Pengaruh Laju Aliran Biogas Terhadap Performansi Mesin Genset Diesel Satu Silinder Dengan Menggunakan Bahan Bakar Solar + Biogas ( Dual Fuel )

BEBAN ( Watt )

PUTARAN ( RPM )

Tegangan ( Volt )

Arus (Ampere)

Daya ( Watt )

Volume BB (ml) volume BB rata-rata (ml) Daya rata-rata (Watt) Torsi ( N.m) ṁf (kg/jam) SFC (g/kW.h) 400 900

89,4 1,03 92,082 25,5

25,43 93,18 0,99 0,2502 2685,35

89,8 1,05 94,29 25,3 89,5 1,04 93,08 25,5 1000

113,4 1,18 133,81 32,5

32,56 134,71 1,29 0,3204 2378,41

113,1 1,19 134,59 32,6 113,3 1,19 134,83 32,6 1100

145 1,38 200,10 35,9

35,83 198,92 1,73 0,3526 1772,37

145,3 1,37 199,06 35,9 145,3 1,37 199,06 35,7 1200

171,6 1,5 257,40 37,6

37,46 255,39 2,03 0,3686 1443,33

171,1 1,49 254,94 37,5 171,7 1,51 259,27 37,3 1300

205 1,65 338,25 40,3

40,23 340,63 2,50 0,3959 1162,14

205,5 1,64 337,02 40,3 205,7 1,66 341,46 40,1 1400

235,8 1,78 419,72 43,8

43,7 420,97 2,87 0,4300 1021,47

236,6 1,8 425,88 43,7 237 1,76 417,12 43,6

800

1000

133,5 2,4 320,4 35,4

38,53 328,90 3,14 0,3791 1152,73

133,7 2,5 334,25 35,5 133,8 2,46 329,148 35,5 1100

157,5 2,7 425,25 44,7

44,56 423,14 3,68 0,4385 1036,24

158 2,65 418,7 44,4 156,6 2,69 421,254 44,6 1200

178,3 2,88 513,504 48,2

48,3 513,50 4,09 0,4753 925,55

178 2,87 510,86 48,4 203,6 2,9 590,44 48,3 1300

203,3 3,07 624,131 52,3

52,3 626,78 4,61 0,5146 821,07

203,8 3,08 627,704 52,3 203,5 3,1 630,85 52,4 1400

232,5 3,3 767,25 57,2

57,23 774,23 5,28 0,5631 727,36

233 3,33 775,89 57,3 232 3,35 777,2 57,2

400

900 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,47 348,754

1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,79 272,384

1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,75 247,525

1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,60 236,754

1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 5,72 220,453

800

1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 5,73 230,179

1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 6,38 199,031

1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 7,14 183,619

1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 8,05 169,576

( Watt ) ( RPM ) ( Volt ) (Ampere) ( Watt ) BB

( ml ) rata ( ml )

rata

(Watt) ( N.m)

ṁf

(kg/jam) (g/kW.h)

400

900

95,90 1,09 104,53 24,5

25,5 90,90 0,96 0,4159 4575,58

78,90 0,99 78,11 27,8

79,90 1,04 83,10 24,2

1000

116,10 1,20 139,32 30,5

27,5 139,00 1,33 0,4356 3133,81 114,60 1,21 138,67 26,6

115,10 1,19 136,97 26,6 1100

138,50 1,33 184,21 32,9

33,15 189,44 1,65 0,4912 2592,88 143,20 1,36 194,75 31,9

144,20 1,37 197,55 35,7 1200

173,20 1,50 259,80 37,6

38,9 255,94 2,04 0,5478 2140,25 169,20 1,49 252,11 405

171,70 1,51 259,27 37,3 1300

199,00 1,61 320,39 37

39,5 331,66 2,44 0,5537 1669,42 206,70 1,66 343,12 40,3

205,70 1,66 341,46 38

1400

231,50 1,75 405,13 43,8

45,4 405,14 2,76 0,6117 1509,94 230,20 1,76 405,15 45,7

800

900 102,70 2,15 220,81 27,5 26,5 237,07 2,52 0,4258 1795,93 109,20 2,20 240,24 28,7

1000

135,00 2,46 332,10 28,4

30,7 335,05 3,20 0,4671 1394,08 135,20 2,50 338,00 29,5

133,80 2,46 329,15 31,5 1100

151,20 2,62 396,14 35,7

35,5 406,25 3,53 0,5143 1266,02 155,40 2,68 416,47 34,4

156,60 2,69 421,25 35,6 1200

180,60 2,88 520,13 40,2

41 516,27 4,11 0,5684 1101,05 177,30 2,89 512,40 40,4

203,60 2,90 590,44 41,3 1300

200,10 3,05 610,31 45,3

45 631,94 4,64 0,6078 961,80 207,60 3,15 653,94 43,3

203,50 3,10 630,85 43,4 1400

229,60 3,29 755,38 50,2

49,6 757,19 5,17 0,6531 862,48 229,30 3,31 758,98 49,3

400

900 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,08 209,822

1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,58 200,342

1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,91 177,667

1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,31 159,315

1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,97 157,617

800

1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,55 186,837

1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,91 169,679

1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,50 153,524

1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 5,15 143,582

( Watt ) ( RPM ) ( Volt ) (Ampere) ( Watt ) ( ml )

( ml ) (Watt) ( N.m) (kg/jam) (g/kW.h)

400

900

86,2 1,03 88,786 22,2

23 77,55 0,82 0,5563 7173,69

76,2 0,88 67,056 22,6

79,9 1,04 83,096 24,2

1000

108 1,16 125,28 22,2

23,4 135,36 1,29 0,5603 4139,01

119,5 1,22 145,79 24,4

115,1 1,19 136,969 23,6 1100

139,4 1,33 185,402 27,2

26,2 196,38 1,71 0,5878 2993,22 149,4 1,39 207,666 25,7

144,2 1,37 197,554 25,7 1200

178 1,52 270,56 32,2

32,3 260,59 2,07 0,6478 2486,02 168,3 1,49 250,767 31,9

171,7 1,51 259,267 32,8 1300

203,4 1,64 333,576 38

38,2 316,19 2,32 0,7059 2232,48 190,6 1,57 299,242 38,6

205,7 1,66 341,462 38

1400

228,7 1,74 397,938 48,2

49,6 395,76 2,70 0,8181 2067,07

226,2 1,74 393,588 51

800

1000

130,2 2,46 316,386 24,9

25,7 329,20 3,15 0,5829 1770,62 136,9 2,5 342,25 25,5

133,8 2,46 329,148 26,7 1100

152,4 2,62 400,812 28

28,2 419,32 3,64 0,6075 1448,75 161,7 2,68 438,207 28,7

156,6 2,69 421,254 27,9 1200

183,4 2,88 533,694 35,8

36,5 521,39 4,15 0,6892 1321,77 176,8 2,89 509,184 37,10

203,6 2,9 590,44 36,6 1300

205,4 3,05 632,632 41,9

42,7 608,71 4,47 0,7502 1232,39 193,1 3,15 585,093 42,8

203,5 3,1 630,85 43,4 1400

227,7 3,29 742,302 45,1

47,2 704,33 4,81 0,7944 1127,95 225,1 3,31 738,328 49,3

400

900 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 0,69 156,869

1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,20 155,767

1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,65 148,465

1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,99 134,709

1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,22 123,360

800

1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,80 149,719

1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,42 143,656

1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,74 126,631

1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,02 116,333

400

900 82,20 0,96 78,91 17,30 16,5 82,10 0,87 0,6574 8006,82

82,00 1,04 85,28 17,00

1000

107,50 1,84 197,80 20,20

20,9 197,80 1,89 0,7577 2923,33 108,90 1,79 194,93 21,90

106,10 1,89 200,53 20,60 1100

138,40 1,33 184,07 24,20

25 184,07 1,60 0,6574 8006,82

136,80 1,29 176,47 26,10 140,00 1,37 191,80 24,70 1200

172,80 1,50 259,20 25,50

26,7 259,20 2,88 0,7577 2923,33 173,90 1,49 259,11 22,10

171,70 1,51 259,27 27,80 1300

199,00 1,62 322,38 31,00

31,9 322,38 2,37 0,6574 8006,82 197,30 1,58 311,73 32,70

200,70 1,66 333,16 32,00 1400

235,60 1,79 421,72 38,20

39,2 421,72 2,06 0,7577 2923,33 234,20 1,82 426,24 39,40

800

1000

135,30 2,49 336,90 24,90

25,5 336,90 4,25 0,8414 1576,51 134,80 2,52 339,70 24,90

135,80 2,46 334,07 26,70 1100

154,50 2,67 412,52 28,00

27,6 412,52 2,49 0,6820 2910,63 154,40 2,65 409,16 27,80

154,60 2,69 415,87 27,00 1200

183,40 2,91 533,69 35,20

35,2 533,69 4,25 0,8414 1576,51 183,60 2,92 536,11 37,10

183,20 2,90 531,28 34,60 1300

201,90 3,07 619,83 41,10

40,6 619,83 2,49 0,6820 2910,63 102,50 3,04 311,60 41,30

201,30 3,10 624,03 39,40 1400

234,50 3,33 780,89 43,00

43,6 780,89 4,25 0,8414 1576,51 235,00 3,31 777,85 44,20

400

900 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 0,8295 132,757

1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,2720 115,172

1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 0,8295 132,757

1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,2720 115,172

1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 0,8295 132,757

800

1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,2130 103,723

1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,2819 127,968

1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,2130 103,723

1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,2819 127,968

Lampiran 5. Hasil uji bom kalorimeter

Bahan Bakar Pengujian T1(0C) T2(0C) HHV (kJ/Kg)

LHV (kJ/Kg)

LHV

RATA-RATA (kJ/Kg)

Solar

1 24,85 25,69 41870,00 38630,00

39372,00

2 25,71 26,56 42400,00 39160,00

3 26,6 27,45 42400,00 39160,00

4 27,47 28,33 42930,00 39690,00

5 28,36 29,23 43460,00 40220,00

HHV = (T2– T1– Tkp) x Cv LHV = HHV - 3240

Dimana :

HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)

T1 = Temperatur air pendingin sebelum penyalaan (0C) T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (0C) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (53000 KJ/Kg0C) Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,05 0C) LHV = Nilai kalor bawah (kJ/kg)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1Waktu dan Tempat

Pengujian dilakukan di Kebun Percobaan Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Bukit Sentang, Kabupaten Langkat, Sumatera Utara

3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Mesin Genset Diesel Satu Silinder

Gambar 3.1 Mesin Genset Diesel Satu Silinder Spesifikasi Penggerak :

 Jenis : Motor Diesel Stasioner

 Pembakaran : Injeksi langsung (Direct Injection)  Sistem pendingin : Hooper

 Isapan Udara : Natural

 Jumlah Silinder : 1 buah

 Bore x Stroke (mm) : 102 x 105  Volume Langkah (cc) : 857  Putaran maksimum (rpm : 2400

 Kompresi : 17,8

Spesifikasi Generator :

 Jenis : Single Phase AC Generators

 Max Output : 3 Kw

 Rated speed : 1500 rpm

 Tegangan : 220 Volt

 Frekuensi : 50 Hz

 Arus listrik : 13 Ampere

 _{Cos ȹ} : 1

2. Tachometer digital

Untuk mengetahui besar putaran poros mesin per menit. Alat ini terdiri dari magnet yang ditempelkan pada roda gila dan sensor yang ditempelkan berdekatan dengan magnet tersebut.

3. Multimeter

Untuk mengetahui tegangan dan kuat arus yang terdapat pada rangkaian. Ketika mengukur kuat arus maka multi meter dihubungkan dengan raangkaian secara seri. Dan ketika mengukur tegangan maka multi meter dihubungkan dengan rangkaian secara pararel.

Gambar 3.3 Multimeter 4. Buret

Untuk mengukur konsumsi bahan bakar diesel yang dikonsumsi.

5. Kompresor

Berguna untuk menaikkan dan mengumpulkan biogas yang berasal dari reaktor

Gambar 3.4 Kompresor 6. Flow meter

Untuk mengukur laju aliran biogas yang melalui selang dan masuk ke intake manifold.

Gambar 3.5 Flow meter 7. Selang bertekanan

Untuk mengalirkan biogas ke intake manifold.

8. Keran

Untuk mengatur besarnya aliran biogas yang keluar dari tabung kompresor dan tabung yang telah diisi biogas.

9. Solenoid Valve

Untuk memutus supply bahan bakar solar secara otomatis seketika mesin dimatikan

Gambar 3.6 Solenoid Valve 10.Alat bantu perbengkelan,

Berupa: kunci pas, kunci ring, kunci choke, obeng, tang, palu, lem, klem, selotip dan isolasi.

Gambar 3.7 Alat Perbengkelan 11.Stop kontak

Berguna untuk memutus aliran listrik sehingga katup solenoid tertutup dan bahan bakar berhenti mengalir.

12.Bom Kalorimeter

Bom kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (O2 berlebih) pada suatu senyawa, bahan makanan, atau bahan bakar.

Gambar 3.8 Bom Kalorimeter 13.Stop watch

Untuk mengukur lama waktu pengujian

14.Heshbon Automative Opacity Smokemeter

Untuk mengukur kepekatan (opacity) dari gas buang kendaraan.

Gambar 3.10 Heshbon Automative Opacity Smokemeter Spesifikasi :

Model/Produk : Heshbon HD – 410 / Automative Opacity Smoke Meter

Metode Pengukuran : Metode light extinction Sumber Penerangan : Green LED (565nm)

Detector : Photodiode

Jangkauan pengukuran : 0,0 ~ 100 %

Resolusi : 0,1 %

Presisi : ± 1 %

Display of smoke density : 4 kali per detik Panjang x Diameter Selang : 1000 x 10 (mm)

Ukuran / Berat : 450 (P) x 200 (L) x 245 (T) (mm) / 7 kg

3.2.2 Bahan

Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan bakar solar produksi pertamina, dan biogas produksi PPKS.

3.3 Metode Pengumpulan Data

Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi:

a. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi serta alat ukur pada masing-masing pengujian.

b. Data sekunder, merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian bahan bakar solar dan biogas yang diperoleh dari Pusat Penelitaian Kelapa Sawit (PPKS).

3.4 Metode Pengolahan Data

Data yang diperoleh dari data primer dan data sekunder diolah ke dalam rumus empiris, kemudian data dari perhitungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik

3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian

Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1. Daya ( P )

2. Torsi ( T )

3. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc ) 4. Efisiensi thermal

5. Rasio udara- bahan bakar (AFR) 6. Nilai ekonomis

7. Emisi Gas Buang

Adapun prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar

2. Pengujian menggunakan bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min 3. Pengujian menggunakan bahan bakar solar + biogas 5 l/min 4. Pengujian menggunakan bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min

3.6 Skema Pengujian Performansi

Adapun skema pada pengujian performansi ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :

Gambar 3.11 Skema Pengujian performansi Keterangan Gambar :

1. Saringan Udara ( Air Filter ) 2. Flow Meter

3. Biogas 4. Solar

5. Tangki bahan bakar 6. Mesin

7. Generator

8. Instrumen Listrik 9. Multi meter 10.Udara

Pada gambar 3.11 dapat dilihat, udara masuk melalui saringan udara ( Air Filter ) dan biogas masuk melalui intake manifold setelah melalui flow meter terlebih dahulu, dan secara langsung bercampur dengan udara. Tegangan dan

kuat arus yang dihasilkan mesin kemudian diukur menggunakan multi meter, untuk mengetahui daya dan torsi yang dihasilkan oleh mesin.

3.7 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar

Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah

alat uji “Bom Kalorimeter”.

Peralatan yang digunakan meliputi :

 Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom

 Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji.

 Tabung gas oksigen.

 Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.

 Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.

 Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.

 Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.

 Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.

 Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.

 Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada dudukannya.

Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.

2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada pada penutup bom.

3. Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala, serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset.

4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan

berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai

rapat.

5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).

6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter. 8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus

listrik.

9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan pengaduk.

10.Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor. 11.Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.

12.Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.

13.Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.

14.Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.

15.Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima) menit dari penyalaan berlangsung.

16.Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.

17.Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.

3.8 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel

Tujuan pengujian ini untuk mendapatkan performansi mesin diesel serta komposisi emisi gas buang. Pengujian ini dilakukan dengan 6 variasi putaran yaitu 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 min-1.

Pengujian dapat dilakukan dengan langkah-langkah sebagai berikut: a. Pengujian dengan bahan bakar solar.

1. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar engkol dan memanaskan mesin selama 10 – 15 menit.

2. Mengatur kecepatan dengan menggeser tuas kecepatan hingga tachometer digitar menunjukkan putaran 900 min-1

3. Mengisi buret dengan bahan bakar solar

4. Menyalakan stopwatch dan menghitung waktu pengujian sampai 5 menit.

5. Mengukur tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter.

6. Mematikan mesin dengan cara memutar stop kontak dan menggeser tuas kecepatan ke titik 0

7. Mencatat bahan bakar yang habis selama pengujian. 8. Mengulang pengujian untuk variasi putaran berikutnya.

b. Pengujian dengan bahan bakar diesel + biogas

11. Menghubungkan selang biogas ke intake manifold yang telah dimodifikasi

12. Menghubungkan ujung selang yang lain ke flow meter dan ke kompresor yang telah berisi biogas.

13. Mengatur kecepatan dengan menggeser tuas kecepatan hingga tachometer digitar menunjukkan putaran 900 min-1

14. Mengatur laju aliran biogas dengan membuka keran secara perlahan-lahan, sehingga flow meter meunjukkan titik 2,5 l/min udara.

15. Mengisi bahan bakar solar ke dalam buret

16. Menyalakan stopwatch dan menghitung waktu pengujian sampai 5 menit.

17. Mengukur tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter 18. Mengukur konsumsi solar setelah 5 menit pengujian

19. Mengulangi pengujian untuk putaran berikutnya 20. Mengulangi pengujian untuk aliran biogas berikutnya.

Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi mesin diesel dengan bahan bakar solar murni, dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :

Gambar 3.12 Diagram alir pengujian performansi dengan bahan bakar solar murni

Bahan Bakar diisi ke buret

Putaran mesin : n rpm

Beban : p watt

selesai Validasi

Kesimpulan

 Mencatat tegangan

 Mencatat kuat arus

 Mengukur bahan bakar yang terpakai Tidak

Ya

Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda

Untuk prosedur pengujian performansi mesin diesel dengan bahan bakar solar murni + biogas, dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :

Gambar 3.13 Diagram alir pengujian performansi dengan bahan bakar solar murni + biogas

Mulai

Mengisi bahan bakar ke dalam buret

 Aliran biogas : y l/min

 Daya : p watt

Putaran : n menit-1

Waktu pengujian: 5 menit

Mengulang Pengujian dengan putaran, beban dan laju aliran yang berbeda

selesai Validasi

Kesimpulan

 Mencatat tegangan

 Mencatat kuat arus

 Mengukur solar yang terkonsumsi Tidak

Untuk prosedur pengujian emisi gas buang, dapat dilihat pada diagram alur dibawah ini :

Gambar 3.14 Diagram alir pengujian emisi gas buang Mulai

Selesai Kesimpulan

 Tekan tombol power yang ada di belakang alat

 Tunggu alat selesai melaksanakan proses pemanasan (warming up)

 Tekan tombol display sampai lampu

LED muncul di “%”

 Tekan Tombol “ Hold” untuk

merubah alat menjadi status “Peak Hold”

Pasang probe tester ke ujung knalpot mesin dan naikkan putaran mesin secara cepat pada putaran yang telah dibatasi

Mengulang pengujian dengan beban dan bahan bakar berbeda

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Daya

Besarnya daya yang dihasilkan oleh mesin menggunakan bahan bakar solar murni, solar murni + Biogas 2,5 l/min, solar murni + biogas 5 l/min dan solar murni + biogas 7,5 l/mindapat dihitung dari besar tegangan (volt) dan kuat arus (ampere) yang dihasilkan pada pembacaan multimeter. Besarnya daya yang dihasilkan oleh masing-masing jenis bahan bakar pada tiap kondisi pembebanan dan putaran mesin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:

dimana:

P = Daya Keluaran (watt) V = Tegangan (volt) I = Kuat arus (ampere)

4.1.1 Daya yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni

Perhitungan daya dibagi menjadi dua yaitu saat beban 400 Watt dan 800 Watt.

Untuk beban 400 Watt. N = 900 rpm

P = V x I = 89,6 x 1,04

= 93,184

Dengan cara perhitungan yang sama untuk variasi jenis bahan bakar, putaran mesin dan beban berikutnya, maka untuk perhitungan daya dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4.1 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Tegangan (volt)

Kuat Arus (Ampere)

Daya (Watt)

400

900 300 89,6 1,04 93,18

1000 300 113,2 1,19 134,70

1100 300 145,2 1,37 198,92

1200 300 171,4 1,49 255,38

1300 300 205,2 1,66 340,63

1400 300 236,5 1,78 420,97

Untuk beban 800 Watt. N = 900

P = V x I = 109,2 x 2,2 = 240,24

Dengan cara perhitungan yang sama untuk variasi jenis bahan bakar, putaran mesin dan beban berikutnya, maka untuk perhitungan daya dapat dilihat pada tabel berikut ini.

Tabel 4.2 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Tegangan (volt)

Kuat Arus (Ampere)

Daya (Watt)

400

900 300 109,2 2,2 240,24

1000 300 133,7 2,46 328,90

1100 300 157,3 2,69 423,13

1200 300 178,3 2,88 513,50

1300 300 203,5 3,08 626,78

1400 300 232,5 3,33 774,22

4.1.2 Daya yang dihasilkan menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 2,5 l/min

Perhitungan daya yang dihasilkan mesin menggunakan solar murni + Biogas 2,7 l/min sama seperti perhitungan sebelumnya. Perhitungan daya juga dibagi dua untuk beban 400 Watt dan 800 Watt.

Untuk beban 400 Watt N = 900

P = V x I = 87,4 x 1,04 = 90,896

Dengan cara yang sama untuk setiap variasi putaran dengan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min, pada beban 400 Watt, hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.3 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Tegangan (Volt)

Kuat Arus ( Ampere)

Daya (Watt)

400

900 300 87,4 1,04 90,89

1000 300 115,35 1,205 138,99

1100 300 140,85 1,345 189,44

1200 300 171,2 1,495 255,94

1300 300 202,85 1,635 331,66

1400 300 230,85 1,755 405,14

Untuk beban 800 Watt N = 900

P = V x I

= 108,25 x 2,19 = 237,07

Dengan cara yang sama untuk setiap variasi putaran dengan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min, pada beban 800 Watt, hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.4 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Tegangan (Volt)

Kuat Arus (Ampere)

Daya (Watt)

800

900 300 108,25 2,19 237,07

1000 300 135,1 2,48 335,05

1100 300 153,3 2,65 406,25

1200 300 178,95 2,885 516,27

1300 300 203,85 3,1 631,94

1400 300 229,45 3,3 757,19

4.1.3 Daya yang dihasilkan menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 5 l/min

Perhitungan daya yang dihasilkan mesin menggunakan solar murni + Biogas 5 l/min sama seperti perhitungan sebelumnya. Perhitungan daya juga dibagi dua untuk beban 400 Watt dan 800 Watt.

Untuk beban 400 Watt N = 900

P = V x I = 81,2 x 0,95 = 77,55

Dengan cara yang sama untuk setiap variasi putaran dengan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min, pada beban 400 Watt, hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.5 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Tegangan (Volt)

Kuat Arus (Ampere)

Daya (Watt)

400

900 300 81,2 0,95 77,55

1000 300 113,75 1,19 135,36

1100 300 144,4 1,36 196,38

1200 300 173,15 1,50 260,59

1300 300 197 1,60 316,19

1400 300 227,45 1,74 395,76

Untuk beban 800 Watt N = 900

P = V x I

= 108,25 x 2,19 = 237,07

Dengan cara yang sama untuk setiap variasi putaran dengan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada beban 800 Watt, hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.6 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Tegangan (Volt)

Kuat Arus (Ampere)

Daya (Watt)

800

900 300 110,45 2,23 246,86

1000 300 133,55 2,46 329,20

1100 300 157,05 2,67 419,32

1200 300 180,1 2,89 521,39

1300 300 199,25 3,05 608,71

1400 300 226,4 3,27 740,33

4.1.4 Daya yang dihasilkan menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 7,5 l/min

Perhitungan daya yang dihasilkan mesin menggunakan solar murni + Biogas 7,5 l/min sama seperti perhitungan sebelumnya. Perhitungan daya juga dibagi dua untuk beban 400 Watt dan 800 Watt.

Untuk beban 400 Watt N = 900

P = V x I = 82,1 x 1

= 82,1

Dengan cara yang sama untuk setiap variasi putaran dengan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, pada beban 400 Watt, hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.7 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Tegangan (Volt)

Kuat Arus (Ampere)

Daya (Watt)

400

900 300 82,1 1 82,10

1000 300 107,5 1,84 197,80

1100 300 138,4 1,33 184,07

1200 300 172,8 1,5 259,20

1300 300 199 1,62 322,38

1400 300 235,6 1,79 421,72

Untuk beban 800 Watt N = 900

P = V x I

= 108,25 x 2,19 = 237,07

Dengan cara yang sama untuk setiap variasi putaran dengan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, pada beban 800 Watt, hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.

Tabel 4.8 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Tegangan (Volt)

Kuat Arus (Ampere)

Daya (Watt)

800

900 300 106,5 2,2 234,30

1000 300 135,3 2,49 336,90

1100 300 154,5 2,67 412,52

1200 300 183,4 2,91 533,69

1300 300 201,9 3,07 619,83

1400 300 234,5 3,33 780,89

Dari seluruh data hasi pengujian, dapat kita simpulkan bahwa baik pada beban 400 Watt dan 800 Watt, rata - rata daya mesin meningkat setiap putaran meningkat. Untuk lebih lengkapnya, perbandingan harga daya dan putaran dapat kita lihat pada grafik berikut.

Berdasarkan hasil perhitungan daya untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan daya terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 5 l/min, yaitu sebesar 77, 55 Watt. Sedangkan daya tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 7,5 l/min yaitu sebesar 421,72 Watt.

Dari hasil perhitungan juga didapat bahwa secara rata – rata daya mesin cenderung menurun pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 5 l/min, sedangkan rata – rata daya mesin tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min.

Gambar 4.2 Grafik Daya (Watt) vs Putaran (rpm) tiap bahan bakar pada beban 800 Watt

Berdasarkan hasil perhitungan daya untuk setiap bahan bakar pada beban 800 Watt, didapatkan daya terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni, yaitu sebesar 240,24 Watt. Sedangkan daya tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 7,5 l/min yaitu sebesar 780,89 Watt.

Dari hasil perhitungan juga didapat bahwa secara rata – rata daya mesin cenderung menurun pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 5 l/min, sedangkan rata – rata daya tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + biogas dengan aliran 7,5 l/min.

4.2Torsi

Adapun rumus untuk menghitung besarnya torsi mesin dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran yaitu:

PB =

x

T

T =

dimana:

P = Daya keluaran(Watt) n = Putaran mesin (rpm) T = Torsi (Nm)

4.2.1 Torsi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni

Untuk beban 400 Watt n = 900 rpm

93,18 =

T = 0,99 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.9 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Daya (Watt)

Torsi (N.m)

400

900 600 93,18 0,99

1000 600 134,71 1,29

1100 600 198,92 1,73

1200 600 255,39 2,03

1300 600 340,63 2,50

1400 600 420,97 2,87

Untuk beban 800 Watt n = 900 rpm

P = 93,18 Watt

240,24 =

T = 2,55 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.10 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Daya (Watt)

Torsi (N.m)

800

900 600 240,24 2,55

1000 600 328,90 3,14

1100 600 423,14 3,68

1200 600 513,50 4,09

1300 600 626,78 4,61

1400 600 774,23 5,28

4.2.2 Torsi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 2,5 l/min

Untuk beban 400 Watt n = 900 rpm

P = 90,90 Watt

90,90 =

T = 0,96 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.11 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (rpm)

Durasi (second)

Daya (Watt)

Torsi (N.m)

400

900 600 90,90 0,96

1000 600 139,00 1,33

1100 600 189,44 1,65

1200 600 255,94 2,04

1300 600 331,66 2,44

1400 600 405,14 2,76

Untuk beban 800 Watt n = 900 rpm

P = 93,18 Watt

237,07 =

T = 2,52 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.12 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt

Beban (Watt)

Putaran (RPM)

Durasi (second)

Daya (Watt)

Torsi (N.m)

800

900 600 237,07 2,52

1000 600 335,05 3,20

1100 600 406,25 3,53

1200 600 516,27 4,11

1300 600 631,94 4,64

1400 600 757,19 5,17

4.2.3 Torsi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 5 l/min

Untuk beban 400 Watt n = 900 rpm

P = 77,55 Watt

77,55 =

T = 0,82 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini :

Tabel 4.13 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (rpm)

Durasi (second)

Daya (Watt)

Torsi (N.m)

400

900 600 77,55 0,82

1000 600 135,36 1,29

1100 600 196,38 1,71

1200 600 260,59 2,07

1300 600 316,19 2,32

1400 600 395,76 2,70

Untuk beban 800 Watt n = 900 rpm

P = 246,86 Watt

246,86 =

T = 2,62 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini.

Tabel 4.14 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt

Beban (Watt)

Putaran (rpm)

Durasi (second)

Daya (Watt)

Torsi (N.m)

800

900 600 246,86 2,62

1000 600 329,20 3,15

1100 600 419,32 3,64

1200 600 521,39 4,15

1300 600 608,71 4,47

1400 600 740,33 5,05

4.2.4 Torsi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 7,5 l/min

Untuk beban 400 Watt n = 900 rpm

P = 82,10 Watt

82,10 =

T = 0,87 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini :

Tabel 4.15 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt

Beban (Watt)

Putaran (rpm)

Durasi (second)

Daya (Watt)

Torsi (N.m)

400

900 600 82,10 0,87

1000 600 197,80 1,89

1100 600 184,07 1,60

1200 600 259,20 2,06

1300 600 322,38 2,37

1400 600 421,72 2,88

Untuk beban 800 Watt n = 900 rpm

P = 234,30 Watt

234,30 =

T = 2,49 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.16 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt

Beban (Watt)

Putaran (rpm)

Durasi (second)

Daya (Watt)

Torsi (N.m)

800

900 600 234,30 2,49

1000 600 336,90 3,22

1100 600 412,52 3,58

1200 600 533,69 4,25

1300 600 619,83 4,56

1400 600 780,89 5,33

Dari hasil perhitungan diatas, dapat kita lihat baik pada beban 400 Watt dan 800 Watt, rata – rata torsi mesin meningkat sejalan dengan putaran mesin. Untuk lebih lengkap nya, dapat kita lihat pada grafik perbandingan torsi vs putaran dibawah ini :

Berdasarkan hasil perhitungan torsi untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan torsi terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 5 l/min, yaitu sebesar 0,82 N.m. Sedangkan torsi tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 7,5 l/min yaitu sebesar 2,88 N.m.

Dari hasil perhitungan juga didapat bahwa secara rata – rata torsi mesin cenderung menurun pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 5 l/min, sedangkan rata – rata torsi tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni.

Gambar 4.4 Grafik Torsi (N.m) vs Putaran (rpm) pada beban 800 Watt Berdasarkan hasil perhitungan torsi untuk setiap bahan bakar pada beban 800 Watt, didapatkan torsi terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni, yaitu sebesar 2,55 N.m. Sedangkan torsi tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 7,5 l/min yaitu sebesar 5,33 N.m. Dari hasil perhitungan juga didapat bahwa rata – rata torsi mesin cenderung menurun pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni +

Biogas 5 l/min, sedangkan rata – rata torsi tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min.

4.3Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel consumption, sfc) dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran yaitu :

̇

dimana :

Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h)

̇ = laju aliran bahan bakar (g/jam)

Dimana besarnya laju aliran bahan bakar (mf) dihitung dengan persamaan berikut:

dimana:

= massa jenis bahan bakar (kg/m3) vf = Volume bahan bakar yang diuji (ml) tf = Waktu pengujian I(detik)

4.3.1 Perhitungan SFC menggunakan bahan bakar Solar murni

Untuk beban 400 Watt

N = 900

... (4.4)

=

x

3600

= 0,2502 kg/jam Maka :

SFC =

=

= 2685,35 g/kW.jam

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.17 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM)

Volume (ml)

Daya

(watt) (kg/jam)

SFC (g/kW.jam)

900 25,43 93,18 0,3041 2685,35

1000 32,56 134,71 0,3791 2378,41 1100 35,83 198,92 0,4385 1772,37 1200 37,46 255,39 0,4753 1443,33 1300 40,23 340,63 0,5146 1162,14 1400 43,7 420,97 0,5631 1021,47

Untuk Beban 800 Watt, N = 900

=

x

3600

= 0,3041 kg/jam Maka :

SFC =

=

= 1265,63 g/kW.jam

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.18 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar murni padavariasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM)

Volume (ml)

Daya

(watt) (kg/jam)

SFC (g/kW.jam) 900 25,43 93,18 0,3041 1265,63 1000 32,56 134,71 0,3791 1152,73 1100 35,83 198,92 0,4385 1036,24 1200 37,46 255,39 0,4753 925,55 1300 40,23 340,63 0,5146 821,07 1400 43,7 420,97 0,5631 727,36

4.3.2 Perhitungan SFC menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 2,5 l/min

Untuk beban 400 Watt N = 900 rpm

Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3

mf = mf biogas + mf solar

= + = ( 60 10 5 , 2 1 ,

1   6

x

3600 ) + (

300 10 5 , 25

820  6

x

3600 )

= 0,165 + 0,2509 = 0,4159 kg/jam Maka :

SFC =

B

P mf103

= 0909 , 0 10 4159 ,

0  3

= 4575,58g/kW.jam

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.19 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)

900 90,90 25,5 0,2509 0,165 0,4159 4575,58

1000 139,00 27,5 0,2706 0,165 0,4356 3133,81

1100 189,44 33,15 0,3262 0,165 0,4912 2592,88

1200 255,94 38,9 0,3828 0,165 0,5478 2140,25

1300 331,66 39,5 0,3887 0,165 0,5537 1669,42

1400 405,14 45,4 0,4467 0,165 0,6117 1509,94

Untuk beban 800 Watt.

N = 900 rpm

Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3

mf = mf biogas + mf solar

= + = ( 60 10 5 , 2 1 ,

1   6

x

3600 ) + (

300 10 5 , 26

820  6

x

3600 )

= 0,165 + 0,2509 = 0,4159 kg/jam

Maka :

SFC =

B

P mf103

= 2370 , 0 10 4159 ,

0  3

= 1795,93 g/kW.jam

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.20 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total

(kg/jam) SFC

900 237,07 26,5 0,2608 0,165 0,426 1795,93

1000 335,05 30,7 0,3021 0,165 0,467 1394,08

1100 406,25 35,5 0,3493 0,165 0,514 1266,02

1200 516,27 41 0,4034 0,165 0,568 1101,05

1300 631,94 45 0,4428 0,165 0,608 961,80

1400 757,19 49,6 0,4881 0,165 0,653 862,48

4.3.3 Perhitungan SFC menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 5 l/min

Untuk beban 400 Watt N = 900 rpm

Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3

mf = mf biogas + mf solar

= +

= (

60 10 5 1 ,

1   6

x

3600 ) + (

300 10 23 820  6

x

3600 )

= 0,33 + 0,2263 = 0,5563 kg/jam Maka :

SFC =

B

P mf103

=

2468 , 0

10 5563 ,

0  3

= 7173,69 g/kW.jam

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.21 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)

900 77,55 23 0,2263 0,33 0,5563 7173,69

1000 135,36 23,4 0,2303 0,33 0,5603 4139,01

1100 196,38 26,2 0,2578 0,33 0,5878 2993,22

1200 260,59 32,3 0,3178 0,33 0,6478 2486,02

1300 316,19 38,2 0,3759 0,33 0,7059 2232,48

1400 395,76 49,6 0,4881 0,33 0,8181 2067,07

Untuk beban 800 Watt. N = 900 rpm

Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3

mf = mf biogas + mf solar

= + = ( 60 10 5 1 ,

1   6

x

3600 ) + (

300 10 7 , 23

820  6

x

3600 )

= 0,33 + 0,2332 = 0,5632 kg/jam Maka :

SFC =

B

P mf103

= 2468 , 0 10 5632 ,

0  3

= 2281,49 g/kW.jam

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.22 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)

900 246,86 23,7 0,2332 0,33 0,5632 2281,49

1000 329,20 25,7 0,2529 0,33 0,5829 1770,62

1100 419,32 28,2 0,2775 0,33 0,6075 1448,75

1200 521,39 36,5 0,3592 0,33 0,6892 1321,77

1300 608,71 42,7 0,4202 0,33 0,7502 1232,39

4.3.4 Perhitungan SFC menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 7,5 l/min

Untuk beban 400 Watt N = 900 rpm

Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3

mf = mf biogas + mf solar

= + = ( 60 10 5 , 7 1 ,

1   6

x

3600 ) + (

300 10 5 , 16

820  6

x

3600 )

= 0,495 + 0,1624 = 0,6574 kg/jam Maka :

SFC =

B

P mf103

= 0821 , 0 10 6574 ,

0  3

= 8006,82 g/kW.jam

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.23 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)

900 82,10 16,5 0,1624 0,495 0,6574 8006,82

1000 197,80 20,9 0,2057 0,495 0,7007 3542,24

1100 184,07 25 0,2460 0,495 0,7410 4025,64

1200 259,20 26,7 0,2627 0,495 0,7577 2923,33

1300 322,38 31,9 0,3139 0,495 0,8089 2509,14

1400 421,72 39,2 0,3857 0,495 0,8807 2088,42

Untuk beban 800 Watt. N = 900 rpm

Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3

mf = mf biogas + mf solar

= + = ( 60 10 0075 , 0 1 ,

1   6

x

3600 ) + (

300 10 19 820  6

x

3600 )

= 0,495 + 0,1870 = 0,6820 kg/jam

SFC =

B

P mf103

= 2343 , 0 10 6820 ,

0  3

= 2910,63 g/kW.jam

Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.24 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)

900 234,30 19 0,1870 0,495 0,6820 2910,63

1000 336,90 25,5 0,2509 0,495 0,7459 2214,06

1100 412,52 27,6 0,2716 0,495 0,7666 1858,30

1200 533,69 35,2 0,3464 0,495 0,8414 1576,51

1300 619,83 40,6 0,3995 0,495 0,8945 1443,14

1400 780,89 43,6 0,4290 0,495 0,9240 1183,30

Dari hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dapat kita lihat, semakin tinggi beban yang harus diputar oleh mesin, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) mesin tersebut semakin tinggi pula. Untuk lebih lengkapnya, dapat kita lihat pada grafik perbandingan SFC vs Putaran dibawah ini :

Gambar 4.5 Grafik konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) vs Putaran pada beban 400 Watt

Berdasarkan hasil perhitungan SFC untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan konsumsi bahan bakar spesifik terendah (SFC) terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 1400 dengan menggunakan bahan bakar solar murni, yaitu sebesar 1021,47 g/kW.jam. Sedangkan konsumsi bahan bakar spesifik tertinggi didapat pada putaran 900 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 7,5 l/min yaitu sebesar 8006,82 g/kW.jam.

Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran maka, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) semakin rendah, tetapi semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin tinggi konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) nya.

Gambar 4.6 Grafik konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) vs Putaran pada beban 800 Watt

Berdasarkan hasil perhitungan SFC untuk setiap bahan bakar pada beban 800 Watt, didapatkan konsumsi bahan bakar spesifik terendah (SFC) terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 1400 dengan menggunakan bahan bakar solar murni, yaitu sebesar 727,36 g/kW.jam. Sedangkan konsumsi bahan bakar spesifik tertinggi didapat pada putaran 900 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 7,5 l/min yaitu sebesar 2910,63 g/kW.jam.

Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran maka, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) semakin rendah, tetapi semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin tinggi konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) nya.

4.4Efisiensi Thermal Brake

Efisiensi termal brake (brake thermal eficiency,b) merupakan perbandingan antara daya keluaran aktual terhadap laju panas rata–rata yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar.

Efisiensi thermal brake dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut :

_

dimana :

ηb

: efisiensi thermal brake PB : daya yang dihasilkan (kW)

LHV : nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg)

 : efisiensi pembakaran; diasumsikan 97%

4.4.1 Efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar murni

Untuk beban 400 Watt,

N = 900 RPM

PB = 0,0931 kW

LHV solar = 39372,00 kJ/kg = 0,2502 kg/jam

_

=

3600 = 0,0351 = 3,51 %

Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.25 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)

900 0.11 0,2502 39372,00 3,51

1000 0.23 0,3204 39372,00 3,96

1100 0.31 0,3526 39372,00 5,32

1200 0.41 0,3686 39372,00 6,53

1300 0.46 0,3959 39372,00 8,11

1400 0.69 0,4300 39372,00 9,23

Untuk beban 800 Watt,

N = 900 RPM

PB = 0,2402 kW

LHV solar = 39372,00 kJ/kg = 0,3041 kg/jam

_

=

3600 = 0,0745 = 7,45 %

Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.26 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)

900 240,24 0,3041 39372,00 7,45

1000 328,90 0,3791 39372,00 8,18

1100 423,14 0,4385 39372,00 9,10

1200 513,50 0,4753 39372,00 10,18

1300 626,78 0,5146 39372,00 11,48

1400 774,23 0,5631 39372,00 12,96

4.4.2 Efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min

Untuk beban 400 Watt,

N = 900 RPM

PB = 0,0909 kW

LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg

= 0,4159 kg/jam

_

=

3600 = 0,0139= 1,39 %

Tabel 4.27 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)

900 90,90 0,4159 58472,00 1,39

1000 139,00 0,4356 58472,00 2,03

1100 189,44 0,4912 58472,00 2,45

1200 255,94 0,5478 58472,00 2,97

1300 331,66 0,5537 58472,00 3,80

1400 405,14 0,6117 58472,00 4,20

Untuk beban 800 Watt,

N = 900 RPM

PB = 0,2370 kW

LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg

= 0,4258 kg/jam

_

=

3600 = 0,0353 3,53 %

Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.28 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)

900 237,07 0,4258 58472,00 3,53

1000 335,05 0,4671 58472,00 4,55

1100 406,25 0,5143 58472,00 5,01

1200 516,27 0,5684 58472,00 5,76

1300 631,94 0,6078 58472,00 6,60

1400 757,19 0,6531 58472,00 7,36

4.4.3 Efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min

Untuk beban 400 Watt,

N = 900 RPM

PB = 0,0775 kW

LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg

= 0,5563 kg/jam

_

=

Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.29 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)

900 77,55 0,5563 58472,00 0,88

1000 135,36 0,5603 58472,00 1,53

1100 196,38 0,5878 58472,00 2,12

1200 260,59 0,6478 58472,00 2,55

1300 316,19 0,7059 58472,00 2,84

1400 395,76 0,8181 58472,00 3,07

Untuk beban 800 Watt,

N = 900

PB = 0,2468 kW

LHV solar = 55877,80 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg

= 0,5632kg/jam

_

=

3600 = 0,0217 = 2,78 %

Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.30 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)

900 246,86 0,5632 58472,00 2,78

1000 329,20 0,5829 58472,00 3,58

1100 419,32 0,6075 58472,00 4,38

1200 521,39 0,6892 58472,00 4,80

1300 608,71 0,7502 58472,00 5,15

1400 704,33 0,7944 58472,00 5,63

4.4.4 Efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min

Untuk beban 400 Watt,

N = 900 RPM

PB = 0,0821 kW

LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg

= 0,6574 kg/jam

_

=

3600 = 0,0079= 0,79 %

Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.31 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)

900 82,10 0,6574 58472,00 0,79

1000 197,80 0,7007 58472,00 1,79

1100 184,07 0,7410 58472,00 1,58

1200 259,20 0,7577 58472,00 2,17

1300 322,38 0,8089 58472,00 2,53

1400 421,72 0,8807 58472,00 3,04

Untuk beban 800 Watt,

N = 900 RPM

PB = 0,2343kW

LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg=

= 0,6820 kg/jam

_

=

3600 = 0,0218 = 2,18 %

Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.32 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)

900 234,30 0,6820 58472,00 2,18

1000 336,90 0,7459 58472,00 2,87

1100 412,52 0,7666 58472,00 3,42

1200 533,69 0,8414 58472,00 4,03

1300 619,83 0,8945 58472,00 4,40

1400 780,89 0,9240 58472,00 5,36

Perbandingan harga Efisiensi thermal untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut :

Berdasarkan hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan efisiensi thermal terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, yaitu sebesar 0,79 %. Sedangkan efisiensi thermal tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni yaitu sebesar 9,23 %.

Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran, maka, efisiensi thermal dari mesin semakin tinggi pula, tetapi semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin rendah efisiensi thermal nya.

Gambar 4.8 Grafik efisiensi thermal vs putaran pada beban 800

Berdasarkan hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk setiap bahan bakar pada beban 800 Watt, didapatkan efisiensi thermal terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, yaitu sebesar 2,18 %. Sedangkan efisiensi thermal tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni yaitu sebesar 12,96 %.

Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran maka, efisiensi thermal mesin semakin tinggi pula, tetapi semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin rendah efisiensi thermal nya.

4.5Rasio Udara Bahan Bakar (AFR)

Rasio Udara Bahan Bakar (AFR)dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut

Dimana: massa udara di dalam silinder per siklus massa bahan bakar di dalam silinder per siklus

laju aliran udara didalam mesin laju aliran bahan bakar di dalam mesin

Pada perhitungan sebelumnya telah diketahui nilai untuk setiap variasi putaran, sehingga yang perlu di hitung berikutnya adalah dan yang dihitung menurut persamaan berikut:

Dimana: tekanan udara masuk silinder temperatur udara masuk silinder

konstanta udara

... (4.7)

4.5.1 Perhitungan AFR menggunakan bahan bakar Solar murni

Untuk beban 400 Watt Putaran 900 rpm ṁf = 0,1181 kg/jam

Vd = (π/4) B2 . S

= (π/4) (102 x 10 -3)2 (105 x 10 -3) = 85,75 x 10 -5 m3

_m3 Pi = 85 kPa

R = 0,287 kJ/kg.K Ti = 333 K

Maka:

Sehingga:

Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar solar dan variasi putaran mesin pada beban 400 Watt dan 800 Watt, maka hasil perhitungan AFR untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.33 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM )

(kg/jam)

̇

(kg/jam) AFR

900 0,00606 0,2502 0,0242

1000 0,00673 0,3204 0,0210

1100 0,00741 0,3526 0,0210

1200 0,00808 0,3686 0,0219

1300 0,00875 0,3959 0,0221

Untuk beban 800 Watt Putaran 900 rpm ṁf = 0,4159 kg/jam

Tabel 4.34 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM )

(kg/jam)

̇

(kg/jam) AFR

900 0,00606 0,4159 0,0199

1000 0,00673 0,4356 0,0178

1100 0,00741 0,4912 0,0169

1200 0,00808 0,5478 0,0170

1300 0,00875 0,5537 0,0170

4.5.2 Perhitungan AFR menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 2,5 l/min

Untuk beban 400 Watt Putaran 900 rpm ṁf = 0,4159 kg/jam

Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar solar dan variasi putaran mesin, maka hasil perhitungan AFR untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.35 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM )

(kg/jam)

̇

(kg/jam) AFR

900 0,00606 0,2502 0,0146

1000 0,00673 0,3204 0,0155

1100 0,00741 0,3526 0,0151

1200 0,00808 0,3686 0,0148

1300 0,00875 0,3959 0,0158

Untuk beban 800 Watt Putaran 900 rpm

Tabel 4.36 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM )

(kg/jam)

̇

(kg/jam) AFR

900 0,00606 0,4258 0,0142

1000 0,00673 0,4671 0,0144

1100 0,00741 0,5143 0,0144

1200 0,00808 0,5684 0,0142

1300 0,00875 0,6078 0,0144

1400 0,00943 0,6531 0,0144

4.5.3 Perhitungan AFR menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 5 l/min

Untuk beban 400 Watt Putaran 900 rpm ṁf = 0,5563 kg/jam

Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar solar dan variasi putaran mesin, maka hasil perhitungan AFR untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.37 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM )

(kg/jam)

̇

(kg/jam) AFR

900 0,00606 0,5563 0,0109

1000 0,00673 0,5603 0,0120

1100 0,00741 0,5878 0,0126

1200 0,00808 0,6478 0,0125

1300 0,00875 0,7059 0,0124

1400 0,00943 0,8181 0,0115

Untuk beban 800 Watt Putaran 900 rpm ṁf = 0,5632 kg/jam

Tabel 4.38 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM )

(kg/jam)

̇

(kg/jam) AFR

900 0,00606 0,5632 0,0108

1000 0,00673 0,5829 0,0116

1100 0,00741 0,6075 0,0122

1200 0,00808 0,6892 0,0117

1300 0,00875 0,7502 0,0117

1400 0,00943 0,7944 0,0119

4.5.4 Perhitungan AFR menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 7,5 l/min

Untuk beban 400 Watt Putaran 900 rpm ṁf = 0,6574 kg/jam

Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar solar dan variasi putaran mesin, maka hasil perhitungan AFR untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:

Tabel 4.39 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada beban tetap 400 Watt

Putaran (RPM )

(kg/jam)

̇

(kg/jam) AFR

900 0,00606 0,6574 0,0092

1000 0,00673 0,7007 0,0096

1100 0,00741 0,7410 0,0100

1200 0,00808 0,7577 0,0107

1300 0,00875 0,8089 0,0108

1400 0,00943 0,8807 0,0107

Untuk beban 800 Watt Putaran 900 rpm ṁf = 0,6820 kg/jam

Tabel 4.40 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada beban tetap 800 Watt

Putaran (RPM )

(kg/jam)

̇

(kg/jam) AFR

900 0,00606 0,6820 0,0089

1000 0,00673 0,7459 0,0090

1100 0,00741 0,7666 0,0097

1200 0,00808 0,8414 0,0096

1300 0,00875 0,8945 0,0098

1400 0,00943 0,9240 0,0102

Perbandingan harga Efisiensi thermal untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut

Gambar 4.9 Grafik perbandingan perhitungan rasio udara – bahan bakar vs putaran pada beban 400 Watt.

Berdasarkan hasil perhitungan rasio udara – bahan bakar (AFR) untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan nilai AFR terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, yaitu sebesar 0,0092. Sedangkan nilai AFR tertinggi didapat pada putaran 900 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni yaitu sebesar 0,0242.

Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran maka, nilai AFR semakin rendah, dan semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin rendah pula bilai AFR nya.

Gambar 4.10 Grafik perbandingan perhitungan rasio udara – bahan bakar (AFR) vs putaran pada beban 800 Watt.

Berdasarkan hasil perhitungan rasio udara – bahan bakar (AFR) untuk setiap bahan bakar pada beban 800 Watt, didapatkan nilai AFR terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, yaitu sebesar 0,0089. Sedangkan nilai AFR tertinggi didapat pada putaran 900 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni yaitu sebesar 0,0199.

Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran maka, nilai AFR semakin rendah, dan semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin rendah pula bilai AFR nya.

4.6Hasil Pembakaran

Pada pengujian ini juga dilakukan penelitian terhadap proses pembakaran yang terjadi di dalam ruang bakar saat menggunakan bahan bakar solar dan saat menggunakan campuran bahan bakar solar dan nusafuel. Dalam hal ini parameter yang diteliti adalah nozel. Nozel berfungsi mengabutkan bahan bakar sebelum masuk ruang bakar Kekabutan dari bahan bakar itu akan sangat berpengaruh terhadap proses pembakaran yang terjadi di ruang bakar. Semakin kabut bahan

bakar tersebut, maka pembakaran yang terjadi akan semakin sempurna dan efisiensi dari mesin tersebut akan semakin tinggi. Kita dapat melihat Kondisi awal nozel sebelum digunakan dalam pengujian pada gambar 4.11 dibawah ini :

Gambar 4.11 Kondisi nozzle awal sebelum pengujian

Dapat dilihat pada gambar, permukaan nozzle bersih dan tidak terdapat deposit ckarbon berupa kerak hitam yang menempel pada permukaan nozzle.

Gambar 4.12 Kondisi nozzle setelah diuji menggunakan bahan bakar solar murni

Kondisi nozzle setelah mesin diuji menggunakan bahan bakar solar murni menunujukkan permukaan nozzle ditutupi oleh kerak berwarna hitam yang cukup pekat, menandakan hasil pembakaran yang kurang sempurna.

Gambar 4.13 Kondisi Nozzle setelah diuji menggunakan bahan bakar solar murni + biogas dengan aliran 2,5 l/min

Dari gambar diatas, didapatkan kondisi nozzle setelah diuji menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min, juga permukaannya ditutupi oleh kerak dari sisa pembakaran yang cukup pekat, lebih pekat dari pada yang ada pada gambar 4.12. Artinya, pembakaran yang terjadi pada mesin yang menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min lebih tidak sempurna dibandingkan dengan mesin yang diuji menggunakan bahan bakar solar murni.

Gambar 4.14 Kondisi Nozzle setelah diuji menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min

Dari gambar diatas, didapatkan kondisi nozzle setelah diuji menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min, permukaannya juga ditutupi oleh kerak dari sisa pembakaran, dan lebih pekat daripada pengujian – pengujian sebelumnya. Artinya pembakaran saat menggunakan solar murni + biogas 5 l/min lebih tidak sempurna dibandingkan saat menggunakan bahan bakar solar murni dan solar murni + biogas 2,5 l/min.

= 0,2502 x 15.853,66

= Rp. 3967,08 tiap kg solar per jam

Dengan menggunakan rumus yang sama, maka nilai ekonomis bahan bakar solar pada beban 400 Watt dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 4.41 Hasil perhitungan nilai ekonomis untuk bahan bakan solar murni pada beban 400 Watt

Beban RPM ṁf (kg/jam)

Harga bahan bakar /kg (Rp)

Nilai ekonomis (Rp)

400

900 0,2502 15853,66 3967,080 1000 0,3204 15853,66 5079,360 1100 0,3526 15853,66 5589,480 1200 0,3686 15853,66 5843,760 1300 0,3959 15853,66 6275,880 1400 0,4300 15853,66 6817,200

Dengan menggunakan cara yang sama, maka nilai ekonomis bahan bakar solar pada beban 800 Watt dapat dilihat pada tabel berikut ini :

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Diagram P-V dan T-S siklus diesel ... 12

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 16

Gambar 2.3 Siklus aktual motor diesel 4 langkah ... 14

Gambar 2.4 Proses pembakaran mesin diesel ... 17

Gambar 3.1 Mesin genset diesel satu slilinder ... 24

Gambar 3.2 Tachometer Digital ... 25

Gambar 3.3 Multimeter ... 26

Gambar 3.4 Kompresor ... 27

Gambar 3.5 Flow meter... 27

Gambar 3.6 Solenoid Valve ... 28

Gambar 3.7 Alat perbengkelan ... 28

Gambar 3.8 Bom kalorimeter ... 29

Gambar 3.9 Stop Watch ... 29

Gambar 3.10 Heshbon automative opacity smokemeter... 30

Gambar 3.11 Skema Pengujian Performansi ... 32

Gambar 3.12 Diagram alir pengujian performansi dengan bahan bakar solar murni ... 36

Gambar 3.13 Diagram alir pengujian performansi dengan bahan bakar solar murni + biogas ... 37

Gambar 3.14 Diagram alir pengujian emisi gas buang ... 38

Gambar 4.1 Grafik Daya vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 43

Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 44

Gambar 4.3 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 53

Gambar 4.4 Grafik Torsi vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 54

Gambar 4.5 Grafik SFC vs Putaran Untuk Beban 400 Watt... 67

Gambar 4.6 Grafik SFC vs Putaran Untuk Beban 800 Watt... 68

Gambar 4.7 Grafik BTE (%) vs Putaran Untuk Beban 400 Watt ... 78

Gambar 4.8 Grafik BTE (%) vs Putaran Untuk Beban 800 Watt ... 79

Gambar 4.9 Grafik AFR vs Putaran (rpm) pada beban tetap 400 Watt ... 90

Gambar 4.10 Grafik AFR vs Putaran (rpm) pada beban tetap 400 Watt ... 91

Gambar 4.11 Kondisi awal nozel sebelum digunakan dalam pengujian ... 92

Gambar 4.12 Nozel yang telah digunakan dalam pengujian menggunakan bahan bakar solar murni ... 93

Gambar 4.13 Nozel yang telah digunakan dalam pengujian menggunakan bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min ... 93

Gambar 4.14 Nozel yang telah digunakan dalam pengujian menggunakan bahan bakar solar + biogas 5 l/min ... 94

Gambar 4.15 Nozel yang telah digunakan dalam pengujian menggunakan bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min ... 95

Gambar 6.16 Grafik perbandingan harga vs putaran pada beban 400 Watt .... 105

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi jenis gas dan jumlahnya pada satu unit gas bio ... 5

Tabel 2.2 Karakteristik Kotoran Sapi ... 6

Tabel 2.3 Sifat – Sifat biogas tiap %CH4 yang dikandungnya ... 9

Tabel 2.4 Spesifikasi minyak solar ... 16

Tabel 4.1 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt... 36

Tabel 4.2 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt... 37

Tabel 4.3 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt ... 38

Tabel 4.4 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt ... 39

Tabel 4.5 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt ... 40

Tabel 4.6 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt ... 41

Tabel 4.7 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt ... 42

Tabel 4.8 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt ... 42

Tabel 4.9 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt ... 46

Tabel 4.10 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt ... 47

Tabel 4.11 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 48

Tabel 4.12 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 49

Tabel 4.13 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 50

Tabel 4.14 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 51

Tabel 4.15 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 52

Tabel 4.16 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 53

Tabel 4.17 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 56

Tabel 4.18 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 57

Tabel 4.19 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 59

Tabel 4.20 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 60 Tabel 4.21 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min

pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 62 Tabel 4.22 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min

pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 63 Tabel 4.23 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min

pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 65 Tabel 4.24 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min

pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 66 Tabel 4.25 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar

solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 70 Tabel 4.26 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar

solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 71 Tabel 4.27 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar +

Biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt . 72 Tabel 4.28 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar +

Biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt . 73 Tabel 4.29 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar +

Biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt... 74 Tabel 4.30 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar +

Biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt... 75 Tabel 4.31 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar +

Biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt .. 76 Tabel 4.32 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar +

Biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt . 77 Tabel 4.33 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni pada

variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 82 Tabel 4.34 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni pada

variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 83 Tabel 4.35 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 84 Tabel 4.36 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 85 Tabel 4.37 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 86 Tabel 4.38 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 87 Tabel 4.39 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt ... 88 Tabel 4.40 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt ... 89 Tabel 4.41 Hasil perhitungan nilai ekonomis untuk bahan bakan solar murni pada beban 400 Watt ... 98 Tabel 4.42 Hasil perhitungan nilai ekonomis untuk bahan bakan solar murni pada beban 800 Watt ... 99 Tabel 4.43 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban 400 ... 101 Tabel 4.44 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban 800 ... 101

Tabel 4.45 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada beban 400 ... 102 Tabel 4.46 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada beban 800 ... 103 Tabel 4.47 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada beban 400 ... 104 Tabel 4.48 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada beban 800 ... 104 Tabel 4.49 Hasil uji emisi gas buang pada beban 400 Watt ... 107 Tabel 4.50 Hasil uji emisi gas buang pada beban 800 Watt ... 108

DAFTAR NOTASI

SIMBOL KETERANGAN SATUAN

PB Daya Keluaran Watt

CV Nilai kalor kJ/kg

Laju aliran massa udara kg/s

Laju aliran bahan bakar kg/jam

n Putaran mesin rpm

Effisiensi termal %

Sfc Konsumsi bahan bakar spesifik g/kW.jam

t Waktu pengujian yang ditentukan jam

Ʈ Torsi keluaran mesin N.m

massa jenis bahan bakar kg/m3

V Tegangan listrik Volt

I Arus Listrik Ampere

v Volume bahan bakar ml

d Diameter Silinder mm

S

Panjang Langkah mm

rc Rasio Kompresi

Vd Volume Silinder m3

Vc

Volume sisa di silinder m3

DAFTAR PUSTAKA

1. Arismunanadar, Wiranto. 2004. “Motor Diesel Putaran Tinggi”. Penerbit : Pradnya Paramita, Jakarta

2. Arismunandar, Wiranto. 1988. “Penggerak Mula Motor Bakar Torak”. Edisi kelima. Penerbit : ITB Bandung

3. “Buku Petunjuk Yanmar Motor Diesel Yanmar Seri TF (M)”. Penerbit : PT. Yanmar Diesel Indonesia.

4. Crouse, William. H. 1976 “Automotive Mechanics”, Seventh Edition-McGrawHill Book Company

5. Culp, Archie, W, 1991 .“Prinsip – Prinsip Konversi Energi”. Cetakan ketiga. Penerbit : Erlangga, Jarkarta. Hal. 44.

6. Heywod, Jhon, B. 1988. “Internal Combustion Engine Fundamentals”. McGraw Hill Book Company, New York

7. Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 Tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang

8. Pourmovahead, Ahmad. Opperman, Terrence. Lemke, Brenda. “Performance and Efficiency of a Biogas CHP System Utilizing a Stirling Engine”, Kettering University, Michigan

9. Pulkrabek, Willard W. 1997. “Engineering Fundamentals Of The Internal Combustion Engine”. Prentice Hall, New Jersey

10. Skrotzki, Bernad, D. Penerjemah Zulkifli Harahap. 1979. “Power Station

Engineering and Economy”. Mc Graw Hill Publishing Book Company

Ltd, New Delhi, hal 170

11. Svenskt Gastekniskt Center AB. 2012 “Basic Data On Biogas”. 2nd edition. Sweden

12. Tippayawong, N. Promwungkwa, 2011 A. Rerrkriangkrai, P. “Long Term Operation of a small biogas/diesel dual-fuel engine for on-farm electricity generation”. Chiang Mai University, Thailand

13. Y. A. Çengel and M. A. Boles. 2006. “Thermodynamics: An Engineering Approach”, 5th edition, McGraw-Hill