4,5
1800 0,1774
0,1713 0,1645
0,1634 0,1613
2000 0,2019
0,1940 0,1911
0,1854 0,1840
2200 0,2459
0,2258 0,2198
0,2160 0,2141
2400 0,2700
0,2534 0,2534
0,2484 0,2411
2600 0,3105
0,2888 0,2760
0,2729 0,2700
2800 0,3356
0,3312 0,3268
0,3105 0,3105
Dengan diperolehnya laju aliran udara dan laju aliran bahan bakar, maka dapat dihitung besarnya AFR.
AFR =
=
= 67,692 Dengan cara perhitungan yang sama untuk setiap pengujian maka
diperoleh nilai AFR yang ditampilkan pada tabel berikut ini :
Tabel 4.10 Hasil Pengujian AFR Bahan Bakar
BEBAN PUTARAN
MESIN
AFR
PERTADEX B5 BIJI
KARET B10 BIJI
KARET B15 BIJI
KARET B20 BIJI
KARET
3.5 Kg 1800
67,6920 64,7387
60,5465 56,4021
55,0207 2000
68,4258 66,1484
59,1077 52,7340
53,5153 2200
66,2628 69,9785
59,5841 54,6298
52,3055 2400
63,2904 67,6443
61,2229 51,0193
52,4770 2600
61,7184 66,7583
60,4800 51,0478
47,9702 2800
65,2911 63,9764
58,5935 49,2184
49,4662
Universitas Sumatera Utara
4.5 Kg 1800
62,6900 62,1663
58,9840 53,5820
51,3526 2000
66,7966 64,6336
58,2121 52,3434
50,1617 2200
68,3208 68,1207
57,0593 51,4953
47,5225 2400
67,4919 66,2914
56,9547 52,4006
48,0847 2600
61,7376 66,3679
59,1652 52,8865
48,2086 2800
62,7473 62,1662
54,3062 51,0668
44,9693
Pada pembebanan statis 3,5 kg, AFR tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan putaran 2200 rpm yaitu sebesar
69,9785, sedangkan AFR terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 2600 rpm yaitu sebesar
47,9702. Pada pembebanan statis 4,5 kg, AFR tertinggi diperoleh pada pengujian
mesin menggunakan Pertadex dengan putaran 2200 rpm yaitu sebesar 68,3208, sedangkan AFR terendah diperoleh pada pengujian mesin
menggunakan B20 biji karet dengan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 44,9693.
AFR tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 2200 rpm yaitu sebesar 69,9785,
sedangkan AFR terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 44,9693.
Perbandingan besarnya AFR untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi pembebanan statis dan putaran mesin dapat dilihat pada gambar berikut :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.4 Grafik AFR vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg
Gambar 4.5 Grafik AFR vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg
Universitas Sumatera Utara
Semakin tinggi laju aliran massa udara yang masuk ke dalam mesin, semakin tinggi pula AFR yang terjadi. Sebaliknya, semakin tinggi laju aliran
massa bahan bakar yang masuk ke dalam mesin, semakin rendah pula AFR yang terjadi. AFR menentukan kondisi campuran ideal pembakaran antara udara dan
bahan bakar sehingga mesin bisa beroperasi. Rentang normal AFR pada mesin berpenyalaan kompresi adalah 18-70, oleh karena itu AFR yang terjadi pada
pengujian masih berada di batas normal operasi mesin berpenyalaan kompresi.
4.2.3 Efisiensi Volumetris
Besarnya efisiensi volumetris dari setiap pengujian dapat dihitung dengan persamaan berikut ini :
Efisiensi volumetris η
v
=
Dimana : = Laju aliran massa udara kgjam
N = Putaran mesin rpm
�
a
= Densitas udara kgm
3
= 1,181 kgm
3
= Volume langkah torak m
3
= 0,00023 m
3
[berdasarkan spesifikasi mesin]
Pada pengujian menggunakan Pertadex dengan pembebanan statis 3,5 kg dan putaran mesin 1800 rpm diperoleh efisiensi volumetris mesin sebesar :
η
v
=
Universitas Sumatera Utara
=
= 0,790495 = 79,0495
Dengan cara perhitungan yang sama untuk masing-masing pengujian dengan setiap variasi pembebanan, putaran mesin dan bahan bakar maka diperoleh
nilai efisiensi volumetris mesin yang ditampilkan pada tabel berikut ini : Tabel 4.11 Data Efisiensi Volumetris Mesin
BEBAN PUTARAN
MESIN
EFISIENSI VOLUMETRIS
PERTADEX B5 BIJI
KARET B10 BIJI
KARET B15 BIJI
KARET B20 BIJI
KARET
3.5 Kg 1800
79,0495 72,5967
66,1435 59,6905
56,4640 2000
82,7602 76,9521
68,2405 59,5291
59,5291 2200
85,7957 85,7957
69,9565 62,0368
59,3973 2400
88,3258 85,9058
76,2263 61,7072
61,7072 2600
88,2328 85,9989
77,0642 63,6617
59,1939 2800
92,3012 88,1530
77,7822 65,3368
61,1886 4.5 Kg
1800 75,8228
72,5967 66,1435
59,6905 56,4640
2000 82,7602
76,9521 68,2405
59,5291 56,6253
2200 93,7154
85,7957 69,9565
62,0368 56,7572
2400 93,1654
85,9058 73,8065
66,5468 59,2871
2600 90,4667
90,4667 77,0642
68,1291 61,4278
2800 92,3012
90,2271 77,7822
69,4853 61,1886
Pada pembebanan statis 3,5 kg, efisiensi volumetris tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan putaran 2800 rpm
yaitu sebesar 92,3012 , sedangkan efisiensi volumetris terendah
Universitas Sumatera Utara
diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 56,4640 .
Pada pembebanan statis 4,5 kg, efisiensi volumetris tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan putaran 2200 rpm
yaitu sebesar 93,7154 , sedangkan efisiensi volumetris terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan
putaran 1800 rpm yaitu sebesar 56,4640 . Efisiensi
volumetris tertinggi
diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2200 rpm yaitu
sebesar 93,7154 , sedangkan efisiensi volumetris terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 1800 rpm di kedua
variasi pembebanan yaitu sebesar 56,4640 . Perbandingan besarnya efisiensi volumetris untuk masing-masing
pengujian pada setiap variasi pembebanan statis dan putaran mesin dapat dilihat pada gambar berikut :
Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putarn Mesin Beban 3,5 kg
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.7 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putarn Mesin Beban 4,5 kg Efisiensi volumetris berbanding lurus terhadap laju aliran massa udara,
dan berbanding terbalik terhadap putaran mesin, densitas udara, dan kapasitas mesin. Semakin tinggi laju aliran massa udara, maka semakin tinggi pula efisiensi
volumetris dari mesin tersebut. Dalam pengujian, densitas udara dan kapasitas mesin di uji dalam nilai yang sama, oleh karena itu perubahan putaran mesin dan
laju aliran massa udara lah yang memiliki pengaruh terhadap nilai efisiensi volumetris yang terjadi. Semakin tinggi putaran mesin dan laju aliran massa udara
akan berpengaruh terhadap efisiensi volumetris yang dihasilkan.
4.2.4 Daya Aktual
Daya aktual mesin P
Ba
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
P
Ba
= P
Bi
x η
v
x η
m
Dimana :
P
Bi
= Daya Ideal kW
η
v
= Efisiensi voumetris
η
m
= Efisiensi mekanis = 0,75 – 0,95 [untuk perhitungan ini
digunakan 0,75] Untuk pengujian menggunakan bahan bakar Pertadex dengan pembebanan
3,5 kg dan putaran 1800 rpm maka diperoleh daya aktual sebesar :
P
Ba
=
P
Bi
η
v
x η
m
= 0,9051 x 0,790495 x 0,75 = 0,5366 kW
Dengan cara perhitungan yang sama untuk setiap pengujian, maka diperoleh daya aktual mesin yang ditampilkan pada tabel berikut ini :
Tabel 4.12 Data Perhitungan Daya Aktual
BEBAN PUTARAN
MESIN
DAYA AKTUAL kW
PERTADEX B5 BIJI
KARET B10 BIJI
KARET B15 BIJI
KARET B20 BIJI
KARET
3.5 Kg 1800
0,5366 0,4312
0,3274 0,2617
0,2156 2000
0,6503 0,5442
0,3860 0,3087
0,2619 2200
0,7712 0,7564
0,4474 0,3753
0,3080 2400
0,9161 0,8586
0,5606 0,4305
0,3724 2600
1,0274 0,9663
0,6612 0,5072
0,4232 2800
1,1778 1,1054
0,7529 0,5893
0,4846
Universitas Sumatera Utara
4.5 Kg 1800
1,1260 0,9857
0,8138 0,7598
0,6149 2000
1,3785 1,2092
0,9437 0,8513
0,7030 2200
1,7495 1,5572
1,0883 0,9866
0,8535 2400
1,9325 1,7333
1,2665 1,1670
0,9838 2600
2,0699 1,9960
1,4484 1,3222
1,1670 2800
2,2946 2,1636
1,6256 1,4675
1,2788
Pada pembebanan statis 3,5 kg, daya aktual tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan putaran 2800 rpm yaitu
sebesar 1,1778 kW, sedangkan daya aktul terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 1800 rpm
yaitu sebesar 0,2156 kW. Pada pembebanan statis 4,5 kg, daya aktual tertinggi diperoleh pada
pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 2,2946 kW, sedangkan daya aktual terendah diperoleh pada
pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 0,6149 kW.
Daya aktual tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 2,2946
kW, sedangkan daya aktual terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm
yaitu sebesar 0,2156 kW. Perbandingan besarnya daya aktual untuk masing-masing pengujian pada
setiap variasi pembebanan statis dan putaran mesin dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Grafik Daya Aktual vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg
Gambar 4.9 Grafik Daya Aktual vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg
Universitas Sumatera Utara
Daya aktual yang terjadi pada mesin dipengaruhi oleh daya ideal dan efisiensi volumetris mesin. Semakin tinggi daya ideal dan efisiensi volumetris
maka daya aktual juga akan semakin tinggi. Grafik daya aktual yang terjadi tidak jauh berbeda dengan grafik daya ideal sebelumnya, dimana daya ideal dan daya
aktual tertinggi diperoleh pada penggunaan Pertadex yang disebabkan oleh torsi paling tinggi didapat pada pengujian Pertadex.
4.2.5 Efisiensi Thermal Aktual
Efisiensi termal aktual
η
Ba
yang terjadi pada masing-masing pengujian dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:
η
Ba
= η
m
Dimana :
P
Ba
= Daya aktual kW = Laju aliran massa bahan bakar kgjam
LHV = Nilai kalor bahan bakar kJkg
η
m
= Efisiensi mekanis 0,75 Untuk pengujian menggunakan bahan bakar Pertadex dengan pembebanan
3,5 kg dan putaran 1800 rpm maka diperoleh efisiensi termal aktual sebesar :
η
Ba
=
η
m
= 0,75
Universitas Sumatera Utara
= 0,149803 = 14,9803
Dengan cara perhitungan yang sama untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi bahan bakar, pembebanan statis, dan putaran mesin, dapat diketahui
besarnya efisiensi termal aktual yang ditunjukkan pada tabel berikut ini : Tabel 4.13 Data Efisiensi Termal Aktual Mesin
BEBAN PUTARAN
MESIN
EFISIENSI TERMAL AKTUAL
PERTADEX B5 BIJI
KARET B10 BIJI
KARET B15 BIJI
KARET B20 BIJI
KARET
3.5 Kg 1800
14,9803 13,1525
10,7500 9,6135
8,4029 2000
15,7737 14,3988
10,7944 9,5682
8,4757 2200
15,8860 17,2635
11,1836 10,5129
8,8758 2400
16,0488 17,3421
12,1124 10,3791
9,4985 2600
16,2193 17,7608
12,8858 10,9463
9,4968 2800
17,4592 17,6396
13,0784 11,0952
10,0728 4.5 Kg
1800 30,3480
28,8683 26,0319
26,5146 22,3661
2000 32,6439
31,2646 25,9865
26,1895 22,4149
2200 34,0188
34,5989 26,0508
26,0483 23,3860
2400 34,2284
34,3111 26,2919
26,7944 23,9346
2600 31,8794
34,6718 27,6125
27,6244 25,3597
2800 32,6901
32,7774 26,1713
26,9547 24,1645
Pada pembebanan statis 3,5 kg, efisiensi termal aktual tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan putaran 2600
rpm yaitu sebesar 17,7608, sedangkan efisiensi termal aktual terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan
putaran 1800 rpm yaitu sebesar 8,4029 .
Universitas Sumatera Utara
Pada pembebanan statis 4,5 kg, efisiensi termal aktual tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan putaran 2600
rpm yaitu sebesar 34,6718 , sedangkan efisiensi termal aktual terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan
putaran 1800 rpm yaitu sebesar 22,3661 . Efisiensi termal aktual tertinggi diperoleh pada pengujian mesin
menggunakan B5 biji karet dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2600 rpm yaitu sebesar 34,6718 , sedangkan efisiensi termal aktual terendah diperoleh pada
pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 8,4029 .
Perbandingan besarnya efisiensi termal aktual untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi pembebanan statis dan putaran mesin dapat dilihat
pada gambar berikut :
Gambar 4.10 Grafik Efisiensi Termal Aktual vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.11 Grafik Efisiensi Termal Aktual vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg Efisiensi termal aktual dipengaruhi oleh daya aktual, laju aliran massa
bahan bakar dan nilai kalor bahan bakar. Semakin rendah nilai kalor bahan bakar yang diuji, maka semakin tinggi pula efisiensi termal aktual yang terjadi pada
mesin. Laju aliran bahan bakar juga mempengaruhi efisiensi termal aktual yang terjadi pada mesin, semakin tinggi laju aliran massa bahan bakar, semakin rendah
efisiensi termal aktual mesin.
4.2.6 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik SFC
Besarnya konsumsi bahan bakar spesifik untuk setiap pengujian dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini :
S
FC
=
Dimana : = Laju aliran massa bahan bakar kgjam
P
Ba
= Daya aktual kW
Universitas Sumatera Utara
Untuk pengujian menggunakan bahan bakar Pertadex dengan pembebanan 3,5 kg dan putaran 1800 rpm maka diperoleh S
FC
sebesar :
S
FC
=
=
= 319,1946 grkWh Dengan cara perhitungan yang sama untuk masing-masing pengujian pada
setiap variasi bahan bakar, pembebanan statis, dan putaran mesin, dapat diketahui besarnya SFC yang ditunjukkan pada tabel berikut ini :
Tabel 4.14 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
BEBAN PUTARAN
MESIN
SFC grkWh
PERTADEX B5 BIJI
KARET B10 BIJI
KARET B15 BIJI
KARET B20 BIJI
KARET
3.5 Kg 1800
319,1946 381,4353
489,4150 593,1676
698,1436 2000
303,1407 348,4194
487,4027 595,9767
692,1471 2200
300,9962 290,6026
470,4380 542,4210
660,9461 2400
297,9432 289,2858
434,3660 549,4124
617,6120 2600
294,8116 282,4662
408,2944 520,9456
617,7240 2800
273,8749 284,4065
402,2832 513,9523
582,4022 4.5 Kg
1800 157,5604
173,7832 202,1067
215,0666 262,2896
2000 146,4785
160,4634 202,4596
217,7363 261,7189
2200 140,5588
144,9994 201,9599
218,9166 250,8507
2400 139,6979
146,2154 200,1075
212,8213 245,1009
2600 149,9915
144,6946 190,5374
206,4267 231,3275
2800 146,2719
153,0572 201,0301
211,5556 242,7697
Universitas Sumatera Utara
Pada pembebanan statis 3,5 kg, SFC tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 1800 rpm yaitu sebesar
698,1436 grkWh, sedangkan SFC terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan putaran 2800 rpm yaitu sebesar
273,8749 grkWh. Pada pembebanan statis 4,5 kg, SFC tertinggi diperoleh pada pengujian
mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 262,2896 grkWh, sedangkan SFC terendah diperoleh pada pengujian
mesin menggunakan Pertadex dengan putaran 2400 rpm yaitu sebesar 139,6979 grkWh.
SFC tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 698,1436 grkWh,
sedangkan SFC terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2400 rpm yaitu sebesar 139,6979 grkWh.
Perbandingan besarnya konsumsi bahan bakar spesifik SFC untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi pembebanan statis dan putaran
mesin dapat dilihat pada gambar berikut :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.12 Grafik SFC Aktual vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg
Gambar 4.13 Grafik SFC Aktual vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg
Universitas Sumatera Utara
Konsumsi bahan bakar spesifik dipengaruhi oleh laju aliran massa bahan bakar dan daya aktual mesin. Seiring bertambahnya putaran mesin, laju aliran
massa bahan bakar akan meningkat dan daya aktual yang dihasilkan pun meningkat sehingga berpengaruh terhadap konsumsi spesifik bahan bakar.
Semakin tinggi laju aliran massa bahan bakar semakin tinggi pula konsumsi spesifik bahan bakar, namun semakin tinggi daya aktual mesin, semakin rendah
konsumsi spesifik bahan bakar
4.2.7 Heat Loss Exhaust
Besarnya heat loss exhaust yang terjadi pada mesin untuk setiap pengujian dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini :
Heat loss exhaust =
Dimana : = Laju aliran msssa udara kgjam
= Laju aliran massa bahan bakar kgjam Te
= Temperatur gas buang
o
C Ta
= Temperatur ambien
o
C LHV = Nilai kalor bahan bakar kJkg
Untuk pengujian menggunakan bahan bakar Pertadex dengan pembebanan 3,5 kg dan putaran 1800 rpm maka diperoleh heat loss exhaust sebesar :
Heat loss exhaust =
Universitas Sumatera Utara
=
=
7,8293 Dengan cara perhitungan yang sama untuk masing-masing pengujian dapat
diketahui besarnya heat loss exhaust yang ditunjukkan pada tabel berikut ini : Tabel 4.15 Persentase Heat Loss
BEBAN PUTARAN
MESIN
HEAT LOSS EXHAUST
PERTADEX B5 BIJI
KARET B10 BIJI
KARET B15 BIJI
KARET B20 BIJI
KARET
3.5 Kg 1800
7,8293 9,0182
7,5498 6,3051
6,3995 2000
9,3131 10,6683
8,6926 6,9415
7,3888 2200
10,3785 13,5676
10,0938 8,8139
7,8132 2400
11,2147 16,5828
13,0744 8,7897
9,9903 2600
13,3661 17,8023
14,2769 10,3277
10,1220 2800
15,4936 19,7643
16,3879 11,4503
12,4915 4.5 Kg
1800 7,7978
9,8523 7,9421
6,4713 6,4553
2000 9,0945
11,6838 9,1496
6,8910 7,3575
2200 12,0683
13,8864 10,2557
7,8446 7,5248
2400 13,9277
16,2557 12,1430
9,0933 9,1295
2600 13,9847
18,4271 13,9713
10,2609 11,6269
2800 16,1097
19,2403 14,0643
11,9321 12,7109
Pada pembebanan statis 3,5 kg, heat loss exhaust tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan putaran 2800 rpm
yaitu sebesar 19,7643 , sedangkan heat loss exhaust terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B15 biji karet dengan putaran 1800
rpm yaitu sebesar 6,3051 .
Universitas Sumatera Utara
Pada pembebanan statis 4,5 kg, heat loss exhaust tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan putaran 2800 rpm
yaitu sebesar 19,2403 , sedangkan heat loss exhaust terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 1800
rpm yaitu sebesar 6,4553 . Heat loss exhaust tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan
B5 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 19,7643 , sedangkan Heat loss exhaust terendah diperoleh pada pengujian mesin
menggunakan B15 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 6,3051 .
Perbandingan persentase heat loss exhaust untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi pembebanan statis dan putaran mesin dapat dilihat
pada gambar berikut :
Gambar 4.14 Grafik Heat Loss vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.15 Grafik Heat Loss vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg
4.3 Emisi Gas Buang
