72
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Pengujian Performansi Mesin Bensin
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin potong rumput 4-langkah merk TAGAWA Tipe TGX-437 melalui unit
instrumentasi dan perlengkapan yang digunakan pada saat pengujian antara lain: •
Putaran rpm melalui tachometer. •
Perubahan angka yang terbaca pada timbangan gantung digital. •
Konsumsi bahan bakar .
4.1.1 Torsi
Berikut adalah data hasil pengujian torsi pada mesin otto dengan variasi bahan bakar gas LPG dan biogas.
Karena menggunakan rope brake dynamometer maka rumus yang digunakan untuk mengitung torsi adalah :
� = � − ���
2 Dimana :
T = Torsi Nm W = beban pengereman kg
D = diameter puli m S = perubahan beban kg
g = gaya gravitasi bumi ms
2
Karena beban pengereman dalam bentuk kg maka dikalikan dengan g untuk mendapatkan dalam satuan Newton.
73 Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar Biogas :
Beban = 0.6 kg, W = 0.6 kg x 9.81 ms
2
= 5.886 N Putaran = 4000 rpm
Diameter = 0.2 m S = 0.012 kg, W = 0.012 kg x 9.81 ms
2
= 0.11772 N τ =
5.886 − 0.11772�0.2
2 = 0,558066 Nm.
Dengan cara yang sama untuk setiap jenis pengujian, pada putaran dan beban yang bervariasi, maka hasil perhitungan torsi untuk
kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.1 Hasil pengujian torsi terhadap putaran dengan variasi bahan
bakar Gas LPG dan biogas
Jenis Bahan Bakar
D m W kg
N rpm
τ
Nm
LPG
0,2 0,6
4000 0,583205
5000 0,582199
6000 0,576166
7000 0,571138
8000 0,565105
0,2 4000
0,19105 5000
0,189039 6000
0,178983 7000
0,173956 8000
0,151834
Biogas
0,2 0,6
4000 0,558066
5000 0,554044
6000 0,553039
7000 0,550022
8000 0,548011
0,2 4000
0,189039 5000
0,188033 6000
0,17295
74
7000 0,176972
8000 0,168928
Gambar 4.1 Grafik Torsi vs putaran untuk beban 0,6 kg Berdasarkan hasil pengujian maka didapat pada pembebanan 0,6
kg gambar 4.1 torsi maksimum mesin untuk bahan bakar LPG diperoleh pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 0.583205 Nm. Sedangkan bahan
bakar biogas torsi maksimum diperoleh pada putaran 4000 rpm sebesar 0.55806 Nm.
Gambar 4.2 Grafik Torsi vs putaran untuk beban 0,2 kg
y = 8E-12x
3
- 8E-08x
2
+ 0,000x + 0,134
y = - 8E-12x
3
+ 7E-08x
2
- 0,000x + 0,986
0,545 0,55
0,555 0,56
0,565 0,57
0,575 0,58
0,585 0,59
2000 4000
6000 8000
10000
T o
rs i
N m
Putaran rpm
LPG Biogas
Poly. LPG Poly. Biogas
y = 3E-11x
3
- 3E-07x
2
+ 0,001x - 1,374 y = 6E-11x
3
- 6E-07x
2
+ 0,002x - 2,863
0,05 0,1
0,15 0,2
0,25
2000 4000
6000 8000
10000
T o
rs i
N m
Putaran rpm
LPG Biogas
Poly. LPG Poly. Biogas
75 Berdasarkan hasil pengujian maka didapat pada pembebanan 0,2
kg gambar 4.2 torsi maksimum mesin untuk bahan bakar LPG diperoleh pada putaran 4000 rpm yaitu sebesar 0,1915 Nm. Sedangkan bahan bakar
biogas torsi maksimum diperoleh pada putaran 4000 rpm sebesar 0,189039 Nm.
Besar kecilnya torsi dipengaruhi oleh putaran dan beban mesin. Semakin berat beban yang diberikan maka semakin besar pula torsi yang
dibutuhkan untuk mencapai kecepatan yang lebih tinggi. Ada beberapa cara untuk meningkatkan nilai torsi dari sebuah mesin yaitu dengan
memperbesar langkah piston atau dengan memperbesar volume ruang bakar, namun hal ini akan sangat mempengaruhi effisiensi bahan bakar,
konstruksi mesin tersebut
.
4.1.2 Brake Power
Berikut data hasil perhitungan brake power pada mesin otto dengan variasi bahan bakar LPG dan Biogas. Besarnya brake power yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian dapat dihitung dengan persamaan sebagai berikut :
�� = � � � − �� �
60 Dimana :
W = beban pengereman kg
S = perubahan beban kg
T = Torsi Nm
Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar Biogas : Beban
= 0.6 kg, W = 0.6 kg x 9.81 ms
2
= 5.886 N Putaran = 4000 rpm
Torsi =
0,558066 Nm
76 Beban penyeimbang = 0.012 kg, S = 0.012 kg x 9.81 ms
2
= 0.11772 N � =
3,145.886 − 0.11772�0.558066
60 = 233,8564 w = 0.2338564 Kw
Dengan cara yang sama untuk setiap jenis pengujian, pada putaran dan beban yang bervariasi, maka hasil perhitungan torsi untuk
kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini : Tabel 4.2 Hasil perhitungan brake power terhadap putaran dengan
variasi bahan bakar gas LPG dan biogas
Jenis Bahan Bakar
D m Wkg
N rpm
BP Watt
LPG
0,2 0,6
4000 244,3905
5000 304,9614
6000 362,1614
7000 418,8347
8000 473,6119
0,2 4000
80,05894 5000
99,02027 6000
112,5039 7000
127,5676 8000
127,2516
Biogas
0,2 0,6
4000 233,8564
5000 290,2137
6000 347,6244
7000 403,3496
8000 459,2855
0,2 4000
79,21622 5000
98,49357 6000
108,7116 7000
129,7798 8000
141,5779
77 Gambar 4.3 Grafik putaran vs brake power untuk beban 0,6 kg
Berdasarkan hasil pengujian maka didapat pada pembebanan 0,6 kg gambar 4.3 brake power maksimum mesin untuk bahan bakar
LPG diperoleh pada putaran 8000 rpm yaitu sebesar 0,
4736119
kw. Sedangkan bahan bakar biogas brake power maksimum diperoleh pada
putaran 8000 rpm sebesar 0,4592855 kw.
Gambar 4.4 Grafik putaran vs brake power untuk beban 0,2 kg Berdasarkan hasil pengujian maka didapat pada pembebanan
0,2 kg gambar 4.4 brake power maksimum mesin untuk bahan bakar
y = -2E-13x
4
+ 4E-09x
3
- 4E-05x
2
+ 0,222x - 235,9
y = 2E-13x
4
- 5E-09x
3
+ 4E-05x
2
- 0,105x + 235,9 50
100 150
200 250
300 350
400 450
500
2000 4000
6000 8000
10000
D a
y a
W a
tt
Putaran rpm
LPG Biogas
Poly. LPG Poly. Biogas
y = -1E-12x
4
+ 2E-08x
3
- 0,000x
2
+ 0,769x - 1032,
y = -2E-12x
4
+ 4E-08x
3
- 0,000x
2
+ 1,369x - 1887,
20 40
60 80
100 120
140 160
2000 4000
6000 8000
10000
D a
y a
W a
tt
Putaranrpm
LPG Biogas
Poly. LPG Poly. Biogas
78 LPG diperoleh pada putaran 8000 rpm yaitu sebesar 0,1272516 kw.
Sedangkan bahan bakar biogas brake power maksimum diperoleh pada putaran 8000 rpm sebesar 0,1415779 kw.
4.1.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik SFC
Konsumsi bahan bakar spesifik spesific fuel consumption, sfc dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat
dihitung menggunakan persamaan berikut :
��� = �̇
�
� 10
3
�
�
dimana : Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik gkW.h. �̇f = laju aliran bahan bakar kgjam
Untuk mencari �̇
�
rumus yang digunakan adalah sebagai berikut :
�̇
�
= ���� �� � 10
−3
�� �3600
dimana : sgf = spesific gravity �� = volume bahan bakar yang diuji ml
t
� =
waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume
uji s Dari literatur, nilai sgf untuk biogas 0,847 sedangkan untuk LPG
0,56. Maka untuk pengujjian bahan bakar menggunakan LPG beban 0,6 kg putaran 4000 rpm :
�̇
�
= 0,56
� �� � 10
−3
86 �3600
�̇
�
= 0,56
� 10 � 10
−3
86 �3600
= 0,2344 kgjam Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar, maka dapat dihitung
harga konsumsi bahan bakar spesifiknya Sfc.
��� = 0,2344
0,244395 ��� =
0,9592 grkwh
79 Dengan cara yang sama untuk setiap jenis pengujian, pada putaran dan
beban yang bervariasi, maka hasil perhitungan Sfc untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel dibawah ini :
Tabel 4.3 Hasil perhitungan SFC terhadap putaran dengan variasi bahan bakar gas LPG dan biogas
Jenis Bahan Bakar
D m Wkg
N rpm
t s Sfc
grkwh
LPG 0,2
0,6 4000
86
0,9592 5000
81
0,81613 6000
75
0,74221 7000
71
0,67794 8000
68
0,62598
0,2 4000
97
2,59603 5000
85
2,39523 6000
81
2,21227 7000
77
2,05239 8000
72
2,20037
Biogas 0,2
0,6 4000
88 1,48168
5000 84
1,2508 6000
79 1,11032
7000 72
1,04996 8000
70 0,94843
0,2 4000
110 3,49928
5000 87
3,55843 6000
82 3,42055
7000 79
2,97407 8000
74 2,91044
Konsumsi bahan bakar spesifik dipengaruhi oleh putaran mesin. Semakin tinggi putaran mesin maka konsumsi bahan bakar juga meningkat dan sebaliknya.
Hal ini disebabkan oleh peningkatan laju aliran bahan bakar. Ada kecenderungan besarnya Sfc juga dipengaruhi oleh nilai kalor bahan bakar semakin besar nilai
kalor bahan bakar maka Sfc semakin kecil dan sebaliknya. Perbandingan harga Sfc untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban
dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut :
80 Gambar 4.5 Grafik putaran vs sfc untuk beban 0,6 kg
Berdasarkan hasil perhitungan Sfc maka didapat, pada pembebanan 0,6 kg gambar 4.5, bahan bakar biogas memiliki Sfc yang lebih besar yaitu sebesar
1,2508 grkWh yang terjadi pada putaran 4000 rpm. Sedangkan untuk putaran yang sama unutk bahan bakar LPG memiliki Sfc sebesar 0,9592grkWh.
Gambar 4.6 Grafik putaran vs sfc untuk beban 0,2 kg Berdasarkan hasil perhitungan Sfc maka didapat, pada pembebanan 0,2 kg
gambar 4.6, bahan bakar biogas memiliki Sfc yang lebih besar yaitu sebesar 1,2508 grkWh yang terjadi pada putaran 4000 rpm. Sedangkan untuk putaran
yang sama unutk bahan bakar LPG memiliki Sfc sebesar 0,9592grkWh.
y = - 7E-11x
3
+ 6E-07x
2
- 0,002x + 5,588 y = 1E-10x
3
- 8E-07x
2
+ 0,002x - 0,370
0,2 0,4
0,6 0,8
1 1,2
1,4 1,6
2000 4000
6000 8000
10000
S fc
g r
kw h
Putaran rpm
LPG Biogas
Poly. LPG Poly. Biogas
y = - 3E-10x
3
+ 2E-06x
2
- 0,007x + 13,25 y = 3E-14x
4
- 8E-10x
3
+ 6E-06x
2
- 0,021x + 31,62
0,5 1
1,5 2
2,5 3
3,5 4
2000 4000
6000 8000
10000
S fc
g r
kw h
Putaran rpm
LPG Biogas
Poly. LPG Poly. Biogas
81
4.1.4 Efisiensi Thermal Brake ηb
Efisiensi termal brake brake thermal eficiency, ηb merupakan
perbandingan antara daya keluaran aktual terhadap laju panas rata rata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Efisiensi termal brake
dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : �
�
= �
�
�̇�� ��� 3600
Dimana : �� : Efisiensi termal brake
LHV : nilai kalor bawah bahan bakar kJkg Nilai kalor bawah bahan bakar dapat diperoleh dari sumber-sumber
literatur yang ada yang dapat dilihat dilampiran, untuk biogas nilai LHV = 18.000 kjkg sedangkan untuk LPG nilai LHV= 47.120,81 kjkg.
Untuk pengujian dengan menggunakan LPG, beban 0,6 kg, putaran 4000 rpm :
�
�
=
0,2443905 0,2334
�47.120,81
3600 = 0,07964x 100
= 7,999 Untuk pengujian bahan bakar LPG dengan variasi beban dan putaran
yang berbeda dapat dilihat dari tabel berikut : Tabel 4.4 efisiensi thermal brake
ηb pada beban 0,6 kg dan 0,2 kg bahan bakar LPG
Jenis Bahan Bakar
W kg N rpm
ηb
LPG 0,6
4000 7,964883
5000 9,361106
6000 10,29349
7000 11,26953
8000 12,20482
0,2 4000
2,942865 5000
3,189596 6000
3,453423 7000
3,722436 8000
3,472121
82 Gambar 4.7 Grafik Putaran vs efisiensi thermal bahan bakar LPG beban 0,6 kg
dan 0,2 kg Dari gambar 4.7 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan
bahan bakar LPG dan dibebani 0,6 kg, efisiensi termal brake mencapai 12,20482 pada putaran 8000 rpm.
Efisiensi Termal Brake ηb untuk pengujian dengan bahan bakar
biogas dengan variasi beban dan putaran dapat dilihat pada tabel 4.5 berikut:
Tabel 4.5 Efisiensi Termal Brake ηb pada beban 0,6 kg dan 0,2 kg bahan
bakar biogas Jenis Bahan
Bakar W kg
N rpm
ηb
Biogas 0,6
4000 13,4982
5000 15,9897
6000 18,013
7000 19,0484
8000 21,0875
0,2 4000
5,71546 5000
5,6205 6000
5,84707 7000
6,72486 8000
6,87188
y = -2E-14x
4
+ 6E-10x
3
- 6E-06x
2
+ 0,025x - 33,12
y = -2E-14x
4
+ 5E-10x
3
- 4E-06x
2
+ 0,013x - 15,57
2 4
6 8
10 12
14
2000 4000
6000 8000
10000
η b
Putaran rpm
beban 0,6 kg beban 0,2 kg
Poly. beban 0,6 kg Poly. beban 0,2 kg
83 Gambar 4.8 Grafik Putaran vs efisiensi thermal bahan bakar biogas beban 0,6 kg
dan 0,2 kg Dari gambar 4.8 dijelaskan bahwa pada saat mesin menggunakan
bahan bakar biogas dan dibebani 0,6 kg, efisiensi termal brakenya mencapai 21,087 pada putaran 8000 rpm.
Dari gambar 4.6 dan gambar 4,7 diperoleh perbandingan, yaitu: • Pada saat mesin dibebani 0,6 kg, efisiensi termal brake tertinggi terbesar
terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar biogas. Dari grafik diatas kita dapat mengetahui bahwa efisiensi thermal
brake kenaikannya berbanding lurus dengan daya.
y = 1E-13x
4
- 2E-09x
3
+ 2E-05x
2
- 0,068x + 97,14
y = -7E-14x
4
+ 2E-09x
3
- 1E-05x
2
+ 0,048x - 57,19
5 10
15 20
25
2000 4000
6000 8000
10000
η b
Putaran rpm
beban 0,6 beban 0,2
Poly. beban 0,6 Poly. beban 0,2
84
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
Kategori