Efisiensi termal yang dihasilkan bahan bakar P50 + E 5097,5 + H2,5
90 262
793 427
447 7
868
4.4.4 Efisiensi termal yang dihasilkan bahan bakar P50 + E 5097,5 + H2,5
Untuk menghitung efisiensi termal dengan mengunakan bahan bakar P50+ E5097,5 + H2,5 kita menggunakan persamaan sebagai
berikut : η
b
=
�
�
�̇.η
p
� 3600.......................4.7 Dimana
�̇ = ṁ.LHV Mencari nilai kalor campuran P50 + E50 97,5 + H2,5 digunakan
persamaan, �̇ = �̇
1
+ �̇
2
.......................4.8 Dimana :
�̇ = nilai kalor total �̇
1
= nilai kalor campuran bahan bakar premium dan etanol �̇
2
= nilai kalor hidrogen. Dari data diketahui :
V
H
= 9 liter ρ
= 0,081kgm
3
sehingga massa hidrogen dapat dihitung menggunakan rumus �
ℎ
= � × �
�
ℎ
= 9
� × 0,081 1000
�� �
3
� × 1 �
3
� �
�
ℎ
= 0,000729 ��
Untuk pembebanan 2 lampu 200 watt pada putaran 4305 rpm. Didapat data sebagai berikut :
P = 205,82 watt = 0,20582 kW
n = 4305 rpm
t = 132 detik
mt = 30 gr
Maka : �̇
ℎ
= �
�
Universitas Sumatera Utara
91
�̇
ℎ
= 0,000729
132 × 3600
�̇
ℎ
= 0.019882 �����
Dan �̇
��
= ���
� �̇
��
= 0,030
− 0,000729 132
× 3600 �̇
��
= 0,7983 �����
Dengan didapatnya laju aliran massa ini dapat dihitung kalor dengan memasukkan angka pada persamaan sebelumnya yaitu :
�̇ = ṁ.LHV Dimana LHV hidrogen = 119930 kjkg
LHV campuran P50 + E50 = 23824,89 kjkg Maka didapat :
�̇
1
= 0,01988 × 119930 = 2384,20 �������
�̇
2
= 0,7983 × 23824,89 = 19019,409 �������
Sehingga : �̇ =
2384,20 ��
����� +
19019,409 ��
����� = 21403,609
������� Setelah mendapat nilai kalor campuran substitusikan ke persamaan :
η
b
= �
�
�̇. η
p
� 3600 η
b
= 0,20582
21403,609.0,97 � 3600
η
b
= 0,0356 η
b
= 3,56
Untuk beban 4 lampu :
P= 425watt = 0,425 kW, n= 4360 rpm, t=121 s V
H
= 9 liter ρ = 0,081kgm
3
Massa hidrogen : �
ℎ
= � × �
Universitas Sumatera Utara
92
�
ℎ
= 9
� × 0,081 1000
�� �
3
� × 1 �
3
� �
�
ℎ
= 0,000729 ��
Laju aliran massa hidrogen �̇
ℎ
=
� �
�̇
ℎ
= 0,000729
121 × 3600
�̇
ℎ
= 0,02168 �����
Maka �̇
��
= ���
� �̇
��
= 0,030
− 0,000729 121
× 3600 �̇
��
= 0,8708 �����
�̇ = ṁ.LHV
Dimana LHV hidrogen = 119930 kjkg LHV campuran P50 + E50 = 23824,89 kjkg
Maka : �̇
1
= 0,02168 × 119930 = 2600.08 �������
�̇
2
= 0,8708 × 23824,89 = 20746,71 �������
�̇ =
2600.08 ��
����� +
20746,71 ��
����� = 23346,79
������� η
b
= �
�
�̇. η
p
� 3600 η
b
= 0,425
23346,79.0,97 � 3600
η
b
= 0,0675 η
b
= 6,75
Untuk beban 6 lampu:
P =642,56 watt = 0,64256 kW, n= 4400 rpm, t=103 s V
H
= 9 liter ρ
= 0,081kgm
3
Universitas Sumatera Utara
93
Massa hidrogen : �
ℎ
= � × �
�
ℎ
= 9
� × 0,081 1000
�� �
3
� × 1 �
3
� �
�
ℎ
= 0,000729 ��
Laju aliran massa hidrogen �̇
ℎ
=
� �
�̇
ℎ
= 0,000729
103 × 3600
�̇
ℎ
= 0,02547 �����
Maka �̇
��
= ���
� �̇
��
= 0,030
− 0,000729 103
× 3600 �̇
��
= 1.023 �����
�̇ = ṁ.LHV
Dimana LHV hidrogen = 119930 kjkg LHV campuran P50 + E50 = 23824,89 kjkg
Maka : �̇
1
= 0,02547 × 119930 = 3054,61 �������
�̇
2
= 1.023 × 23824,89 = 24372.86 �������
�̇ =
3054,61 ��
����� +
24372.86 ��
����� = 27427.77
������� η
b
= �
�
�̇. η
p
� 3600 η
b
= 0,64256
27427,77.0,97 � 3600
η
b
= 0,0869 η
b
= 8,69
Untuk beban 8 lampu :
P =825 watt = 0,825 kW, n= 4430 rpm, t= 92 s
Universitas Sumatera Utara
94
V
H
= 9 liter ρ
= 0,081kgm
3
Massa hidrogen : �
ℎ
= � × �
�
ℎ
= 9
� × 0,081 1000
�� �
3
� × 1 �
3
� �
�
ℎ
= 0,000729 ��
Laju aliran massa hidrogen �̇
ℎ
=
� �
�̇
ℎ
= 0,000729
92 × 3600
�̇
ℎ
= 0,02852 �����
Maka �̇
��
= ���
� �̇
��
= 0,030
− 0,000729 92
× 3600 �̇
��
= 1,145 �����
�̇ = ṁ.LHV
Dimana LHV hidrogen = 119930 kjkg LHV campuran P50 + E50 = 23824,89 kjkg
Maka : �̇
1
= 0,02852 × 119930 = 3420,4 �������
�̇
2
= 1,145 × 23824,89 = 27279,49 �������
�̇ =
3420,4 ��
����� +
27279,49 ��
����� = 30699,89
������� η
b
= �
�
�̇. η
p
� 3600 η
b
= 0,825
30699,89 .0,97 � 3600
η
b
= 0,0997 η
b
= 9,97
Universitas Sumatera Utara
95
Untuk beban 10 lampu :
P =924 watt = 0,924 kW, n= 4235 rpm, t= 88 s
V
H
= 9 liter ρ = 0,081kgm
3
Massa hidrogen : �
ℎ
= � × �
�
ℎ
= 9
� × 0,081 1000
�� �
3
� × 1 �
3
� �
�
ℎ
= 0,000729 ��
Laju aliran massa hidrogen �̇
ℎ
=
� �
�̇
ℎ
= 0,000729
88 × 3600
�̇
ℎ
= 0,0298 �����
Maka �̇
��
= ���
� �̇
��
= 0,030
− 0,000729 88
× 3600 �̇
��
= 1,19745 �����
�̇ = ṁ.LHV
Dimana LHV hidrogen = 119930 kjkg LHV campuran P50 + E50 = 23824,89 kjkg
Maka : �̇
1
= 0,0298 × 119930 = 3573,914 �������
�̇
2
= 1,19745 × 23824,89 = 28529.11 �������
�̇ =
3573,914 ��
����� +
28529.11 ��
����� = 32103,024
������� η
b
= �
�
�̇. η
p
� 3600 η
b
= 0,924
32103,024 .0,97 � 3600
Universitas Sumatera Utara
96
η
b
= 0,1068 η
b
= 10,68
Untuk beban 12 lampu :
P =887,4 watt = 0,8874kW, n= 4180 rpm, t= 85 s
V
H
= 9 liter ρ = 0,081kgm
3
Massa hidrogen : �
ℎ
= � × �
�
ℎ
= 9
� × 0,081 1000
�� �
3
� × 1 �
3
� �
�
ℎ
= 0,000729 ��
Laju aliran massa hidrogen �̇
ℎ
=
� �
�̇
ℎ
= 0,000729
85 × 3600
�̇
ℎ
= 0,03087 �����
Maka �̇
��
= ���
� �̇
��
= 0,030
− 0,000729 85
× 3600 �̇
��
= 1,2397 �����
�̇ = ṁ.LHV
Dimana LHV hidrogen = 119930 kjkg LHV campuran P50 + E50 = 23824,89 kjkg
Maka : �̇
1
= 0,03087 × 119930 = 3702,23 �������
�̇
2
= 1,2397 × 23824,89 = 29535,71 �������
�̇ =
3702,23 ��
����� +
29535,71 ��
����� = 33237.94
������� η
b
= �
�
�̇. η
p
� 3600
Universitas Sumatera Utara
97
η
b
= 0,8874
33237,94 .0,97 � 3600
η
b
= 0,099 η
b
= 9,9
Tabel 4.16 Efisiensi thermal hasil pengujian dengan bahan bakar P50 + E5097,5 + H2.5
Bahan Bakar
Paramete r
Performa nsi
Jumlah beban lampu100 Watt 2
4 6
8 10
12
P50 + E50
97,5 + H2.5
n rpm
4305 4360
4400 4430
4235 4180
P Watt
205,8 2
425 642,5
6 825
924 887,4
Q kJkgja
m
21403 ,84
23349 ,64
27430 ,16
30709 ,86
32105 ,76
33238 ,9
ṁf kgjam
0,818 182
0,892 562
1,048 544
1,173 913
1,227 273
1,270 588
η
b
0,035 688
0,067 552
0,086 939
0,099 703
0,106 812
0,099 084
Perbandingan besar efisiensi thermal brake dengan beban untuk masing- masing variasi bahan bakar dapat kita lihat pada tabel di bawah ini :
Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Thermal Brake VS Beban 100Watt
Universitas Sumatera Utara
98
Perbandingan harga efisiensi thermal brake dan Putaran untuk masing- masing pengujian pada setiap variasi bahan bakar dapat dilihat pada gambar
berikut:
Gambar 4.7 Grafik Efisiensi Termal vs Putaran rpm tiap bahan bakar
Berdasarkan hasil perhitungan dengan variasi pembebanan jumlah lampu yang sama pada tiap jenis bahan bakar maka didapat bahwa efisiensi thermal
brake yang terjadi pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar P 100 dengan efisiensi pada beban puncaknya adalah 9,13 diputaran 4690 rpm.
Sementara efisiensi E100 tertinggi pada pembebanan puncak E 96 yaitu pembebanan 6 lampu 600 watt diputaran 4250 rpm yaitu 8,89. Dengan
dilakukannya pencampuran P dan E, efisiensi thermal brake meningkat bila dibandingkan dengan P100 pada beban puncaknya adalah 10,64 pada
putaran 4370 rpm. Dengan ditambahkannya bahan bakar H dalam campuran efisiensi termal brake meningkat menjadi 10,68 dipembebanan puncaknya
diputaran 4235 rpm. Dengan ini dinyatakan bahwa pencampuran bahan bakar E pada P dapat meningkatkan efisiensi thermal dan dengan menambahkan bahan
bakar H dalam campuran juga meningkatkan efisiensi thermal.