Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
Gambar 4.11 Beban statis 25 kg Fit 1
Linear model Poly5: fx = p1x5 + p2x4 + p3x3 + p4x2 + p5x + p6
Coefficients: p1 = -1.236e-014
p2 = 1.238e-010 p3 = -4.843e-007
p4 = 0.0009206 p5 = -0.8394
p6 = 299 Goodness of fit:
SSE: 2.234e-023 R-square: 1
Adjusted R-square: NaN RMSE: NaN
Fit 2
Linear model Poly5: fx = p1x5 + p2x4 + p3x3 + p4x2 + p5x + p6
Coefficients: p1 = -1.557e-014
p2 = 1.504e-010 p3 = -5.635e-007
p4 = 0.001021 p5 = -0.8877
p6 = 303.7 Goodness of fit:
SSE: 4.297e-023 R-square: 1
Adjusted R-square: NaN RMSE: NaN
Dari gambar 4.10 dan 4.11 dapat dilihat bahwa Efisiensi volumetrik antara
biodiesel dan solar relatif sama,pengaruh penggunaan biodiesel terhadap efisiensi volumetrik relatif tidak ada, efisiensi volumetrik hanya dipengaruhi oleh kondisi
kerja dari motor diesel.Oleh karena itu ditinjau dari kondisi kerja dari motor diesel maka bahan bakar biodiesel B-03 sangat baik dibandingkan solar dan cocok
digunakan untuk bahan bakar sampan untuk nelayan melaut dan juga kendaraan roda empat bermesin diesel.
4.2.6 Efisiensi thermal brake
Efisiensi thermal brake brake thermal eficiency,
b
η merupakan perbandingan antara daya keluaran aktual terhadap laju panas rata–rata yang
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Efisiensi termal brake dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
b
η = LHV
m P
f B
. . 3600
b
η = Efisiensi termal brake LHV = nilai kalor pembakaran bahan bakar Jkg
Dalam pengujian ini diasumsikan gas buang yang keluar dari knalpot mesin uji masih mengandung uap air uap air yang terbentuk dari proses
pembakaran bahan bakar yang belum sempat mengalami kondensasi didalam silinder sebelum langkah buang terjadi sehingga kalor laten kondensasi uap air
tidak diperhitungkan sebagai nilai kalor pembakaran bahan bakar LHV, Low Heating Value. Hal ini berarti untuk mendapatkan nilai LHV, maka nilai kalor
bahan bakar yang telah diperoleh dari pengujian sebelumnya HHV, High Heating Value dengan menggunakan bom kalorimeter harus dikurangkan dengan
besarnya kalor laten kondensasi uap air yang terbentuk dari proses pembakaran. LHV = HHV – Qlc
Qlc = kalor laten kondensasi uap air.
Dengan mengasumsikan tekanan parsial yang terjadi pada knalpot mesin uji adalah sebesar 20 kNm
2
tekanan parsial yang umumnya terjadi pada knalpot motor bakar, maka dari tabel uap diperoleh besarnya kalor laten kondensasi uap
air yaitu sebesar 2400 kJkg [Lit.9 hal 12]. Bila diasumsikan pembakaran yang terjadi adalah pembakaran sempurna maka besarnya uap air yang terbentuk dari
pembakaran bahan bakar dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
Berat H dalam bahan bakar =
. .
Z Y
X
O H
C MR
H AR
y
x 100 dimana :
x,y, dan z = konstanta jumlah atom
AR H = Berat atom Hidrogen
Z Y
X
O H
C MR
= Berat molekul
Z Y
X
O H
C Massa air yang terbentuk = ½
x
y
x
berat H bahan bakar
x
massa bahan bakar
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
Pada tabel 2.2, diperoleh jenis dan persentase komposisi asam-asam lemak pembentuk metil ester berbahan baku minyak kelapa sawit. Berdasarkan reaksi
transesterifikasi gbr. 2.1, dengan mengubah masing-masing asam lemak tersebut kedalam bentuk metil esternya maka diperoleh jumlah kandungan hidrogen dan
persentase beratnya untuk tiap metil ester pembentuk biodiesel sehingga jumlah air yang terbentuk tiap satu satuan massa biodiesel dapat dihitung.
Total massa air yang terbentuk =
× ×
× ×
Σ bakar
bahan massa
lemak asam
ester dalammetil
H berat
y 2
1
Hasil perhitungan total massa air yang terbentuk dari pembakaran tiap satu kilogram 1 kg biodiesel pada proses pembakaran sempurna dapat dilihat pada
tabel 4.7 Tabel 4.7 Jumlah air yang terbentuk dari pembakaran tiap 1 kg biodiesel
Jenis asam lemak
dalam biodies
el Bentuk Dimethil Ester
Jum lah
Hid roge
n berat
Hidrog en
Jumlah H
2
O yang terbentuk
Lauric C12
1,83 CH
3
CH
2 10
COOCH
3
26 12,15
0,028905 kg
Myristic C14
1,90 CH
3
CH
2 12
COOCH
3
30
12,397
0,035331 kg
Palmitic C16 : 0
40,09 CH
3
CH
2 14
COOCH
3
34
12,593
0,858251 kg
Stearic C18 : 0
4,32 CH
3
CH
2 16
COOCH3 38
12,752
0,104668 kg
Dimethil Oleic
C18 : 1 41,13
CH
3
CH
2 7
CHCOOCH
3
CH
2 8
COOCH
3
40
11,235
0,924191 kg
Linoleic C18 : 2
10,73 CH
3
CH
2 4
CH=CHCH
2
CH=CHCH
2 7
COOCH
3
34
11,565
0,210957 kg
Total H
2
O yang terbentuk dari pembakaran 1 kg biodiesel 2,162303
kg
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
Dengan diperolehnya massa air yang terbentuk, maka dapat dihitung besarnya kalor laten kondensasi uap air dari proses pembaran tiap 1 kg.
Q
lc
= 2400 kjkg . 2,162303 = 5189,5272 jkg
Sehingga besarnya CV untuk biodiesel B100 dapat dihitung sebagai berikut :
CV = HHV
100 B
- Q
lc 100
B
= 37759,61224 Jkg – 5189,5272 Jkg = 32570,08504 Jkg
Harga CV untuk solar C
12
H
26
dihitung dengan cara yang sama :
berat H dalam solar=
26
12
. H
MRC ARH
y X100
= 100
1 .
26 12
. 12
1 .
26 X
+ = 15,29
Jumlah uap air yang terbentuk dari pembakaran tiap 1 kg solar :
kg kg
9877 ,
1 1
100 29
, 15
26 2
1 =
⋅ ⋅
⋅
Kalor laten kondensasi uap air dari pembakaran tiap 1 kg solar :
lc
q
solar
= 2400 kjkg .1,9877 kg = 4770,48 kj per 1 kg solar
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
Besarnya CV solar : CV
solar
= HHV
solar
- Q
lc solar
= 44797,54 Jkg – 4770,48 Jkg = 40027,06 Jkg
Sedangkan harga CV untuk bahan bakar yang merupakan campuran antara biodiesel B100 dengan solar dihitung dengan rumus pendekatan berikut :
CV
Bxx
= HHV
BXX
- { B.Q
lc 100
B
- S.Q
lc solar
}
Dimana : B = Persentase biodiesel dalam bahan bakar campuran
S = Persentase solar dalam bahan bakar campuran
Untuk B-03, B = 0,3 dan S = 0,7 CV
03 B
= HHV
03 B
- {0,3
lc
Q ⋅
100 B
+ 0,7
lc
Q ⋅
solar
} = 45.585,769 Jkg – {0,3
} 48
, 4770
7 ,
5272 ,
5189 kg
J kg
J ⋅
+ ⋅
= 40.689,575 Jkg
Setelah diperoleh harga CV untuk masing-masing bahan bakar maka dapat dihitung besarnya efisiensi termal brake
b
η . Untuk Biodiesel B10, beban 10 kg pada putaran 1000 rpm
b
η = 3600
575 ,
689 .
40 7742244
, 523
, ×
x = 0,05973435
Cara perhitungan yang sama dilakukan untuk menghitung efisiensi termal brake masing-masing bahan bakar pada tiap variasi beban dan putaran. Hasil
perhitungan efisiensi termal brake dapat dilihat pada tabel 4.8 berikut ini :
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
Tabel 4.8 Efisiensi thermal brake
b
η pada pengujian biodiesel B-03 dan solar .
Dengan Bahan Bakar Biodiesel B-03 Beban
kg Putaran
rpm Efisiensi thermal brake
10 1000
5,97
1400 16,19
1800
31,31
2200 27,56
2600 24,57
2800 20,67
25 1000
25,20
1400
44,20
1800
54,76
2200 54,13
2600 44,86
2800 39,37
Dengan Bahan Bakar Solar Beban
kg Putaran
rpm Efisiensi thermal brake
10 1000
29,20
1400 30,48
1800 30,33
2200
24,97
2600
24,97
2800 26,08
25 1000
69,58
1400 80,45
1800
76,48
2200
75,64
2600 67,89
2800 67,23
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
o Pada pembebanan 10 kg gambar 4.12, BTE terendah terjadi saat
menggunakan biodiesel B-03 pada putaran 1000 rpm yaitu 5,97 . Sedangkan BTE tertinggi terjadi saat menggunakan biodiesel B-03 pada
putaran 1800 rpm yaitu sebesar 31,31 . o
Pada pembebanan 25 kg gambar 4.13, BTE terendah terjadi saat menggunakan biodiesel B-03 pada putaran 1000 rpm yaitu 25,20 .
Sedangkan BTE tertinggi terjadi saat menggunakan Solar pada putaran 1800 rpm yaitu sebesar 80,45 .
Pada kondisi penambahan beban pada putaran poros konstan akan terjadi penambahan kandungan oksigen yang terikat pada biodiesel sebanding dengan
penambahan massa bahan bakar, hal ini akan menyebabkan semakin banyak bahan bakar yang terbakar dan daya efektif yang lebih besar, sehingga
meningkatkan efisiensi termal. Perbandingan harga BTE untuk masing-masing pengujian pada setiap
variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut
Gambar 4.12 Grafik BTE vs putaran untuk beban 10 kg
E ff
is ien
si T
erm al
B rak
e
Putaran rpm
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
Gambar 4.12 didapat dari persamaan :
Gambar 4.12 Beban statis 10 kg – Efisiensi Thermal Brake Fit 1
Linear model Poly5: fx = p1x5 + p2x4 + p3x3 + p4x2 + p5x + p6
Coefficients: p1 = -6.842e-014
p2 = 6.865e-010 p3 = -2.676e-006
p4 = 0.005027 p5 = -4.499
p6 = 1536 Goodness of fit:
SSE: 5.612e-022 R-square: 1
Adjusted R-square: NaN RMSE: NaN
Fit 2
Linear model Poly5: fx = p1x5 + p2x4 + p3x3 + p4x2 + p5x + p6
Coefficients: p1 = -2.687e-014
p2 = 2.652e-010 p3 = -1.009e-006
p4 = 0.001838 p5 = -1.6
p6 = 561.4 Goodness of fit:
SSE: 1.021e-022 R-square: 1
Adjusted R-square: NaN RMSE: NaN
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
Gambar 4.13 Grafik BTE vs Putaran untuk beban 25 kg
Gambar diatas didapat dari persamaan :
Gambar 4.13 Beban statis 25 kg Fit 1
Linear model Poly5: fx = p1x5 + p2x4 + p3x3 + p4x2 + p5x + p6
Coefficients: p1 = 4.593e-016
p2 = 4.492e-012 p3 = -4.785e-008
p4 = 0.0001079 p5 = -0.03987
p6 = 0.0249 Goodness of fit:
SSE: 4.076e-025 R-square: 1
Adjusted R-square: NaN RMSE: NaN
Fit 2
Linear model Poly5: fx = p1x5 + p2x4 + p3x3 + p4x2 + p5x + p6
Coefficients:
Putaran rpm E
ff is
ien si
T erm
al B
rak e
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
p1 = 5.517e-014 p2 = -5.426e-010
p3 = 2.086e-006 p4 = -0.003916
p5 = 3.582 p6 = -1196
Goodness of fit: SSE: 6.585e-022
R-square: 1 Adjusted R-square: NaN
RMSE: NaN
Dari gambar 4.12 dan 4.13 dapat dilihat bahwa Efisiensi termal dari biodiesel relatif lebih kecil dari efisiensi termal solar, hal ini dapat ditunjukka n
dengan lebih besarnya nilai kalor dari biodiesel dibandingkan dengan solar. Efisiensi Thermal Brake BTE dapat dihubungkan dengan konsumsi
bahan bakar spesifik Sfc. Dimana untuk efisiensi thermal brake yang tinggi menunjukkan Sfc yang rendah, begitu juga sebaliknya kalau efisiensi thermal
brake rendah maka menunjukkan sfc yang tinggi. Dengan kata lain bahan bakar biodiesel B-03 sangat baik digunakan pada kendaraan roda empat yang bermesin
diesel atau pun bahan bakar sampan untuk melaut,dan truk – truk pengangkat.
Aulia Fahmi Adha : Kajian Eksperimental Penggunaan Bahan Bakar Campuran Dimetil Ester Dan Solar B-03 Dengan Solar Terhadap Performansi Motor Diesel Dan Emisi Gas Buang, 2009.
4.3 Pengujian Emisi Gas Buang
