bahan bakar 0,90 L biosolar + 0,10 L minyak kelapa sawit pada putaran 2200-rpm yaitu sebesar 40,4 .
4.2.6 Efisiensi Thermal Brake
Efisiensi thermal brake Brake thermal efficiency, merupakan
perbandingan antara daya keluaran actual terhadap laju panas rata – rata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar, dihitung dengan menggunakan
persamaan berikut :
=
Dimana :
=
Efisiensi thermal brake CV = Nilai kalor pembakaran bahan bakar, calorific value Kjkg
Dalam pengujian ini, diasumsikan gas buang yang keluar dari kanalpot mesin uji masih mengandung uap air uap air yang terbentuk dari proses pembakaran bahan
bakar belum sempat mengalami kondensasi didalam silinder sebelum langkah buang terjadi sehingga kalor laten kondensasi uap air tidak diperhitungkan
sebagai nilai kalor pembakaran bahan bakar CV = LHV, Low Heating Value. Hal ini berarti untuk mendapatkan nilai CV maka nilai kalor bahan bakar yang
telah diproses dari pengujian sebelumnya HHV, High Heating Value dengan menggunakan “bom calorimeter” harus dikurangi dengan besarnya kalor laten
kondensasi uap air yang terbentuk dari proses pembakaran. CV
= LHV = HHV - Q
k
Dimana : Q
k
= Kalor laten kondensasi uap air
Universitas Sumatera Utara
Dengan mengamsumsikan tekanan parsial yang terjadi pada knalpot mesin uji adalah sebesar 20 kNm
3
tekanan parsial yang umumnya terjadi pada knalpot motor bakar, lit. 10 hal 3, maka dari tabel uap diperoleh besarnya kalor laten
kondensasi uap air yaitu sebesar 2400 kJkg. bila diasumsikan pembakaran yang terjadi adalah pembakaran sempurna maka besar uap air yang terbentuk dari
pembakaran masing – masing bahan bakar dihitung dengan menggunakan persamaan reaksi berikut :
berat H dalam bahan bakar = × 100
Dimana : x, y dan z
= Konstanta jumlah atom AR H
= Berat atom hydrogen MR C
x
H
y
O
z
= Berat molekul C
x
H
y
O
z
` = x . AR C + y. AR H + z. AR O
Massa air yang terbentuk = × y × berat H dalam bahan bakar × massa bahan bakar
Pada tabel 2.3, diperoeh jenis dan persentase komposisi asam – asam lemak pembentuk metil ester. Berdasarkan reaksi transesterikfikasi gbr. 2.1, dengan
mengubah masing – masing asam lemak tersebut kedalam bentuk metil esternya maka diperoleh jumlah kandungan hidrogen dan persentase beratnya untuk tiap
metil ester pembentuk biodiesel sehingga jumlah air yang terbentuk tiap satu satuan massa biodiesel dapat dihitung .
Total massa air yang terbentuk = Σ { × y × berat H dalam metil ester × asam lemak × massa bahan bakar}
Hasil perhitungan total massa air yang terbentuk dari pembakaran tiap satu kilogram 1kg biodiesel pada proses pembakaran sempurna dapat dilihat pada
tabel 4.23.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.23 Jumlah air yang terbentuk dari pembakaran tiap 1 kg biodiesel B100
Jenis asam
lemak dalam
biodiesel Bentuk Metil Ester
Jumlah Hidrogen
berat Hidrogen
Jumlah H
2
O yang terbentuk
Lauric C12
1,83 CH
3
CH
2 10
COOCH
3
26 12,15
0,028905 kg Myristic
C14 1,90
CH
3
CH
2 12
COOCH
3
30 12,397
0,035331kg Palmitic
C16:0 40,09
CH
3
CH
2 14
COOCH
3
34 12,593
0,858251kg Stearic
C18:0 4,32
CH
3
CH
2 16
COOCH
3
38 12,752
0,104668kg Oleic
C18:1 41,13
CH
3
CH
2 7
CH=CHCH
2 7
COOCH
3
36 12,162
0,900402kg Linoleic
C18:2 10,73
CH
3
CH
2 4
CH=CHCH
2
CH =CHCH
2 7
COOCH
3
34 11,565
0,210957kg
Total H
2
O yang terbentuk dari pembakaran 1 kg biodiesel B100
2,138514kg
Sumber : http:www.biodiesel.org
Diakses tgl 21 Maret 2012 Dengan diperolehnya massa air yang terbentuk, maka dapat dihitung besarnya
kalor laten kondensasi uap air dari proses pembakaran tiap 1 kg B100. Q
lcB100
= 2400 kJkg × 2,138514 = 5132,434 kJkg
Sehingga besarnya CV untuk biodiesel B100 dapat dihitung sebagai berikut : CV
B100
= HHV
B100
– Q
lc B100
53071,070 kJkg – 5132,434 kJkg = 47938,636 kJkg.
Universitas Sumatera Utara
Harga CV untuk solar C
12
H
26
dihitung dengan cara yang sama : berat H dalam solar =
× 100 =
× 100 = 15,29
Jumlah uap yang terbentuk dari pembakaran 1 kg solar : × 26 ×
× 1 kg = 1,9877 kg Kalor laten kondensasi uap air dalam pembakaran tiap 1 kg solar
Qlc
solar
= 2400 kjkg × 1,9877 kg = 4770,48 kj per 1 kg solar
Besarnya CV solar : CV
solar
= HHV
solar
– Qlc
solar
= 42301,146 kjkg – 4770,480 kjkg = 37530,666 kjkg.
Sedangkan harga CV untuk bahan bakar yang merupakan campuran antara biodiesel B100 dengan solar dihitung dengan rumus pendekatan berikut :
CV
Bxx
= HHV
Bxx
– {B × Q
lc B100
+ S × Q
lc solar
} Dimana :
B = Persentase biodiesel dalam bahan bakar campuran S = Persentase solar dalam bahan bakar campuran
Universitas Sumatera Utara
Untuk 0,95 L solar + 0,05 L minyak kelapa sawit, B = 0,05 dan S = 0,95 CV
B0,05
= HHV
B0,05
– {0,05 × Q
lcB100
+ 0,95 × Qlc
solar
} = 51384,215 – {0,05 × 5132,434 kJkg +0,95 × 4770,48}
= 46595,637 kJkg Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar campuran lainnya,
maka hasil perhitungan harga CV untuk masing – masing bahan bakar dapat dilihat pada tabel 4.15.
Setelah diperoleh harga CV untuk masing – masing bahan bakar maka dapat dihitung besarnya efisiensi termal brake
. • Untuk bahan campuran bahan bakar 0,95 L solar + 0,05 L minyak kelapa
sawit pada beban 0,5 kg dan putaran 1400 rpm =
= = 0,0903
Cara perhitungan yang sama dilakukan untuk menghitung efisiensi termal brake untuk masing masing bahan bakar pada tiap variasi beban dan putaran. Hasil
perhitungan efisiensi termal brake dapat dilihat pada tabel di bawah ini.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.24 Efisiensi Termal Brake Solar + Minyak Kelapa Sawit
Putaran Mesin
rpm Beban
kg η
b
0,95 ltr solar + 0,05 ltr minyak
kelapa sawit 0,90 ltr solar +
0,10 ltr minyak kelapa sawit
0,85 ltr solar + 0,15 ltr minyak
kelapa sawit 0,80 ltr solar
+ 0,20 ltr minyak
kelapa sawit
1400 0,5
0,090 0,088
0,136 0,168
1,0 0,129
0,111 0,152
0,183 1,5
0,138 0,122
0,181 0,203
2,0 0,125
0,135 0,192
0,227
1600 0,5
0,113 0,120
0,166 0,187
1,0 0,141
0,132 0,188
0,221 1,5
0,138 0,147
0,196 0,228
2,0 0,108
0,176 0,216
0,264
1800 0,5
0,161 0,147
0,189 0,204
1,0 0,179
0,193 0,228
0,249 1,5
0,174 0,203
0,266 0,284
2,0 0,166
0,269 0,294
0,340
2000 0,5
0,180 0,161
0,236 0,237
1,0 0,196
0,205 0,253
0,269 1,5
0,178 0,203
0,291 0,330
2,0 0,187
0,282 0,304
0,379
2200 0,5
0,170 0,160
0,263 0,223
1,0 0,172
0,209 0,312
0,268 1,5
0,163 0,140
0,299 0,293
2,0 0,157
0,275 0,306
0,384
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.25 Efisiensi Termal Brake Biosolar + Minyak Kelapa Sawit
Putaran Mesin
rpm Beban
kg η
b
0,95 ltr biosolar + 0,05
ltr minyak kelapa sawit
0,90 ltr biosolar + 0,10
ltr minyak kelapa sawit
0,85 ltr biosolar + 0,15
ltr minyak kelapa sawit
0,80 ltr biosolar + 0,20
ltr minyak kelapa sawit
1400 0,5
0,148 0,178
0,038 0,199
1,0 0,138
0,181 0,081
0,176 1,5
0,158 0,216
0,103 0,176
2,0 0,163
0,231 0,112
0,179
1600 0,5
0,162 0,206
0,086 0,260
1,0 0,155
0,224 0,103
0,191 1,5
0,184 0,254
0,135 0,192
2,0 0,205
0,270 0,158
0,204
1800 0,5
0,180 0,253
0,120 0,312
1,0 0,204
0,262 0,188
0,244 1,5
0,230 0,312
0,205 0,234
2,0 0,309
0,345 0,272
0,277
2000 0,5
0,211 0,293
0,160 0,366
1,0 0,210
0,274 0,210
0,296 1,5
0,200 0,553
0,260 0,272
2,0 0,349
0,387 0,304
0,297
2200 0,5
0,186 0,289
0,184 0,373
1,0 0,197
0,237 0,265
0,283 1,5
0,163 0,610
0,288 0,286
2,0 0,328
0,351 0,331
0,300
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.43 Grafik BTE vs Putaran Mesin untuk beban 0,5 kg Pada pembebanan 0,5 kg, BTE Brake Thermal Eficiency terendah terjadi pada
campuran bahan bakar 0,90 L solar + 0,10 L minyak kelapa sawit pada putaran 1400-rpm yaitu sebesar 8,8 diperoleh dari Tabel 4.24. Sedangkan BTE
tertinggi terjadi pada campuran bahan bakar 0,85 L solar + 0,15 L minyak kelapa sawit pada putaran 2200-rpm yaitu sebesar 26,3 hasil di atas diperoleh dari
persamaan berikut ini : 3600
. x
CV m
P
f B
b •
= η
Di mana :
B
P = 0,191
• f
m = 0,173 CV = 45409,717 kJkg
3600 717
, 45409
. 173
, 191
, x
b
=
η
= 0,088 x 100 = 8,8
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.44 Grafik BTE vs Putaran Mesin untuk beban 1 kg Pada pembebanan 1 kg, BTE terendah terjadi pada campuran bahan bakar 0,90 L
solar + 0,10 L minyak kelapa sawit pada putaran 1400-rpm yaitu sebesar 11,1 , Sedangkan BTE tertinggi terjadi pada campuran bahan bakar 0,85 L solar + 0,15
L minyak kelapa sawit pada putaran 2200-rpm yaitu sebesar 31,2 .
Gambar 4.45 Grafik BTE vs Putaran Mesin untuk beban 1,5 kg Pada pembebanan 1,5 kg, BTE terendah terjadi pada campuran bahan bakar 0,90
L solar + 0,10 L minyak kelapa sawit pada putaran 1400-rpm yaitu sebesar 12,2 , Sedangkan BTE tertinggi terjadi pada campuran bahan bakar 0,80 L solar +
0,20 L minyak kelapa sawit pada putaran 2000-rpm yaitu sebesar 33 .
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.46 Grafik BTE vs Putaran Mesin untuk beban 2 kg Pada pembebanan 2 kg, BTE terendah terjadi pada campuran bahan bakar 0,95 L
solar + 0,05 L minyak kelapa sawit pada putaran 1600-rpm yaitu sebesar 10,8 , Sedangkan BTE tertinggi terjadi pada campuran bahan bakar 0,80 L solar + 0,20
L minyak kelapa sawit pada putaran 2200-rpm yaitu sebesar 38,4 .
Gambar 4.47 Grafik BTE vs Putaran Mesin untuk beban 0,5 kg Pada pembebanan 0,5 kg, BTE terendah terjadi pada campuran bahan bakar 0,85
L biosolar + 0,15 L minyak kelapa sawit pada putaran 1400-rpm yaitu sebesar 3,8 , Sedangkan BTE tertinggi terjadi pada campuran bahan bakar 0,80 L biosolar
+ 0,20 L minyak kelapa sawit pada putaran 2200-rpm yaitu sebesar 37,3 .
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.48 Grafik BTE vs Putaran Mesin untuk beban 1 kg Pada pembebanan 1 kg, BTE terendah terjadi pada campuran bahan bakar 0,85 L
biosolar + 0,15 L minyak kelapa sawit pada putaran 1400-rpm yaitu sebesar 8,1 , Sedangkan BTE tertinggi terjadi pada campuran bahan bakar 0,80 L biosolar
+ 0,20 L minyak kelapa sawit pada putaran 2000-rpm yaitu sebesar 29,6 .
Gambar 4.49 Grafik BTE vs Putaran Mesin untuk beban 1,5 kg Pada pembebanan 1,5 kg, BTE terendah terjadi pada campuran bahan bakar 0,85
L biosolar + 0,15 L minyak kelapa sawit pada putaran 1400-rpm yaitu sebesar 10,3 , Sedangkan BTE tertinggi terjadi pada campuran bahan bakar 0,90 L
biosolar + 0,10 L minyak kelapa sawit pada putaran 2200-rpm yaitu sebesar 61 .
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.50 Grafik BTE vs Putaran Mesin untuk beban 2 kg Pada pembebanan 2 kg, BTE terendah terjadi pada campuran bahan bakar 0,85 L
biosolar + 0,15 L minyak kelapa sawit pada putaran 1400-rpm yaitu sebesar 11,2 , Sedangkan BTE tertinggi terjadi pada campuran bahan bakar 0,90 L biosolar
+ 0,10 L minyak kelapa sawit pada putaran 2000-rpm yaitu sebesar 38,7 .
4.3 Pengujian Emisi Gas Buang
Kategori