) atau vigas. Contoh stasiun pengisian GPL disajikan dalam Gambar 2.1 sebagai berikut.
Gambar 2.1 Stasiun Pengisian GPL/Autogas
LPG adalah nama generik untuk campuran hidrokarbon yang berubah dari fasa gas ke cair ketika dikompresi pada tekanan sedang. Komposisi kimia LPG dapat bervariasi, tetapi biasanya terdiri dari sebagian besar propana (C3H8) dan butana (C4H10) (butana normal dan iso-butana) serta mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil, misalnya etana (C2H6) dan pentana (C5H12). Propana dan butana adalah dua gas yang sama sama berasal dari minyak bumi. Propana dan butana terbakar pada temperatur yang sama. Jika keduanya dibakar dengan proses yang sempurna, akan menghasilkan produk pembakaran berupa uap air (H2O) dan karbon dioksida (CO2). Namun demikian, propana dan butana memiliki struktur kimia yang berbeda. Propana memiliki struktur kimia C3H8, sedangkan butana C4H10. Tabel 2.1 berikut menyajikan beberapa parameter pembeda antara propada dan butana.
Tabel 2.1 Perbandingan properti fisik propana dan butana
Gas | Propana | Butana |
Rumus kimia | C3 H8 | C4 H10 |
Berat molekul | 44 | 58 |
Berat spesifik | 0,510 Kg/l | 0,580 Kg/l |
Titik didih | -43°C | -0.5°C |
LHV | 11.070 Kcal/Kg | 10.920 Kcal/Kg |
Titik nyala (°C) | 510 di udara | 490 di udara |
Limit pengapian (% volume) | 2.1 – 9.5 | 1.5 – 8.5 |
Kecepatan pembakaran (cm/s) | 32 di udara | 32 di udara |
Sumber : Lo-gas
Meskipun mirip, keduanya (propana dan butana) memiliki keuntungan dan kerugian yang menjadi ciri spesifik terkait dengan sifat fisiknya. Butana menghasilkan pembakaran yang lebih bersih dan mengandung lebih banyak energi per satuan volume daripada propana. Namun demikian, propana menjadi pilihan yang lebih baik untuk digunakan pada temperatur dingin. Hal ini karena propana memiliki titik didih yang sangat rendah. Propana mampu menguap dengan alami pada temperature -43 0C, sedangkan butana hanya pada temperature -0,5 0C. LPG merupakan gas yang tidak berbau, sehingga kebocoran kecil dalam sebuah sistem perpipaan, tabung, atau sambungan-sambungan sulit terdeteksi. Untuk hal tersebut, zat kimia jenis ethanethiol atau zat lain, dicampurkan pada LPG untuk memberikan efek bau. Tujuannya untuk membantu dalam menemukan sumber kebocoran dengan hanya menelusuri sumber bau tersebut.
Distribusi
Distribusi LPG dari crude oil sampai ke konsumen dapat membentuk rantai panjang maupun pendek, tergantung pada lokasi sumber, konsumen, transportasi, kebijakan penyimpanan, dan infrastruktur yang tersedia. Di Amenrika Serikat, rantai suplai dan distribusi LPG disajikan dalam Gambar 2.2 sebagai berikut [35].
Gambar 2.2 Rantai suplai dan distribusi LPG di US
Struktur Kimia
Seperti halnya bensin dan solar, LPG (butna dan propana) masuk dalam rumpun hidrokarbon (HC). HC adalah zat dengan struktur molekul yang semata-mata terdiri dari hidrogen dan karbon. Butana dan propana memiliki struktur kimia yang berbeda. Butana memiliki kandungan carbon (carbon content) yang lebih besar dari propana. Butana terdiri dari sepuluh atom hidrogen dan empat atom karbon (Gambar 2.4), sedangkan propana hanya terdiri dari delapan atom hidrogen dan tiga atom karbon (Gambar 2.3).
Gambar 2.3 Struktur Kimia Propana (C3H8)
Gambar 2.4 Struktur Kimia Butana (C4H10)
Komposisi LPG Komersial
Konsentrasi propana pada LPG komersial umumnya berkisar dari 30% sampai 99%. Komposisi campuran ini tergantung pada keadaan lingkungan, termasuk kondisi temperaturnya. Faktor lain dalam penentuan komposisi adalah kebijakan energi suatu negara. Perbedaan komposisi ini juga menyangkut masalah ketersediaan dan proses produksi, mengingat LPG merupakan bahan bakar komersial yang bersifat domestik (domestic fuel) [36], [37].
Kandungan Energi
Suatu parameter untuk memilih jenis bahan bakar adalah kandungan energi (energy content). Kandungan energi suatu bahan bakar diukur dengan membandingkan kapasitas panas pembakarannya per satuan volume atau per satuan massa. Semakin tinggi kandungan energinya, maka bahan bakar tersebut lebih menjanjikan untuk diaplikasikan dan dikembangkan.
LPG memiliki kandungan energi sebesar 46,23 MJ/kg dan 26 MJ/l , sedangkan bensin sebesar 44.4 MJ/kg dan 34,8 MJ/l. Dibandingkan dengan bensin, LPG memiliki kandungan energi per satuan massa (MJ/kg) relatif tinggi, tetapi kandungan energi per satuan volumenya (MJ/l) lebih rendah. Hal ini yang membuat volume LPG dalam fasa cair lebih besar dari bensin sekitar 15% sampai dengan 20%. Untuk membandingkan dalam satuan yang bisa mewakili keduanya (bensin dan LPG), biasanya LPG juga dinyatakan dalam satuan liter setara premium (LSP) [38].
LPG bahkan memiliki kandungan energi yang lebih tinggi dibandingkan dengan produk bahan bakar minyak lain. Karakteristik kunci (key properties) ini membuat LPG merupakan bahan bakar yang sangat populer dan digunakan secara komersial untuk sektor pariwisata, perhotelan, proses pertanian, rumah tangga, industri, bahan baku dalam industri petrokimia, dan meningkat tajam sebagai bahan bakar sektor otomotif [39].
Fasa
Dalam kondisi atmosfer, LPG akan berbentuk gas. Volume LPG dalam bentuk cair jauh lebih kecil dibandingkan dalam bentuk gas untuk ukuran massa yang sama. Dengan alasan ini, LPG dipasarkan dalam bentuk cair (liquefied) dalam tabung-tabung logam bertekanan. Hal ini bertujuan untuk efisiensi dalam hal penyimpanan dan mudah untuk ditransportasikan. Kedepan, dengan pertimbangan praktis memungkinkan dikemas dalam tabung komposit untuk mengurangi berat tabung.
Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi panas (thermal expansion) dari cairan yang dikandungnya, tabung LPG tidak diisi secara penuh. Biasanya hanya diisi sekitar 80% sampai 85% dari kapasitas penuh sebuah tabung (storage tank). Volume sisa sebesar 15% sampai 20% ini berfungsi sebagai ruang kompensasi penambahan volume akibat dari kenaikan temperatur dan tekanan.
Rasio antara volume LPG dalam fasa uap (vapour) dengan LPG dalam keadaan cair bervariasi tergantung komposisi, tekanan dan temperatur, tetapi biasaya sekitar 250 ~ 270 : 1. Sebagai penjelasan, gambar berikut menyajikan bentuk thermal expansion pada tabung LPG saat terjadi peningkatan temperatur dan tekanan [40].
Gambar 2.5 Fungsi ruang sisa pada tabung
Efek Terhadap Material
LPG komersial hampir tidak berpengaruh signifikan terhadap material yang terbuat dari logam. Hampir seluruh komponen utama perangkat LPG dapat dibuat dari bahan logam ferrous maupun non-ferrous. Namun demikian, khusus untuk komponen vaporizer biasanya dipilih dari material alumunium paduan dengan alasan kemudahan dalam proses pembentukan, ringan dan alasan teknis lain. Berbeda dengan pengaruhnya terhadap logam, LPG dapat mengubah sifat fisik untuk material berbahan dasar karet alam. Karet alam akan menjadi keras jika terjadi kontak langsung dengan LPG. Untuk alasan ini, karet alam atau bahan lain yang tidak tahan terhadap reaksi kimia LPG tidak boleh digunakan untuk komponen seperti selang LPG, gasket atau seal.
Bahan lain, terutama beberapa material dari plastik, juga bisa menjadi lembek atau bahkan rapuh jika terkena kontak dengan LPG. Komponen utama seperti selang LPG memang lebih disarankan untuk menggunakan material dari logam. Namun demikian, perkembangan teknologi komposit dan sintetis memberikan keleluasaan untuk memilih material non-logam. LPG juga dapat melarutkan perekat dan sealer tradisional yang digunakan untuk merapatkan sambungan pada sistem perpipaan. Oleh karena itu penggunaan pita PTFE dan sealer khusus yang tahan terhadap LPG lebih disarankan saat proses instalasi pada kendaraan.
Properti Fisik
Tekanan Uap (Vapour Pressure)
Salah satu karakteristik utama dari butana dan propana, dan sekaligus menjadi karaktristik yang menentukan penggunaannya adalah tekanan uap (vapour pressure). Tekanan uap adalah tekanan suatu uap pada kondisi kesetimbangan (equilibrium) dengan bentuk cairnya dalam lingkungan tertutup. Sebagai contoh, tekanan uap butana adalah 0,5 kPa pada 0 °C dan 80 kPa pada temperatur 15 °C , sedangkan tekanan uap propana adalah 400 kPa pada 0 °C dan 600-500 kPa pada temperatur 15 °C. Data ini merupakan perbedaan yang cukup besar dari variasi campuran butana dan propana.
Tekanan LPG dalam tabung meningkat dengan naiknya temperatur, dengan demikian akan dihasilkan variasi volume yang besar dalam fasa cair. Karena itu, jika tabung benar-benar dipenuhi dengan LPG dalam fasa cair, akan menciptakan situasi bahaya dan berpotensi terjadi ledakan. Kenaikan temperatur akan menghasilkan peningkatan tekanan yang pesat. Oleh karena itu, penting untuk membatasi pengisian LPG hanya 80 % atau maksimal 85 % dari total volume sebuah tabung.
Titik Didih (Boiling Point)
Karakteristik penting lain yang membedakan butana dan propana adalah titik didihnya (boiling point). Titik didih adalah temperatur di mana suatu zat berubah fasa dari keadaan cair menjadi gas. Butana dan propana sebagai pembentuk LPG komersial memiliki titik didih yang sangat rendah, dan berbentuk uap dalam kondisi atmosfer. Propana akan mencair pada -43 °C, sedangkan butana akan mencair pada temperatur sedikit dibawah 0 °C.
Pada suatu wilayah dengan kondisi iklim dingin, LPG dengan proporsi campuran propana yang relatif tinggi akan mendukung sifat gasifikasinya. Perbedaan iklim yang besar dari suatu Negara dengan Negara yang lain menuntut LPG dicampur dalam proporsi yang berbeda agar memberikan hasil pembakaran yang baik di segala kondisi yang mungkin.
Iklim tropis dengan perbedaan temperatur yang tidak terlalu signifikan dari setiap perubahan iklim lebih memberikan kestabilan dalam hal kebijakan proporsi pencampuran. Di Indonesia, terutama di daerah dataran rendah dan menengah hampir tidak pernah terjadi temperatur lingkungan yang mencapai boiling point LPG. Tabel 1.2 berikut menyajikan karakteristik molekular dari propana dan buatana.
Tabel 2.2 Berat molekul dan titik didih (propana dan buatana)
Kriteria | Propana | Butana | iso-
Butana |
Commercial
Propana |
Commercial
Butana |
Berat molekul | 44,1 | 58,1 | 58,1 | 44 | 58 |
Titik didih, °C, 1 Atm | -42,1 | -0,05 | -11,7 | -45 | -2 |
Temp kritis, °C | 96,8 | 152 | 135 | 95 | 150 |
Tekanan kritis, Atm | 41,9 | 37,5 | 36 | 40 | 35 |
Sumber : National Gas |
Panas Laten
Panas laten dari suatu jenis bahan bakar cair adalah jumlah panas yang dibutuhkan untuk memungkinkan terjadinya penguapan. Nilai panas latent merupakan data penting selama desain sistem vaporizer. Ketika LPG menguap secara alami, panas latent yang dibutuhkan diambil dari cairan itu sendiri dan lingkungan sekitarnya. Pada saat yang sama menyebabkan penurunan temperatur. Hal ini dikenal dengan istilah “auto-refrigeration”.
Spesific Gravity
LPG dalam fasa cair lebih ringan dari air dan dalam fasa uap/ gas lebih berat dari udara. Karakteristik properti fisik ini dinyatakan sebagai spesific gravity, yang didefinisikan sebagai berat cairan dalam volume tertentu dibandingkan dengan berat air dalam volume yang sama, diukur pada temperatur dan tekanan yang sama.
Specific gravity air didefinisikan pada 1,0. Sebuah cairan yang beratnya dua kali dari air memiliki spesifik gravity 2,0 dan cairan yang beratnya setengah dari berat air dalam volume yang sama memiliki specific gravity 0,5. LPG cair memiliki spesific gravity sekitar 0,504 (propana 0,5 – 0,51 dan butana 0,57 – 0,58). Ini berarti LPG cair beratnya sekitar setengah dari berat air dalam volume yang sama.
Demikian pula, spesific gravity gas (uap) didefinisikan sebagai berat volume tertentu dari uap dibandingkan dengan berat udara pada volume yang sama, diukur pada temperatur dan tekanan yang sama. Specific gravity udara didefinisikan sebagai 1,0. Uap yang beratnya dua kali berat udara memiliki specific gravity dari 2,0, dan uap yang beratnya setengah dari berat udara memiliki spesific gravity 0,5.
Spesific gravity LPG dalam fasa gas/ uap adalah berkisar antara 1.5 sampai 2,0 (propana 1,40 – 1,55 dan butana 1,90 – 2,10). Indeks ini menandakan bahwa LPG fasa gas lebih berat dari udara. Saat LPG berubah fasa dari uap ke cair, reduksi volume yang terjadi sangat besar. Rasio volume gas dengan volume cair pada 15,6 °C/1016 mbar adalah 233 untuk butana, dan 274 untuk propana. Ilustrasi spesific gravity LPG disajikan dalam Gambar 2.6 sebagai berikut.
Gambar 2.6 Specific gravity LPG
Berat jenis LPG yang cenderung lebih besar dari udara adalah properti fisik yang sangat penting untuk dipahami. LPG saat dilepas ke udara awalnya cenderung menumpuk di tingkat yang lebih rendah. Sumber api, seperti nyala api terbuka, harus dihindari untuk pencegahan kebakaran.
Proses maintenance kendaraan LPG harus dilakukan dalam ruangan terbuka dengan ventilasi yang baik dan setidaknya berjarak minimal 25 meter dari kegiatan yang berhubungan dengan api terbuka. Jika dimungkinkan, personil atau orang yang tidak berkepentingan tidak boleh berada pada area kerja.
Jika sebagian kecil LPG keluar dari tabung, tekanan dalam tabung akan berkurang sementara. Hal ini menyebabkan LPG cair mendidih dan menghasilkan uap untuk mengisi ruang di atas cairan. Penguapan berlanjut sampai keadaan kesetimbangan tercapai. Ketika cairan ditambahkan ke tabung, cairan gas dalam berada pada ruang sisa dan meningkatkan tekanan di dalam tabung.
Gambar 2.7 Dinamika dalam tabung LPG
Sebagai akibat kenaikan tekanan, uap LPG kemudian berangsur mulai berkondensasi ke bentuk cairan untuk mengembalikan keseimbangan pada temperatur tersebut. LPG dalam tabung tertutup akan tetap cair asalkan tekanannya dipertahankan. Menurunkan temperatur berarti menurunkan tekanan uap di dalam tabung bahan bakar yang tertutup, seperti halnya meningkatkan temperatur yang menimbulkan kenaikan tekanan. Kondisi hari-hari yang panas, malam dingin, sinar matahari langsung, hujan dan perubahan temperatur lingkungan mempengaruhi tekanan uap LPG di dalam tabung.
Odorisation
Propana dan butana, keduanya tidak mengandung bau. Zat penambah bau, biasanya etil merkaptan atau bahan lain, ditambahkan untuk memberikan bau LPG yang khas dan tajam. Zat pembau bertindak sebagai pemancar peringatan sehingga saat terjadi kebocoran dapat dideteksi dengan cepat. Zat pembau yang ditambahkan tidak berbahaya untuk pernafasan, tidak mempengaruhi komposisi bahan bakar, dan membuat uap terlihat samar samar. Setelah bahan bakar dibakar, bau menghilang. NFPA 58 menyatakan bahwa odorization pada tingkat satu pon etil merkaptan per 10.000 galon LPG memberikan bau yang efektif.
Expansion Ratio
Sebuah alasan mengapa LPG disimpan dalam bentuk cairan bertekanan adalah untuk menghemat ruang. Cairan lebih padat daripada uap, sehingga dalam bentuk cair bisa menyimpan bahan bakar (energi) yang jauh lebih banyak. Seperti cairan lainnya, LPG akan mengembang bila dipanaskan. LPG mengembang sekitar 1% untuk setiap kenaikan temperatur 6 °C. Jika LPG cair dilepaskan ke udara, dengan cepat menguap dan meluas hingga 270 kali volume awalnya (ilustrasi disajikan pada Gambar 2.8). Oleh karena itu, kebocoran cairan LPG lebih berbahaya daripada kebocoran uap karena akan terjadi pengembangan uap. Fenomena yang lain, ketika LPG cair dilepaskan ke atmosfer, penguapan yang cepat menarik panas dari udara di sekitarnya dan menyebabkan efek pendingin.
Gambar 2.8 Ekspansi volume LPG
Limits of Flammability
Campuran LPG dan udara dapat terbakar dalam rentang konsentrasi tertentu, yang dikenal dengan flammability range. Rentang konsentrasi ini dibatasi oleh limit atas dan limit bawah “mudah terbakar” (flammable). Jika konsentrasi campuran berada diluar flammability range, pembakaran tidak akan terjadi. Flammability range butana sekitar 1,8 – 8,4 % dan untuk propana sekitar 2,4 – 9,5 % pada tekanan atmosfer. Pada tekanan yang lebih tinggi atau dengan oksigen, angka limit flammability menjadi berbeda. Tabel 1.3 berikut menyajikan flammability range untuk propana dan butana serta beberapa bahan bakar gas lain sebagai pembanding.
Tabel 2.3 Flammability range propana, butana, dan gas lain sebagai pembanding
Gas | Lower Limit | Upper Limit | % gas in stoichiometric mixture |
Commercial butana | 1.8 | 8.4 | 3.2 |
Commercial propana | 2.2 | 9.5 | 4.2 |
Methane | 5.3 | 14.0 | 9.5 |
Hydrogen | 4.0 | 74 | 29.6 |
Acetylene | 2.5 | 80 | 7.75 |
Sumber : National Gas |
Pembakaran campuran LPG dan udara dimulai dari beberapa titik yang mudah terbakar. Panas yang dihasilkan oleh pembakaran gas menyebabkan turbulensi, sehingga sebagian besar gas yang belum terbakar akan menjadi campuran dalam kisaran flammability range.
Air/Fuel Ratio
Meskipun LPG fasa gas akan terbakar dalam campuran apapun dalam batas flammability range, pembakaran paling efisien dan lengkap hanya tercapai saat perbandingan bahan bakar dan udara tepat. Rasio pembakaran ideal (complete combustion) untuk LPG juga disebut dengan “stoichiometri”. Perbandingan massa udara dan bahan bakar untuk LPG adalah 15,3 : 1, sedikit lebih tinggi dari bensin (14,7:1). Pada basis volume, perbandingannya adalah 24 : 1, artinya 24 bagian udara (96 %) untuk satu bagian dari uap LPG (4 %). Campuran bahan bakar terhadap udara yang lebih kaya daripada rasio yang ideal mengindikasikan kekurangan oksigen untuk mencapai pembakaran sempurna. Akibatnya, akan dihasilkan pembakaran parsial membentuk karbon monoksida (CO) dan menghasilkan HC yang tidak terbakar (unburned HC) pada gas buang. Jika campuran bahan bakar dan udara terlalu kurus, akan terjadi kondisi missfire di dalam mesin. Meskipun campuran bahan bakar dan udara mungkin di atas limit flammability range, tetapi tidak mampu dibakar sempurna dengan nyala api listrik dari elektroda busi. Hal ini juga meningkatkan HC pada gas buang.
Tinjauan Pembakaran
Sebagaimana dengan bahan bakar hydrocarbon yang lain, proses pembakaran LPG pada mesin spark ignition merupakan pembakaran jenis pre-mixed combustion. LPG dan udara dicampur sebelum dibakar dalam ruang bakar. LPG dicampur dengan udara melalui beberapa metode.
Metode Pencampuran di Luar Silinder
Pada mode ini, LPG dimasukkan kedalam mesin melalui sebuah mixer atau dengan injektor. Mixer dapat dipasang pada mulut karburator atau mulut throttle body (jika mesinnya berteknologi EFI). Teknologi yang lebih maju, LPG dimasukkan dengan sebuah injektor yang dipasang pada intake manifold mendekati katup masuk. Baik sistem mixer atau injektor, LPG bercampur dengan udara pada air stream sebelum katup masuk.
Metode Pencampuran di Dalam Silinder
Teknologi ini menyamai dengan teknologi Gasoline Direct Injection (GDI). LPG diinjeksikan langsung ke silinder mesin, biasanya dalam fasa cair. Mekanisme pencampuran dengan udara terjadi dalam silinder saat langkah hisap. Sebuah Gas Controll Unit (GCU) berfungsi untuk mengontrol volume LPG yang diinjeksikan melalui pengaturan waktu pembukkan injector dan tekanan pada fuel rail.
Reaksi Pembakaran
Pembakaran LPG (propana dan butana) dengan konsep pembakaran sempurna dapat ditinjau dengan menggunakan persamaan dasar berikut.
Propana (C3H8)
C3 H8 + 502 = 3CO2 + 4H20 + PANAS Butana (C4H8) 2C4 H10 + 1302 = 8CO2 + 10H2O + PANAS
|
Setiap volume propana dan butana uap membutuhkan masing-masing 24 sampai 30 kali oksigen untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna. Kenyataannya, pembakaran dalam ruang bakar berlangsung dengan proses yang tidak sempurna. Kekurangan atau kelebihan oksigen (O2) menimbulkan emisi CO dan HC, dalam kondisi tertentu (temperatur tinggi) juga timbul Nox. Selama sistem pemasukan LPG dengan sistem kontrol hisapan mesin (konvensional), resiko pembakaran kurang sempurna menjadi lebih besar.
Octane Rating
Octane rating merupakan parameter untuk mengukur ketahanan bahan bahan bakar terhadap gajala knocking. LPG memiliki angka oktan mencapai 112, jauh lebih unggul dari bensin premium atau bahkan pertamax plus. Untuk itu, seperti dijelaskan pada bab sebelumnya, LPG mampu untuk diterapkan pada mesin-mesin dengan perbandingan kompresi yang lebih tinggi. Knocking terjadi ketika campuran bahan bakar dan udara yang dikompresikan terbakar dengan sendirinya di beberapa titik sebelum ada percikan api dari elektroda busi. Pembakaran sebelum waktunya ini menyebabkan penyebaran api (flame propagation) tidak terkendali dan menghasilkan ketukan (knock). Dalam beberapa kasus menyebabkan kerusakan komponen mesin yang ekstrim.
Karaktristik Pembakaran
Dalam sistem bahan bakar bensin, karburator atau injektor berfungsi untuk menciptakan kabut halus dari bahan bakar cair. Untuk menguap sepenuhnya, bahan bakar harus mengambil panas tambahan saat melewati intake manifold dan memasuki ruang bakar. Proses kompresi juga membantu butiran bensin (droplets) berubah menjadi uap. Jika bensin tidak sepenuhnya menguap, pembakaran berlangsung tidak efisien, menyebabkan emisi yang lebih tinggi dan kinerja mesin menurun. Oleh karena itu, mesin bensin memerlukan berbagai strategi untuk membantu mempermudan start dingin (cold-start).
LPG memiliki sifat yang lebih baik saat cold-start, karena memasuki mesin sudah dalam bentuk uap, bahkan pada temperatur sedingin -40°C. Hal ini memungkinkan bahan bakar untuk mudah bercampur dengan udara dan menghasilkan pembakaran yang efisien dan emisi yang lebih bersih. Pada mobil LPG dengan sistem pemasukan konvensional, LPG dan udara sudah mulai bercampur pada mixer. Dengan desain mixer yang baik, homogenitas campuran dapat lebih dioptimalkan sehingga menghasilkan pembakaran yang lebih baik. Ringkasan properti LPG dan perbandingan dengan bahan bakar lain disajikan dalam Tabel 2.4. sebagai berikut.
Tabel 2.4 Properti LPG dan perbandingan dengan bahan bakar lain
Description | Units | Gasoline | Butana | Propana | NGV |
Chemical Strcuture | C4 to C10 | C4H10 | C3H8 | CH4 | |
H/C Ratio | 1,85 | 2,5 | 2,67 | 4 | |
Auto Ignition Temp. | C° | 350 | 225 | 450 | 650 |
Ignition Limits | lambda | 0,4 to 1,4 | 0,36 to 1,84 | 0,42 to 2,0 | 0,7 to 2,1 |
Stoichiometric A/F Ratio | kg/m3 (0°) | 14,7 | 15,0 | 15,7 | 17,2 |
Boiling Point | ° C | 30 to 195 | -0,5 | -42 | -162 |
Heat of combustion HHV | MJ/m3 | 3,5×107 | 3,9×107 | 2,5×107 | 9,3×106 |
Heat of combustion LHV | MJ/m3 | 3,2×107 | 3,6×107 | 2,3×107 | 8,3×106 |
Octane Number | 85,2 | 89 | 95,4 | 120 | |
Cetane Number | 10 | 45 | -2 | -10 | |
Research Octane | N° RON | n,a, | 91,8 | 112,1 | +120 |
Liquid density | Kg/l | 0,755 | 0,58 | 0,5 | 0,42
(-162°C) |
Gaseous density | kg/m3 (0°) | n,a, | 2,68 | 2,0 | 0,717 |
Lead Content | Very high | 0 | 0 | 0 | |
Benzene | Very high | 0 | 0 | 0 | |
Vapor Pressure | bar | 0,5-0,9 | 2,6 | 12,1 | n,a, |
Spec. CO2 Formation | G/MJ | n,a | 65,4 | 64,7 | 54,8 |
Sulphur Content | PPM | n.a | >50 | >50 | >5 |
Sumber : Lo-Gas |
Original source: Muji Setiyo & Suyitno, Teknologi Kendaraan Berbahan Bakar LPG
Referensi
[36] J. Adolf, C. Balzer, A. Joedicke, and U. Schabla, “Shell LPG Study,” Hamburg, 2015.
[37] P. Price, S. Guo, and M. Hirschmann, “Performance of an evaporator for a LPG powered vehicle,” Applied Thermal Engineering, vol. 24, no. 8–9, pp. 1179–1194, 2004.
[38] ETSAP, “Automotive LPG and Natural Gas Engines,” © IEA ETSAP – Technology Brief T03, no. April, pp. 1–5, 2010.
[39] M. R. Werpy, A. Burnham, and K. Bertram, “Propane Vehicles : Status, Challenges, and Opportunities,” Argonne, 2010.
[40] F. Hofmann, Converting Vehicles to Propane Autogas Part 4: Troubleshooting Four Current Autogas Fuel Systems. Washington, D.C, USA: Propane Education & Research Council, 2012.