Studi Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja Kompor Bioetanol Gel dengan Membuat Variasi Tempat Pembakaran (Burner) dan Diameter Lubang Udara
(2)
Lampiran Perhitungan Unjuk Kerja kompor
I. Tempat pembakaran (burner) Variasi Kedua 1. Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm )Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm), dapat dihitung dengan persamaan (3.1)
berikut:
f
cm= f
ci- f
cf(gram)
Dimana :
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
f ci = Massa bahan bakar sebelum digunakan (gram)
f cf = Massa bahan bakar setelah digunakan/sisa (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : f ci = 50 gram
f cf = 29 gram , maka :
f
cm= f
ci- f
cf(gram)
= 50 – 29 gram = 21 gram
2. Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama tahap uji (∆ cc)
Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap uji (∆ cc), dapat dihitung dengan persamaan (3.2) berikut :
∆
c
c= c
c– k
Dimana :
∆ cc = Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama
tahap uji (gram)
cc = Massa sisa pembakaran bahan bakar (gram)
k =Massa tempat pembakaran (burner) (gram)
(3)
K = 12 gram, maka :
∆
c
c= 14
– 12 gram
= 2 gram
3. Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd)
Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd), dapat dihitung dengan persamaan
(3.3) berikut :
Dimana :
fcd = Bahan bakar setara yang dikonsumsi (gram)
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
m = Kadar air bahan bakar (%)
∆ cc = Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakara
nselama tahap uji (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : fcm = 21 gram
m = 7,33 % ∆ cc = 2 gram, maka :
fcd = 21 gram (1-(1,12*7,33/100)) – 1,5*2 gram
= 23,2759gram
4. Air yang menguap (wcv)
Air yang menguap (wcv), dapat dihitung dengan persamaan (3.4) berikut :
Dimana :
w cv = Air yang menguap (gram)
Pcf = Massa Bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : Pcf = 901 gram
Pci = 958 gram, maka :
w cv = 958-901 (gram) cf ci
cv
P
P
w
=
−
(
)
(
)
ccm
cd f 1 1.12 m 1.5 Δc
(4)
= 57 gram
5. Air yang tersisa di akhir uji (wcr)
Air yang tersisa di akhir uji (wcr), dapat dihitung dengan persamaan (2.9)
berikut :
Dimana :
wcr = Air yang tersisa di akhir uji (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa kering Bejana kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : Pcf = 901 gram
P = 558 gram, maka : wcr = 901-558 (gram)
= 343 gram
6. Durasi fase (∆ tc)
Durasi fase (∆ tc), dapat dihitung dengan persamaan (3.6) berikut :
∆
t
c= t
cf- t
ciDimana :
∆ tc = Durasi fase (menit)
t
cf = Waktu di akhir tes (menit)t
ci = Waktu di awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh :
t
cf = 0:12:00.7t
ci = 0:05:31.2, maka :∆ tc = 0:12:00.7– 0:05:31.2
P
P
w
cr=
cf−
(5)
= 6 menit, 29,48 detik
≈6,5 �����
7. Efisiensi termal (hc)
Efesiensi termal (hc), dapat dihitung dengan persamaan (3.7) berikut :
Dimana :
hc = Efisiensi termal
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram) Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC)
T ci = Suhu awal air (ºC)
wcv = Air yang menguap (gram)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : Pci = 958 gram
P = 558 gram Tcf = 94 ºC
T ci = 25 ºC
wcv = 57 gram
f cd = 23,2759gram
LHV = 3992,875 (cal/g) = 16.717,36905 kJ/kg, maka:
ℎ� =4,186 (958 − 558) (94−25) + 2260 (57) 23,2759∗3992,875 cal/g
ℎ� =
4,186��
�� (0,4 ��)(69°�) + 2260��
�� (0,057 ��) 0,0232759 kg∗16.717,36905 kJ/kg
ℎ� =244,3536 389,1118
ℎ� = 0,62798
8. Laju pembakaran (
r
cb)(
)
(
)
(
)
HV L f w 2260 T T P P 4,186 h cd cv ci cf ci c ∗ ∗ + − ∗ − ∗ =(6)
Laju pembakaran (
r
cb), dapat dihitung dengan persamaan (3.8 ) berikut :Dimana :
r
cb=
Laju pembakaran ( gram/min)f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : f cd = 16,2759 gram
t
cf = 0:12:00.7t
ci = 0:05:31.2, maka :��� =
16,2759 ���� 6,5 �����
��� = 2,5039 ����/�����
9. Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc)
Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc), dapat dihitung dengan persamaan (3.9)
berikut :
Dimana :
SCc = Konsumsi bahan bakar spesifik ((gram) bahan bakar / (gram) air)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : f cd = 16,2759 gram
Pcf = 901 gram
P = 558 gram, maka : cf
ci cd cb
t
t
f
r
−
=
P P
f SC
cf cd c
− =
(7)
SC� =16,2759 ���� 343 ����
SC� = 0,04745 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
10.Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (SC T h)
Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (SC T h), dapat dihitung dengan persamaan
(3.10) berikut :
Dimana ;
SC T h = Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi ((gram) bahan bakar / (gram) air)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram) Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC)
T ci = Suhu awal air (ºC)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : f cd = 16,2759 gram
Pcf = 901 gram
P = 558 gram Tcf = 94 ºC
T ci = 25 ºC, maka :
SCT
ℎ =
16,2759 ���� 343 ���� ∗
75 69 SCTℎ = 0,04745∗1,0869 SCT
ℎ = 0,05157 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
11.Daya api (Firepower) (FPc)
Daya api (Firepower) (FPc), dapat dihitung dengan persamaan (3.11) berikut :
Dimana :
FPc = Daya api (Firepower) (W)
(
ci cf)
cd c t t 60 LHV f FP − ∗∗ = ci cf cf cd c T T T P P f SC − ∗ − = 75
(8)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (MJ/kg)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kedua, diperoleh : f cd = 16,2759 (gram)
LHV = 16.814,730 (kJ/kg)
t
cf = 0:12:00.7t
ci = 0:05:31.2, maka :FP� =0,0162759 �� ∗16.814,730 ��/�� 60∗6,5
FP� =273,674864 �� 390 FP� = 0,7017 �� FP� = 701,7 ����
II. Tempat pembakaran (burner) Variasi Ketiga 1. Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm )
Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm), dapat dihitung dengan persamaan (3.1)
berikut:
f
cm= f
ci- f
cf(gram)
Dimana :
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
f ci = Massa bahan bakar sebelum digunakan (gram)
f cf = Massa bahan bakar setelah digunakan/sisa (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : f ci = 50 gram
(9)
f
cm= f
ci- f
cfgram
= 50 – 32 gram = 18 gram
2. Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama tahap uji (∆ cc)
Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap uji (∆ cc), dapat dihitung dengan persamaan (3.2) berikut :
∆
c
c= c
c– k
Dimana :
∆ cc = Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama
tahap uji (gram)
cc = Massa sisa pembakaran bahan bakar (gram)
k =Massa tempat pembakaran (burner) (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : cc = 14 gram
K = 12 gram, maka :
∆
c
c= 14
– 12 gram
= 2 gram
3. Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd)
Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd), dapat dihitung dengan persamaan
(3.3) berikut :
Dimana :
fcd = Bahan bakar setara yang dikonsumsi (gram)
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
m = Kadar air bahan bakar (% )
(
)
(
)
ccm
cd f 1 1.12 m 1.5 Δc
(10)
∆ cc = Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa
pembakaranselama tahap uji (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : fcm = 18 gram
m = 7,33 % ∆ cc = 2 gram, maka :
fcd (v1) = 18 gram (1-(1,12*7,33/100)) – 1,5*2 gram
= 23,87247gram
4. Air yang menguap (w cv)
Air yang menguap (w cv), dapat dihitung dengan persamaan (3.4) berikut :
Dimana :
w cv = Air yang menguap (gram)
Pcf = Massa Bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : Pcf = 899 gram
Pci = 958 gram, maka :
w cv = 958-899 (gram)
= 59 gram
5. Air yang tersisa di akhir uji (wcr)
Air yang tersisa di akhir uji (wcr), dapat dihitung dengan persamaan (2.9)
berikut :
Dimana :
wcr = Air yang tersisa di akhir uji (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa kering bejana kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : Pcf = 899 gram
cf ci
cv
P
P
w
=
−
P
P
w
cr=
cf−
(11)
wcr = 899- 558(gram)
= 341 gram
6. Durasi fase (∆ tc)
Durasi fase (∆ tc), dapat dihitung dengan persamaan (3.6) berikut :
∆
t
c= t
cf- t
ciDimana :
∆ tc = Durasi fase (menit)
t
cf = Waktu di akhir tes (menit)t
ci = Waktu di awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh :
t
cf = 0:22:44.09t
ci = 0:12:00.7, maka :∆ tc = 0:22:44.09– 0:12:00.7
= 10 menit 43,39 detik
≈10,5 �����
7. Efisiensi termal (hc)
Efesiensi termal (hc), dapat dihitung dengan persamaan (3.7) berikut :
Dimana :
hc = Efisiensi termal
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram) Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC)
T ci = Suhu awal air (ºC)
wcv = Air yang menguap (gram)
(
)
(
)
(
)
HV L f w 2260 T T P P 4,186 h cd cv ci cf ci c ∗ − + ∗ ∗ − ∗ =(12)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : Pci = 958 gram
P = 558 gram Tcf = 91 ºC
T ci = 25 ºC
wcv = 59 gram
f cd = 23,87247 gram
LHV = 3992,875 (cal/g) = 16.717,36905 kJ/kg, maka:
ℎ� =4,186 (958 − 558) (91−25) + 2260 (59) 23,87247 ∗3992,875 (cal/g)
ℎ� =
4,186��
�� (0,4 ��)(66°�) + 2260��
�� (0,059��) 0,02387247 kg∗16.717,36905 kJ/kg
ℎ� =243,8504 399,085
ℎ� = 0,61102
8. Laju pembakaran (
r
cb)Laju pembakaran (
r
cb), dapat dihitung dengan persamaan (3.8 ) berikut :Dimana :
r
cb=
Laju pembakaran ( gram/min)f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : f cd = 13,5222 (gram)
cf ci
cd cb
t
t
f
r
−
=
(13)
t
ci = 0:12:00.7, maka :��� =
13,5222 ���� 10,5 �����
��� = 1,2878 ����/�����
9. Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc)
Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc), dapat dihitung dengan persamaan (3.9)
berikut :
Dimana :
SCc = Konsumsi bahan bakar spesifik ((gram) bahan bakar / (gram) air)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : f cd = 13,5222 gram
Pcf = 899 gram
P = 558 gram, maka : SC� =13,5222 ����
341 ����
SC� = 0,03965 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
10.Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (SC T h)
Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (SC T h), dapat dihitung dengan persamaan
(3.10) berikut :
Dimana ;
SC T h = Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi ((gram) bahan bakar / (gram) air)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram) Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC)
P P f SC cf cd c − = ci cf cf cd c T T T P P f SC − ∗ − = 75
(14)
T ci = Suhu awal air (ºC)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : f cd = 13,5222 gram
Pcf = 899 gram
P = 558 gram Tcf = 91 ºC
T ci = 25 ºC, maka :
SCT
ℎ =
13,5222 ���� 341 ���� ∗
75 66 SCT
ℎ = 0,03965∗1,136
SCT
ℎ = 0,04504 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
11.Daya api (Firepower) (FPc)
Daya api (Firepower) (FPc), dapat dihitung dengan persamaan (3.11) berikut :
Dimana :
FPc = Daya api (Firepower) (W)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (MJ/kg)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi ketiga, diperoleh : f cd = 13,5222 gram
LHV = 16.814,730 kJ/kg
t
cf = 0:22:44.09t
ci = 0:12:00.7, maka :FP� =0,0135222 �� ∗16.814,730 ��/�� 60∗10,5
FP� =227,372142 �� 630
(
ci cf)
cd c t t 60 LHV f FP − ∗∗ =
(15)
FP� = 0,63158 �� FP� = 631,58 ����
III. Tempat pembakaran (burner) Variasi Keempat 1. Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm )
Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm), dapat dihitung dengan persamaan (3.1)
berikut:
f
cm= f
ci- f
cf(gram)
Dimana :
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
f ci = Massa bahan bakar sebelum digunakan (gram)
f cf = Massa bahan bakar setelah digunakan/sisa (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : f ci = 50 gram
f cf = 33 gram , maka :
f
cm= f
ci- f
cf(gram)
= 50 – 33 gram = 17 gram
2. Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama tahap uji (∆ cc)
Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap uji (∆ cc), dapat dihitung dengan persamaan (3.2) berikut :
∆
c
c= c
c– k
Dimana :
∆ cc = Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama
(16)
cc = Massa sisa pembakaran bahan bakar (gram)
k =Massa tempat pembakaran (burner) (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : cc = 15 gram
K = 12 gram, maka :
∆
c
c (V4)= 15
– 12 (gram)
= 3 gram
3. Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd)
Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd), dapat dihitung dengan persamaan
(3.3) berikut :
Dimana :
fcd = Bahan bakar setara yang dikonsumsi (gram)
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
m = Kadar air bahan bakar (% )
∆ cc = Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa
pembakaranselama tahap uji (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : fcm = 17 gram
m = 7,33 % ∆ cc = 3 gram, maka :
fcd (v1) = 17 gram (1-(1,12*7,33/100)) – 1,5*3 gram
= 24,2870 gram
4. Air yang menguap (w cv)
Air yang menguap (w cv), dapat dihitung dengan persamaan (3.4) berikut :
Dimana :
cf ci
cv
P
P
w
=
−
(
)
(
)
ccm
cd f 1 1.12 m 1.5 Δc
(17)
w cv = Air yang menguap (gram)
Pcf = Massa Bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : Pcf = 896 gram
Pci = 958 gram, maka :
w cv = 958-896 (gram)
= 62 gram
5. Air yang tersisa di akhir uji (wcr)
Air yang tersisa di akhir uji (wcr), dapat dihitung dengan persamaan (2.9)
berikut :
Dimana :
wcr = Air yang tersisa di akhir uji (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa kering Bejana kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : Pcf = 896 gram
P = 558 gram, maka : wcr = 896-338 (gram)
= 338 gram
6. Durasi fase (∆ tc)
Durasi fase (∆ tc), dapat dihitung dengan persamaan (3.6) berikut :
∆
t
c= t
cf- t
ciDimana :
∆ tc = Durasi fase (menit)
t
cf = Waktu di akhir tes (menit)t
ci = Waktu di awal tes (menit)P
P
w
cr=
cf−
(18)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh :
t
cf = 0:36:05.4t
ci = 0:22:44.0, maka :∆ tc = 0:36:05.4– 0:22:44.0
= 13 menit 21,37 detik
≈13,5 �����
7. Efisiensi termal (hc)
Efesiensi termal (hc), dapat dihitung dengan persamaan (3.7) berikut :
Dimana :
hc = Efisiensi termal
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram) Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC)
T ci = Suhu awal air (ºC)
wcv = Air yang menguap (gram)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : Pci = 958 gram
P = 558 gram Tcf = 91 ºC
T ci = 25 ºC
wcv = 62 gram
f cd = 24,2870 gram
LHV = 3992,875 (cal/g) = 16.717,36905 kJ/kg, maka:
ℎ� =4,186 (958 − 558) (91−25) + 2260 (62) 24,2870 ∗3992,875 (cal/g)
(
)
(
)
(
)
HV L f w 2260 T T P P 4,186 h cd cv ci cf ci c ∗ ∗ + − ∗ − ∗ =(19)
ℎ� =
4,186��
�� (0,4 ��)(66°�) + 2260��
�� (0,062��) 0,024287 kg∗16.717,36905 kJ/kg
ℎ� =250,6394 406,015
ℎ� = 0,6173
8. Laju pembakaran (
r
cb)Laju pembakaran (
r
cb), dapat dihitung dengan persamaan (3.8 ) berikut :Dimana :
r
cb=
Laju pembakaran ( gram/min)f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : f cd = 11,1044 (gram)
t
cf = 0:36:05.4t
ci = 0:22:44.0, maka :��� =
11,1044 ���� 13,5 �����
��� = 0,8225 ����/�����
9. Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc)
Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc), dapat dihitung dengan persamaan (3.9)
berikut :
Dimana :
SCc = Konsumsi bahan bakar spesifik ((gram) bahan bakar / (gram) air)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : cf ci cd cb
t
t
f
r
−
=
P P f SC cf cd c − =(20)
f cd = 11,1044 gram
Pcf = 896 gram
P = 558 gram, maka : SC� =11,1044 ����
338 ����
SC� = 0,03285 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
10.Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (SC T h)
Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (SC T h), dapat dihitung dengan persamaan
(3.10) berikut :
Dimana ;
SC T h = Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi ((gram) bahan bakar / (gram) air)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram) Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC)
T ci = Suhu awal air (ºC)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : f cd = 11,1044 gram
Pcf = 896 gram
P = 558 gram Tcf = 91 ºC
T ci = 25 ºC, maka :
SCT
ℎ =
11,1044 ���� 338 ���� ∗
75 66 SCTℎ = 0,03285∗1,136 SCT
ℎ = 0,03732 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
11.Daya api (Firepower) (FPc)
Daya api (Firepower) (FPc), dapat dihitung dengan persamaan (3.11) berikut : ci cf cf cd c T T T P P f SC − ∗ − = 75
(21)
Dimana :
FPc = Daya api (Firepower) (W)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (MJ/kg)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi keempat, diperoleh : f cd = 11,1044 gram
LHV = 16.814,730 kJ/kg
t
cf = 0:36:05.4t
ci = 0:22:44.0, maka :FP� =0,0111044 �� ∗16.814,730 ��/�� 60∗13,5
FP� =186,7174878 �� 810 FP� = 0,2305 �� FP� = 230,5 ����
IV. Tempat pembakaran (burner) Variasi Kelima 1. Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm )
Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm), dapat dihitung dengan persamaan (3.1)
berikut:
f
cm= f
ci- f
cf(gram)
(
ci cf)
cd c
t t 60
LHV f
FP
− ∗∗ =
(22)
Dimana :
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
f ci = Massa bahan bakar sebelum digunakan (gram)
f cf = Massa bahan bakar setelah digunakan/sisa (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : f ci = 50 gram
f cf = 31 gram , maka :
f
cm= f
ci- f
cf(gram)
= 50 – 31 gram = 19 gram
2. Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama tahap uji (∆ cc)
Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap uji (∆ cc), dapat dihitung dengan persamaan (3.2) berikut :
∆
c
c= c
c– k
Dimana :
∆ cc = Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama
tahap uji (gram)
cc = Massa sisa pembakaran bahan bakar (gram)
k =Massa tempat pembakaran (burner) (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : cc = 15 gram
K = 12 gram, maka :
∆
c
c= 15
– 12 (gram)
= 3 gram
3. Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd)
(23)
Dimana :
fcd = Bahan bakar setara yang dikonsumsi (gram)
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
m = Kadar air bahan bakar (% )
∆ cc = Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran
selama tahap uji (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : fcm = 19 gram
m = 7,33 % ∆ cc = 3 gram, maka :
fcd (v1) = 19 gram (1-(1,12*7,33/100)) – 1,5*3 gram
= 25,5876 gram
4. Air yang menguap (w cv)
Air yang menguap (w cv), dapat dihitung dengan persamaan (3.4) berikut :
Dimana :
w cv = Air yang menguap (gram)
Pcf = Massa Bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : Pcf = 894 gram
Pci = 958 gram, maka :
w cv = 958-894 (gram)
= 20 gram
5. Air yang tersisa di akhir uji (wcr)
Air yang tersisa di akhir uji (wcr), dapat dihitung dengan persamaan (2.9)
berikut :
cf ci
cv
P
P
w
=
−
P
P
w
cr=
cf−
(
)
(
)
ccm
cd f 1 1.12 m 1.5 Δc
(24)
Dimana :
wcr = Air yang tersisa di akhir uji (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa kering Bejana kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : Pcf = 894 gram
P = 558 gram, maka : wcr = 894-558 (gram)
= 336 gram
6. Durasi fase (∆ tc)
Durasi fase (∆ tc), dapat dihitung dengan persamaan (3.6) berikut :
∆
t
c= t
cf- t
ciDimana :
∆ tc = Durasi fase (menit)
t
cf = Waktu di akhir tes (menit)t
ci = Waktu di awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh :
t
cf = 0:53:41.8t
ci = 0:36:05.4, maka :∆ tc = 0:53:41.8– 0:36:05.4
= 17 menit 36,41 detik
≈17,5 �����
7. Efisiensi termal (hc)
Efesiensi termal (hc), dapat dihitung dengan persamaan (3.7) berikut :
Dimana :
(
)
(
)
(
)
HV L f w 2260 T T P P 4,186 h cd cv ci cf ci c ∗ ∗ + − ∗ − ∗ =(25)
hc = Efisiensi termal
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram) Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC)
T ci = Suhu awal air (ºC)
wcv = Air yang menguap (gram)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : Pci = 958 gram
P = 558 gram Tcf = 94 ºC
T ci = 25 ºC
wcv = 64 gram
f cd = 25,5876 gram
LHV = 3992,875 (cal/g) = 16.717,36905 kJ/kg, maka:
ℎ� =4,186 (958 − 558) (94−25) + 2260 (64) 25,5876∗3992,875 (cal/g)
ℎ� =
4,186��
�� (0,4 ��)(69°�) + 2260��
�� (0,064��) 0,0255876 kg∗16.717,36905 kJ/kg
ℎ� =260,1736 427,757
ℎ� = 0,60822
8. Laju pembakaran (
r
cb)Laju pembakaran (
r
cb), dapat dihitung dengan persamaan (3.8 ) berikut :Dimana :
r
cb=
Laju pembakaran ( gram/min)f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)cf ci
cd cb
t
t
f
r
−
=
(26)
t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : f cd = 12,9401 (gram)
t
cf = 0:53:41.8t
ci = 0:36:05.4, maka :��� =
12,9401 ���� 17,5 �����
��� = 0,7394 ����/�����
9. Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc)
Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc), dapat dihitung dengan persamaan (3.9)
berikut :
Dimana :
SCc = Konsumsi bahan bakar spesifik ((gram) bahan bakar / (gram) air)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : f cd = 12,9401 gram
Pcf = 894 gram
P = 558 gram, maka : SC� =12,9401 ����
336 ����
SC� = 0,03851 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
10.Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (SC T h)
Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (SC T h), dapat dihitung dengan persamaan
(3.10) berikut : P P f SC cf cd c − = ci cf cf cd c T T T P P f SC − ∗ − = 75
(27)
Dimana ;
SC T h = Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi ((gram) bahan bakar / (gram) air)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram)
P = Massa bejana panci kosong (gram) Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC)
T ci = Suhu awal air (ºC)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : f cd = 12,9401 gram
Pcf = 894 gram
P = 558 gram Tcf = 94 ºC
T ci = 25 ºC, maka :
SCTℎ =12,9401 ���� 336 ���� ∗
75 69 SCT
ℎ = 0,03851∗1,0869
SCTℎ = 0,04185 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
11.Daya api (Firepower) (FPc)
Daya api (Firepower) (FPc), dapat dihitung dengan persamaan (3.11) berikut :
Dimana :
FPc = Daya api (Firepower) (W)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (MJ/kg)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi kelima, diperoleh : f cd = 12,9401 gram
LHV = 16.814,730 kJ/kg
t
cf = 0:53:41.8t
ci = 0:36:05.4, maka :(
ci cf)
cd c
t t 60
LHV f
FP
− ∗∗ =
(28)
FP� =0,0129401 �� ∗16.814,730 ��/�� 60∗17,5
FP� =217,5842 �� 1050 FP� = 0,20722 �� FP� = 207,22 ����
WORK SHEET EXPERIMENT
Variasi Pertama (V1)
HHV Nilai kalor bruto (Hight Heating Value) (kJ/kg) 16.942,572 LHV Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg) 16.814,730
m Kadar air bahan bakar (%) 7,33 %
P Berat kering bejana/panci kosong (gram) 558
k Berat pembakar (burner) (gram) 12
Variabel Yang Diukur Langsung
f ci Berat bahan bakar sebelum diuji (gram) 50
P ci Berat bejana/panci dengan air sebelum tes (gram) 958
T ci Suhu air sebelum tes (ºC) 25
t ci Waktu di awal tes (min) 0.00:00:0
f cf Berat bahan bakar setelah uji (gram) 25
c c Berat sisa bahan bakar setelah uji (gram) 13
P cf Berat Bejana/panci dengan air setelah uji (gram) 900
T cf Suhu air setelah uji (ºC) 92
(29)
KETERANGAN:
Bentuk apinya dominan merah
Tinggi api 7 cm
Apinya stabil
WORK SHEET EXPERIMENT
Variasi Kedua (V2)
HHV Nilai kalor bruto (Hight Heating Value) (kJ/kg) 16.942,572 LHV Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg) 16.814,730
m Kadar air bahan bakar (%) 7,33 %
P Berat kering bejana/panci kosong (gram) 558
k Berat pembakar (burner) (gram) 12
Variabel Yang Diukur Langsung
f ci Berat bahan bakar sebelum diuji (gram) 50
P ci Berat bejana/panci dengan air sebelum tes (gram) 958
T ci Suhu air sebelum tes (ºC) 25
t ci Waktu di awal tes (min) 0:05:31.2
f cf Berat bahan bakar setelah uji (gram) 29
c c Berat sisa bahan bakar setelah uji (gram) 14
P cf Berat Bejana/panci dengan air setelah uji (gram) 901
T cf Suhu air setelah uji (ºC) 94
t cf Waktu di akhir tes (min) 00:12:00.7
KETERANGAN:
(30)
Tinggi api 5 cm
Api sangat stabil
WORK SHEET EXPERIMENT
Variasi Ketiga (V3)
HHV Nilai kalor bruto (Hight Heating Value) (kJ/kg) 16.942,572 LHV Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg) 16.814,730
m Kadar air bahan bakar (%) 7,33 %
P Berat kering bejana/panci kosong (gram) 558
k Berat pembakar (burner) (gram) 12
Variabel Yang Diukur Langsung
f ci Berat bahan bakar sebelum diuji (gram) 50
P ci Berat bejana/panci dengan air sebelum tes (gram) 958
T ci Suhu air sebelum tes (ºC) 25
t ci Waktu di awal tes (min) 00:12:00.7
f cf Berat bahan bakar setelah uji (gram) 32
c c Berat sisa bahan bakar setelah uji (gram) 14
P cf Berat Bejana/panci dengan air setelah uji (gram) 899
T cf Suhu air setelah uji (ºC) 91
t cf Waktu di akhir tes (min) 00:22:44.09
KETERANGAN:
Bentuk api full biru.
Api stabil
(31)
WORK SHEET EXPERIMENT
Variasi Empat (V4)
HHV Nilai kalor bruto (Hight Heating Value) (kJ/kg) 16.942,572 LHV Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg) 16.814,730
m Kadar air bahan bakar (%) 7,33 %
P Berat kering bejana/panci kosong (gram) 558
k Berat pembakar (burner) (gram) 12
Variabel Yang Diukur Langsung
f ci Berat bahan bakar sebelum diuji (gram) 50
P ci Berat bejana/panci dengan air sebelum tes (gram) 958
T ci Suhu air sebelum tes (ºC) 25
t ci Waktu di awal tes (min) 00:22:44.0
f cf Berat bahan bakar setelah uji (gram) 33
c c Berat sisa bahan bakar setelah uji (gram) 15
P cf Berat Bejana/panci dengan air setelah uji (gram) 896
T cf Suhu air setelah uji (ºC) 91
t cf Waktu di akhir tes (min) 00:36:05.4
KETERANGAN:
Apinya dominan biru dan stabil
(32)
WORK SHEET EXPERIMENT
Variasi Kelima (V5)
HHV Nilai kalor bruto (Hight Heating Value) (kJ/kg) 16.942,572 LHV Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg) 16.814,730
m Kadar air bahan bakar (%) 7,33 %
P Berat kering bejana/panci kosong (gram) 558
k Berat pembakar (burner) (gram) 12
Variabel Yang Diukur Langsung
f ci Berat bahan bakar sebelum diuji (gram) 50
P ci Berat bejana/panci dengan air sebelum tes (gram) 958
T ci Suhu air sebelum tes (ºC) 25
t ci Waktu di awal tes (min) 00:36:05.4
f cf Berat bahan bakar setelah uji (gram) 31
c c Berat sisa bahan bakar setelah uji (gram) 15
P cf Berat Bejana/panci dengan air setelah uji (gram) 894
T cf Suhu air setelah uji (ºC) 94
t cf Waktu di akhir tes (min) 00:53:41.8
KETERANGAN:
Bentuk api dominan biru
Tinggi api 2 cm
(33)
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
DAFTAR PUSTAKA
Holongan D., Andriko. 2009. Uji Eksperimental Perbandingan Unjuk Kerja
Motor Bakar Berbahan Bakar Premium Dengan Campuran Premium-Bioetanol (Gasohol Be-35 dan Be-40). Universitas Sumatra Utara, Medan.
Triaswati, Indra dan Nurhayati, Lani. 2009. Pembuatan Bioetanol Gel Sebagai
Bahan Bakar Alternatif Pengganti Minyak Tanah. Universitas Diponegoro.
Semarang.
Anonim. 2013. Produk Bioetanol Gel. http://www.joyfreshinternasional.com.
Diakses 8 Maret 2015.
Rajvanshi, A.K., 2009, Ethanol Lantern Cum Stove For Rural Area, Maharashtra, India.
Stumpf, E. and Muhlbauer, W., 2002, Plant - Oil Cooking Stove Developing
Countries, Stuttgart, Germany.
[6] Stumpf, E. and Muhlbauer, W., 2002, Plant - Oil Cooking Stove Developing
Countries, Stuttgart, Germany.
[7]
[8]
[9]
Rajvanshi, A.K., 2009, Ethanol Lantern Cum Stove For Rural Area, Maharashtra, India.
Robinson, J., 2006, Bio-Etanol as a Household Cooking Fuel: A Mini Pilot Study
of The Superblue Stove in Peri-Urban Malawi, Loughborough University, Leics.
Bailis, R., and Damon Ogle., dkk., 2004, The Water Boiling Test, Household
Energy And Health Programe, Shell Foundatio.
[10] Budianto, Wakid. 2009. Unjuk Kerja Kompor Etanol Kadar Renda. Universitas Sebelas Maret. Surakarta.
[11] Incropera, F.P, & Dewitt, D.P. 1996. Fundamentals of Heat and Mass Transfer. New York, USA:Jhon Wiley and Sons, Inc.
[12] Muin, S. 1988. Pesawat-Pesawat Konversi Energi I. Jakarta:CV.Rajawali. [13] Pradana, Rizka Andika. 2012. Perbandingan Unjuk Kerja Kompor Bioetanol
Tipe Side Burner dengan Variasi Diameter Firewall 3 Inci dan 2,5 Inci.
Surabaya: Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS).
(34)
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian
Penelitian ini dilakukan mengikuti metodologi yang secara singkat dapat dijelaskan pada gambar 3.1
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian Persiapan burner :
1. Desain Burner
2. Buat 5 variasi Burner uji Studi Literatur
Referensi : - Tugas Akhir - Text Book - Artikel / Paper - Internet
Instalisasi alat uji WBT: 1. Burner variasi 2. Wajan/panci 3. Kompor 4. Bioetanol gel
Pengambilan Data Sebelum Pengujian
Pengambilan Data Sesudah Pengujian
Mulai
Kesimpulan
Solidwork Kaleng Bekas
1. (fci) = 50 gram 2. (P) = 558 gram 3. (Pci) = 958 gram 4. (T ci) = 25℃ 5. (tci) = 0:00:00.0
Selesai Air Mendidih
1. (fcf) = 31 gram 2. (cc) = 15 gram 3. (Pcf) = 894 gram 4. (Tcf) = 94ºC 5. (tcf) = 0:17:36.41 TIDAK
(35)
3.2 Waktu dan Tempat
Penelitian dilakukan dari bulan Juni - Oktober 2015 di Laboratorium Prestasi Mesin, Jurusan Teknik Mesin FakultasTeknik Universitas Sumatra Utara, Medan Sumatra Utara.
3.3 Bahan dan Alat
Alat dan bahan yang digunakan cukup sederhana, cukup menggunakan alat-alat yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan juga dapat dibeli di toko-toko kelontong atau spare part. Khusus untuk bahan bakar bioetanol gel dipesan langsung dari CV. Joy-fresh di Surayabaya.
Gambar 3.2 Alat dan Bahan Eksperimen
3.3.1 Bahan
Bahan yang jadi objek pengujian ini adalah bahan bahan bakar bioetanol gel dan berbagai macam jenis kaleng bekas menuman ringan
(soft drink) :
1. Bioetanol gel Green Flame produksi CV. Joy Fresh Internasional dengan kadar etanol 90%, carbopol 1,05%, kadar air 7,33 % dengan HHV 16.942,572 (kJ/ kg) dan LVH 16.717,369 (kJ/kg).
2. Kaleng minuman ringan (soft drink) bekas yang dijual di pasaran dengan komposisi 95% alumnium , 1% magnesium, 1% manganese, 0.4% iron, 0.2% silicon, and 0.15% copper.
(36)
3.3.2 Alat
Alat yang dipakai dalam eksperimental ini terdiridari :
1. Alat bantu perbengkelan, seperti : gunting, pisau cutter, mesin bor tangan, kertas pasir (amplas), tang, , dan lain sebagainya. Alat ini berfungsi untuk membuat tempat pembakaran (burner) kompor. 2. Alat tulis, seperti : spidol, kertas, pensil, pulpen dan lain
sebagainya.
3. Timbangan digital, untuk mengukur massa tempat pembakaran
(burner).
Gambar 3.3 Timbangan Digital
4. Gelas ukur dan tabung ukur, untuk mengukur massa bahan bakar bioetanol gel dan massa air yang akan didihkan.
(37)
5. Thermometer, untuk menghitung perubahan suhu air sebelum dan
sesudah didihkan.
6. Stop Watch, untuk menghitung lamanya waktu pendidihan.
7. Panci, wadah penampung air yang akan didihkan.
8. Korek api atau pemantik api panjang, disarankan menggunakan menggukakan pemantik api panjang supaya pas menyalakan bahan bakar tanggan tidak kepanasan.
Gambar 3.5 Pemantik Api (korek api)
3.4 Parameter-parameter Pengujian
Parameter-parameter berikut digunakan dalam evaluasi unjuk kerja dari kompor bioetanol gel dengan Water Boiling Test (WBT) star dingin. Prosedur pengujian dan perhitungan dapat dibagi beberapa tahap, yaitu :
1.
f cm– Bahan bakar yang dikonsumsi : ini adalah massa bahan bakar yangdigunakan untuk mendidih kan air dengan mengambil perbedaan sebelum ditimbang dan bahan bakar yang tersisa pada akhir tahap uji coba:
f
cm= f
ci- f
cf……….(3.1)Dimana :
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
f ci = Massa bahan bakar sebelum digunakan (gram) f cf = Massa bahan bakar setelah digunakan/sisa (gram)
(38)
2.
c c- Perubahan Net dalam char selama tahap uji: ini adalah massa chardibuat selama tes ditemukan dengan menghapus char dari kompor pada akhir tahap uji coba. Karena sangat panas, char akan ditempatkan di kosong pra-ditimbang wadah k massa (yang akan dipasok oleh penguji) dan berat char dengan wadah, kemudian mengurangkan dua massa.
∆
c
c= c
c– k
………..(3.2) Dimana :∆ cc =Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaranselama tahap uji (gram)
cc = Massa sisa pembakaranbahan bakar (gram) k =Massa tempat pembakaran (burner) (gram)
3. f cd - bahan bakar Setara dikonsumsi: Ini adalah perhitungan yang menyesuaikan jumlah bahan bakar yang dibakar untuk memperhitungkan dua ORS fakta: (1) energi yang diperlukan untuk menghilangkan kelembaban dalam bahan bakar dan (2) jumlah arang yang tersisa tidak terbakar.Perhitungan dilakukan dengan cara berikut:
……….(3.3)
Dimana :
fcd = Bahan bakar setara yang dikonsumsi (gram) fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram) m = Kadar air bahan bakar (%)
∆ cc =Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakara nselama tahap uji (gram)
4.
W cv- Air menguap: Ini adalah ukuran dari jumlah air yang hilang melaluipenguapan selama pengujian. Hal ini dihitung dengan pengurangan sederhana berat awal bejana dan air dikurangi berat akhir dari panci dan air.
(
)
(
)
ccm
cd f 1 1.12 m 1.5 Δc
(39)
………..(3.4)
Dimana :
w cv = Air yang menguap (gram)
Pcf = Massa Bejana (panci) dengan air setelah uji (gram) Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
5.
w cr - Air yang tersisa di akhir pengujian: Ini adalah ukuran dari jumlah airdipanaskan sampai mendidih. Hal ini dihitung dengan pengurangan sederhana berat akhir dari panci dan air dikurangi berat bejana.
.………(3.5)
Dimana :
wcr = Air yang tersisa di akhir uji (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram) P = Massa kering Bejana kosong (gram)
6.
∆
t c - Waktu untuk merebus panci # 1: Ini hanyalah waktu yangdibutuhkan untuk melakukan tes. Ini adalah jam perbedaan sederhana:
∆
t
c= t
cf- t
ci………..(3.6) Dimana :∆ tc = Durasi fase (menit)
t
cf = Waktu di akhir tes (menit)t
ci = Waktu di awal tes (menit)7.
h c - Efisiensi termal: Ini adalah rasio kerja yang dilakukan denganmemanaskan dan menguapkan air untuk energi yang dikonsumsi oleh pembakaran bahan bakar. Hal ini dihitung dengan cara berikut.
………..(3.7) cf
ci cv P P
w = −
P P wcr = cf −
(
) (
)
( )
HV L f w 2260 T T P P 4.186 h cd cv ci cf ci c ∗ − + ∗ ∗ − ∗ =(40)
Dimana :
hc = Efisiensi termal
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram) P = Massa bejana panci kosong (gram)
Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC) T ci = Suhu awal air (ºC)
wcv = Air yang menguap (gram)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg)
Dalam perhitungan ini, pekerjaan yang dilakukan oleh pemanas air ditentukan dengan menambahkan dua kuantitas: (1) produk dari massa air dalam panci, (P ci - P), panas spesifik air (4,186 J / gºC), dan perubahan
suhu air (T cf - T ci) dan (2) produk dari jumlah air menguap dari panci dan
panas laten penguapan air (2260 J / g).Penyebut (bawah rasio) ditentukan dengan mengambil produk dari setara kering-bahan bakar yang dikonsumsi selama fase ini tes dan LHV.
8.
R cb – Laju Pembakaran: Ini adalah ukuran dari tingkat konsumsi bahanbakar sambil membawa air mendidih. Hal ini dihitung dengan membagi bahan bakar kering setara dikonsumsi pada saat tes.
………...(3.8)
Dimana :
r
cb=
Laju pembakaran ( gram/min)f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)9.
SC c - konsumsi bahan bakar spesifik: konsumsi spesifik dapatdidefinisikan untuk sejumlah tugas memasak dan harus dianggap sebagai cf
ci cd cb
t
t
f
r
−
=
(41)
"bahan bakar bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan output Unit" apakah output direbus air, kacang dimasak, atau roti. Dalam kasus-daya tinggi WBT dingin mulai, itu adalah ukuran dari jumlah bahan bakar yang dibutuhkan untuk menghasilkan satu liter (atau kilo) dari mendidih air dimulai dengan kompor dingin. Hal ini dihitung dengan cara ini:
………...(3.9)
Dimana :
SCc = Konsumsi bahan bakar spesifik((gram) bahan bakar / (gram) air) f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram) P = Massa bejana panci kosong (gram)
10.
SC T c - Suhu dikoreksi konsumsi bahan bakar spesifik: ini mengoreksikonsumsi tertentu untuk memperhitungkan perbedaan suhu air awal. Ini memfasilitasi perbandingan kompor diuji pada hari yang berbeda atau dalam kondisi lingkungan yang berbeda. Koreksi adalah faktor sederhana yang "menormalkan" perubahan suhu yang diamati dalam kondisi tes untuk "standar" perubahan suhu 75 ºC (25-100). Hal ini dihitung dengan cara berikut.
………..(3.10)
Dimana ;
SC T h = Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi((gram) bahan bakar / (gram) air) f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Massa bejana (panci) dengan air setelah uji (gram) P = Massa bejana panci kosong (gram)
Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC) T ci = Suhu awal air (ºC)
P P f SC cf cd c − = ci cf cf cd c T T T P P f SC − ∗ − = 75
(42)
11.
FP c - Firepower: Ini adalah rasio energi bahan bakar dikonsumsi olehkompor per satuan waktu. Ini memberitahu output daya rata-rata dari kompor (dalam Watt) selama uji daya tinggi.
……….(2.11)
Dimana :
FPc = Daya api (Firepower) (W)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (MJ/kg)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)3.5 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 dan alat ukur pada masing-masing pengujian yang meliputi data-data dari hasil eksperimen pembuatan beberapa tempat pembakaran (burner) kemudian diuji satu persatu dan dikumpulkan sesuai masing-masing tempat pembakaran (burner).
b. Data sekunder, merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian karakteristik bahan bakar bioetanol yang dilakukan oleh CV. Joy Fresh Internasional.
c. Metode Pengolahan Data, data diolah kedalam empiris, dan kemudian disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
(
ci cf)
cd c
t t 60
LHV f
FP
− ∗∗ =
(43)
Data dan variabel yang konstan setiap tahapan uji :
HHV Nilai kalor bruto (Hight Heating Value) = 16.942,572 (kJ/ kg) LHV Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) = 16.814,730 (kJ/kg) m Kadar air bahan bakar = 7,33 %
P Berat kering bejana/panci kosong = 500 (gram) k Berat tempat pembakaran (burner) = 12 (gram)
Penjelasan Variabel :
HHV - nilai kalor yang lebih tinggi (juga disebut nilai kalor bruto). Ini adalah jumlah maksimum teoritis energi yang dapat diekstraksi dari pembakaran bahan bakar kelembaban bebas jika itu benar-benar dibakar dan produk pembakaran didinginkan sampai suhu kamar sehingga air yang dihasilkan oleh reaksi dari hidrogen fuel-terikat adalah kental ke fase cair.
LHV - nilai kalor rendah (juga disebut nilai kalor bersih). Ini adalah jumlah maksimum teoritis energi yang dapat diekstraksi dari pembakaran bahan bakar kelembaban bebas jika itu benar-benar dibakar dan produk pembakaran didinginkan sampai suhu kamar tetapi air yang dihasilkan oleh reaksi dari hidrogen fuel-terikat tetap di fase gas. Untuk bahan bakar bahan bakar, LHV biasanya berbeda dari HHV oleh 1,32 MJ / kg.
P - ini adalah berat bejana (panci) kosong. Untuk kompor multi-bejana, ini diikuti oleh nomor indeks 1-4.
K - ini adalah berat wadah arang yang akan digunakan untuk menahan char ketika dihapus dari kompor dan ditimbang.
3.6 Proses Pembuatan Prototype Kompor.
3.6.1 Proses Pembuatan Tempat Pembakaran (Burner)
Sebelum melakukan pengujian unjuk kompor bioetanol gel, terlebih dahulu dibuat beberapa variasi tempat pembakaran bahan bakar bahan
(burner). Adapun langkah-langkah pembuatan burner adalah sebagai
(44)
1. Desain variasi burner yang akan dibuat dengan software
solidworks.
2. Persiapkan dua buah kaleng bekas dengan diameter 57 mm.
3. Lubangi salah satu bagian bawah kaleng untuk lubang api
(firewall) dengan diameter 38 mm.
4. Potong kedua kaleng tersebut cutterdengan ukuran tinggi 54 mm 5. Kemudian gabungkan kedua hasil potongan tersebut hingga
menyatu dan kuat.
6. Lakukan pengamplasan bagian luar kaleng untuk menghilangan warna dan tulisan pada kaleng agar terlihat lebih bersih.
7. Buat lubang udara dengan mesin bor tangan sesuai variasi burner yang dinginkan dengan diameter 5 mm.
8. Lakukan finishing treathment untuk mendapatkan burner yang lebih bagus.
Gambar 3.6 Variasi Burner
3.6.2 Proses Pembuatan Kerangka Kompor
Selain membuat beberapa variasi burnerdiperlukan juga dibuat kerangka kompor sebagai tempat kedudukan bejana dan burner. Kerangka kompor ini juga berfungsi mensirkulasikan udara luar ke burnersehingga udaranya teratur dan stabil. Adapun langkah-langkah pembuatanya adalah:
1. Persiapakan satu buah kaleng bekas dengan ukuran cukup besar atau bisa juga digunakan kaleng cookies bekas.
(45)
2. Potong kaleng las potong tersebut dengan ukuran yang diinginkan. 3. Lubangi beberapa bagian sisi kaleng untuk memeprmudahkan
menghidupkan api burner dan juga sebagai sirkulasi udara dari luar ke dalam kompor.
4. Kemudian cat dengan cat hitam agar terlihat lebih bagus.
5. Tambahkan tiga buah penyangga agar bejana tidak mudah jatuh ketika melakukan proses pendidihan.
(46)
3.7 Prosedur Pengujian Unjuk Kerja Kompor
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bioetanol gel ini adalah:
Gambar 3.8 Alat dan Bahan Eksperimen
Adapun tahap pengujian unjuk kerja kompor bioetanol gel dengan metode Water Boiling Tester yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Timbang berat tempat pembakaran(burner) (K) variasi pertama dan
catat hasil display.
2. Timbang berat bejana/panci dalam keadaan kosong (P).
3. Ukur massa bahan bahan bakar bioetanol gel dengan gelas ukur (fci). 4. Masukkan bioetanol gel ke dalam tempat pembakaran (burner)
sebanyak 50cc.
5. Timbang berat tempat pembakaran (burner) yang sudah terisi bioetanol kemudian catat.
6. Ukur massa air dengan tabung ukur sebanyak 400 ml. 7. Masukkan air kedalam bejana kemudian ukur beratnya (Pci). 8. Persiapkan stopwatch dan catat waktu awal tes (tci).
9. Pasang instalasi kompor tempat pengujian. a. Masukkan burner kedalam kompor.
(47)
c. Tunggu sampai apinya dewasa (biru dan stabil). d. Letakkan bejana diatas kerangka kompor.
e. Mulai mengitung waktu pendidihan degan stopwatch. 10.Setelah air mendidih yang harus dilakukan adalah:
a. Ukur suhu air (Tcf)
b. Catat waktu akhir pendidihan (tcf).
c. Ukur massa bahan bakar setelah pendidihan (fcf). d. Ukur massa sisa bahan bakar setelah uji (cc). e. Ukur massa bejana +air setelah uji (Pcf).
Gambar 3.9 Instalisasi kompor bioetanol gel
Sebelum memulai pengujian metode Water Boiling Test (WBT), data-data berikut adalah data yang didapat sebelum pengujian dan digunakan disetiap pengujian WBT, berikut adalah data-data tersebut:
1. Berat bahan bakar sebelumdigunakan (fci) = 50 gram 2. Berat bejana panci kosong (P) = 558 gram
3. Massabejana/panci dengan air sebelum tes (Pci) = 958 gram 4. Suhu awal air sebelum tes (T ci) = 25℃
5. Waktu di awal tes (tci) = 0:00:00.0
(48)
Diagram alir pengujian unjuk kerja kompor bioetanol gel pada penelitian ini dapat diliat pada Gambar 3.10 berikut :
• Persiapkan Temp
Pendidihan Air
Mencatat :
- Waktu pendidihan air (tcf) - Temperatur Air Tcf (℃)
- Massa bahan bakar setelah uji (fcf) - Massa sisa b. bakar setelah uji (cc)
-Massabejana (panci) dengan airsetelah uji (Pcf)
- Suhu air setelah uji (Tcf)ºC Mulai
Selesai • Temperatur awal
air : 25℃
• Massa panci : 500 g
• Mass air : 400 g
• Bahan Bakar : 50 cc
A
A
Instalasi kompor panci, tempat pembakaran (burner) dan semua alat uji
Nyalakan Bahan Bakar
Ulangi ke 5 Variasi uji
Menghitung Unjuk Kerja Kompor dengang Metode WBT :
1. fcm = f ci - f cf
2. ∆ cc = cc – k 3.
4. 5.
6. ∆
t
c= t
cf- t
ci 7. 8. 9. 10. 11.(
)
(
)
ccm
cd f 1 1.12 m 1.5 Δc
f = ∗ − ∗ − ∗
cf ci
cv P P
w = −
P P
wcr = cf −
( ) ( ) ( ) HV L f w 2260 T T P P 4.186 h cd cv ci cf ci c ∗ − + ∗ ∗ − ∗ = cf ci cd cb t t f r − = P P f SC cf cd c − = ci cf cf cd c T T T P P f SC − ∗ − = 75
(
ci cf)
cd c t t 60 LHV f FP − ∗∗ = Persiapan Tempat pembakaran (burner)
(49)
Gambar 3.10 Diagram Alir Pengujian Unjuk Kerja Kompor 3.8 Variasi Tempat pembakaran (burner) yang Diuji
Berikut ini adalah variasi tempat pembakaran (burner) yang diuji dan data hasil pengukuran langsung dengan metode Water Boilling Tester (WBT):
3.8.1 Tempat pembakaran (burner) Variasi Pertama
Gambar 3.11 Tempat pembakaran (burner) variasi pertama
Tabel 3.1 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Pertama
Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Pertama
Ukuran 57x54 mm
Jumlah dan diameter wall (lubang) 11lubang, ∅ 5 ��
Tinggi Api 8 cm
Warna api Biru, sedikit merah
Karakteristik api Tidak stabil
Dari hasil pengujian kompor variasi pertama diperoleh data-data sebagai berikut :
1. Berat bahan bakar sesudah digunakan/sisa (fcf) = 25 gram 2. Berat sisa pembakaranbahan bakar (cc) = 13 gram
3. Berat bejana (panci) dengan air setelah uji (Pcf) = 900 gram 4. Suhu air setelah uji (Tcf) = 92ºC
(50)
5. Waktu di akhir tes (tcf) = 0:05:31.2
3.8.2 Tempat pembakaran (burner) Variasi Kedua
Gambar 3.12 Tempat pembakaran (burner) variasi kedua
Tabel 3.2 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Kedua
Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Kedua
Ukuran 57x54 mm
Jumlah dan diameter wall (lubang) 11 lubang, ∅ 4 ��
Tinggi api 6 cm
Warna api Biru
Karakteristik api Stabil
Dari hasil pengujian kompor variasi kedua diperoleh data-data sebagai berikut :
1. Berat bahan bakar sesudah digunakan/sisa (fcf) = 29 gram 2. Berat sisa pembakaranbahan bakar (cc) = 14 gram
3. Berat bejana (panci) dengan air setelah uji (Pcf) = 901 gram 4. Suhu air setelah uji (Tcf) = 94ºC
(51)
3.7.3 Tempat pembakaran (burner) Variasi Ketiga
Gambar 3.13 Tempat pembakaran (burner) variasi ketiga
Tabel 3.3 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Ketiga
Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Ketiga
Ukuran 57x54 mm
Jumlah dan diameter wall (lubang) 20 lubang, ∅ 3 ��
Tinggi Api 5 cm
Warna api Biru, sedikit merah
Karakteristik api Tidak Stabil, api cukup tinggi
Dari hasil pengujian kompor variasi ketiga diperoleh data-data sebagai berikut :
1. Berat bahan bakar sesudah digunakan/sisa (fcf) = 32 gram 2. Berat sisa pembakaranbahan bakar (cc) = 14 gram
3. Berat bejana (panci) dengan air setelah uji (Pcf) = 899 gram 4. Suhu air setelah uji (Tcf) = 91ºC
(52)
2.8.7 Tempat pembakaran (burner) Variasi Keempat
Gambar 3.14 Tempat pembakaran (burner) variasi keempat
Tabel 3.4 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Keempat
Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Keempat
Ukuran 57x32 mm
Jumlah dan diameter wall (lubang) 20 lubang, ∅ 2,5 ��
Tinggi api 4 cm
Warna api Full biru
Karakteristik api Stabil
Dari hasil pengujian kompor variasi keempat diperoleh data-data sebagai berikut :
1. Berat bahan bakar sesudah digunakan/sisa (fcf) = 33 gram 2. Berat sisa pembakaranbahan bakar (cc) = 15 gram
3. Berat bejana (panci) dengan air setelah uji (Pcf) = 896 gram 4. Suhu air setelah uji (Tcf) = 91ºC
(53)
2.8.8 Tempat pembakaran (burner) Variasi Kelima
Gambar 3.15 Tempat pembakaran (burner) variasi kelima
Tabel 3.5 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Kelima
Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Kelima
Ukuran 57x32 mm
Jumlah dan diameter wall (lubang) 20 lubang, ∅ 2 ��
Tingi api 3 cm
Warna nyala api Full Biru
Karakteristik api Stabil
Dari hasil pengujian kompor variasi kelima diperoleh data-data sebagai berikut :
1. Berat bahan bakar sesudah digunakan/sisa (fcf) = 31 gram 2. Berat sisa pembakaranbahan bakar (cc) = 15 gram
3. Berat bejana (panci) dengan air setelah uji (Pcf) = 894 gram 4. Suhu air setelah uji (Tcf) = 94ºC
(54)
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1 Perhitungan Unjuk Kerja Kompor
Data-data pengujian yang sudah diperoleh dari pengujian metode Water
Boiling Test (WBT) pada tiap tempat pembakaran (burner), kemudian digunakan untuk menghitung parameter-parameter unjuk kompor bioetanol gel berikut:
4.1.1 Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm)
Bahan bakar yang dikonsumsi (fcm),dapat dihitung dengan persamaan (3.1) berikut:
f
cm= f
ci- f
cf(gram)
Dimana :
fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
f ci = Berat bahan bakar sebelum digunakan (gram) f cf = Berat bahan bakar setelah digunakan/sisa (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh: f ci = 50 gr
f cf = 25 gr , maka :
f
cm (v1)= f
ci- f
cf(gram)
= 50 – 25 gram = 25 gramKemudian lanjutkan perhitungan bahan bakar yang dikonsumsi (fcm), dari pengujian variasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5). Untuk data keseluruhan hasil perhitungan bahan bakar yang dikonsumsi kompor bioetanol gel dapat dilihat di table 4.1 berikut:
(55)
Tabel 4.1 Data perhitungan bahan bakar yang dikonsumsi (fcm) Variasi Tempat pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
(f
cm)
25 gram 21 gram 18 gram 17 gram 19 gramPerbandingan nilai bahan bakar yang dikonsumsi (fcm) dari masing-masing buner yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.1
Gambar 4.1 Grafik bahan bakar yang dikonsumsi (fcm)
Dari gambar 4.1 dapat terlihat nilai konsumsi bahan bakar terbesar terdapat pada tempat pembakaran (burner) variasi kedua (V1) dan kemudian dibawahnya pada variasi kedua (V2), sedangkan konsumsi bahan bakar terendah atau terkecil terdapat pada tempat pembakaran (burner) variasi pertama (V4). Hal ini membuktikan bahwa semakin banyak dan besar diameter lubang udara
(airwall) semakin tinggi konsumsi bahan bakar bioetonol gelnya. Sedangkan
konsumsi bahan bakar pada tempat pembakaran (burner) variasi kelima (V5) lebih tinggi dari V3 dan V4, yaitu 19 gram diakibatkan karena lubang udara yang terlalu kecil juga tidak mempengaruhi konsumsi bahan bakar bioetanol gel pada tempat pembakaran (burner)lama dan apinya kecil. Jadi batas minimum lubang udaranya adalah 2,5 mm terlihat pada variasi keempat (V4).
(56)
4.2.2 Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap uji (∆ cc)
Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap uji (∆ cc), dapat dihitung dengan persamaan (3.2) berikut :
∆
c
c= c
c– k
Dimana :∆ cc =Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap uji (gram)
cc = Berat sisa pembakaranbahan bakar (gram) k =Berat tempat pembakaran (burner) (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh : cc = 14 gram
K = 12 gram, maka:
∆
c
c (V1) = 13 – 12 gram = 1 gramKemudian lanjutkan perhitungan perubahan dalam tempat pembakaran
(burner) (sisa pembakaran) selama tahap pengujian (∆ cc), dari pengujian variasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5), untuk data keseluruhan hasil perhitungan perubahan dalam tempat pembakaran (burner) (sisa pembakaran) selama tahap pengujian kompor bioetanol gel dapat dilihat di table 4.2 berikut:
Tabel 4.2 Data perhitungan perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap pengujian (∆ cc)
Variasi Tempat Pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
(57)
Perbandingan nilai perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap pengujian (∆ cc), pada masing-masing tempat pembakara (burner)yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.2.
Gambar 4.2 Grafik perubahan dalam tempat pembakaran (burner)selama tahap pengujian (∆cc).
Dari gambar 4.2 diatas menunjukan perubahan dalam tempat pembakaran
(burner) atausisa pembakaran terkecil terjadi padavariasi pertama (V1) sebesar 1
gram. Sedangkan yang terbesar terjadi pada variasi keempat (V4) dan kelima (V5) sebesar 3 gram. Jadi, semakin kecil lubang udarab semakin besar juga sisa pembakaranya, begitu juga sebaliknya.
4.1.3 Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd)
Bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd), dapat dihitung dengan persamaan (3.3) berikut :
Dimana :
fcd = Bahan bakar setara yang dikonsumsi (gram) fcm = Bahan bakar yang dikonsumsi (gram) m = Kadar air bahan bakar (% )
∆ cc =Perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap uji (gram)
(
)
(
)
ccm
cd f 1 1.12 m 1.5 Δc
(58)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh: fcm = 25 gram
m = 7,33 %
∆ cc = 1 gram, maka :
fcd (v1) = 25 gram (1-(1,12*7,33/100)) – 1,5*1 gram = 21,4476 gram
Kemudian lanjutkan perhitungan bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd), dari pengujian variasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5), untuk data keseluruhan hasil perhitungan bahan bakar setara yang dikonsumsi kompor bioetanol gel dapat dilihat di table 4.3 berikut:
Tabel 4.3 Data perhitungan bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd) Variasi Tempat Pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
Nilai
f
cd(gram)
21,4476 23.2759 23.8724 24.2870 25.5876Perbandingan nilai bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd) dari masing-masing tempat pembakaran(burner) yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.3.
(59)
Dari Gambar 4.3 dapat terlihat bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd) tertinggi terjadi pada variasi pertama (V5), hal ini dikarenakan laju pendidihanya sangat lambat, sehingga membutuhkan bahan bakar yang besar. Jadi, semakin kecil luabang udara burner dibuat semakin besar tingkat konsumsi bahan bakar setaranya (fcd). Sedangkan untuk variasi burner kelima (V1) nilai (fcd) lebih kecil dikarenakan lubang udara besar yaitu (5 mm) karena proses pendidihanya cepat.
4.1.4 Air yang menguap (w cv)
Air yang menguap (w cv),dapat dihitung dengan persamaan (3.4) berikut :
Dimana :
w cv = Air yang menguap (gram)
Pcf = Berat Bejana (panic ) dengan air setelah uji (gram) Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh :
Pcf = 900 gram
Pci = 958 gram, maka : w cv (v1) = 958-900 (gram)
= 58 gram
Kemudian lanjutkan perhitungan air yang menguap (w cv),dari pengujian variasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5), untuk data keseluruhan hasil perhitungan perubahan dalam tempat pembakaran (burner) (sisa pembakaran) selama tahap pengujian kompor bioetanol gel dapat dilihat di table 4.2 berikut:
cf ci
cv
P
P
(60)
Tabel 4.4 Data perhitungan air yang menguap (wcv)
Variasi Tempat Pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
Nilai
w
cv (gram)58 37 59 62 64
Perbandingan nilai air yang menguap (wcv) dari masing-masing tempat pembakaran (burner) yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Grafik air yang menguap (wcv)
Dari Gambar 4.4 dapat dilihat grafik tingkat penguapan tiap tempat pembakaran (burner). Semakin besar api yang dihasilkan dan bahan bakar yang dikonsumsiburner, semakin rendah tingkat penguapanya. Hal ini bisa terlihat pada tempat pembakaran (burner) versi kedua (V2) hingga versi pertama (V5) nilai penguapanya terus meningkat dari 37-64 gram. Sebaliknya semakin rendah nilai konsusmsi bahan bakar, dan bagus krakteristik api (full biru), semakin tinggi penguapan air yang terjadi. Sedangkan pada variasi pertama (V1) terlihat sedikit berbeda karena api yang dihasilkan biru dan merah sehingga meningkatkan nilai air yang menguap.
(61)
4.1.5 Air yang tersisa di akhir uji (wcr)
Air yang tersisa di akhir uji (wcr), dapat dihitung dengan persamaan (3.5) berikut :
Dimana :
wcr = Air yang tersisa di akhir uji (gram)
Pcf = Berat bejana (panci) dengan air setelah uji (gram) P = Berat kering Bejana kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh : Pcf = 900 gram
P = 558 gram, maka : wcr (v1) = 900-558 (gram)
= 342 gram
Kemudian lanjutkan perhitungan air yang tersisa di akhir uji (wcr), dari pengujian variasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5), untuk data keseluruhan hasil perhitungan air yang tersisa di akhir uji (wcr)selama tahap pengujian kompor bioetanol gel dapat dilihat di table 4.5 berikut:
Tabel 4.5 Data perhitungan air yang tersisa di akhir uji (wcr)
Variasi Tempat pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
Nilai wcr (gram) 342 343 341 338 336
Perbandingan nilai yang tersisa di akhir uji (wcr) dari masing-masing tempat pembakaran (burner) yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.5.
P
P
(62)
Gambar 4.5 Grafik air yang tersisa di akhir uji (wcr)
Dari Gambar 4.5 Menunjukkan grafik penurunan air yang tersisa diakhir uji (wcr). Dari burner variasi pertama (V1) hingga burner variasi kelima (V5) nilai air yang tersisa setelah uji terus mengalami penurunan, hal ini diakibatkan oleh diameter lubang udara pada burner terus mengecil dan apinya dominan biru dari V2 hingga V5. Berbeda dengan burner variasi pertama (V1), walaupun diameter lubang udara lebih besar dari burner V2, tapi nilai (wcr) lebih rendah dikarenakan api yang dihasilkan tidak full biru (merah+biru). Jadi, bentuk api yang dihasilkan juga sangat mempengaruhi nilai air yang tersisa diakhir uji (wcr).
4.1.6 Durasi fase (∆ tc)
Durasi fase (∆ tc), dapat dihitung dengan persamaan (3.6) berikut :
∆
t
c= t
cf- t
ci Dimana :∆ tc = Durasi fase (menit)
t
cf = Waktu di akhir tes (menit)(63)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh :
t
cf = 0:05:31.2t
ci = 0:00:00.0, maka :∆ tc (v1) = 0:05:31.2– 0:00:00.0 = 5 menit 31.2 detik
≈ 5,5 menit
Kemudian lanjutkan perhitungan durasi fase (∆ tc) dari pengujian variasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5), untuk data keseluruhan hasil perhitungan durasi fase (∆ tc) pengujian kompor bioetanol gel dapat dilihat di table 4.6 berikut:
Tabel 4.6 Data perhitungan durasi fase (∆ tc)
Variasi Tempat Pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
Nilai ∆ tc(menit)
5,5 6,5 10.5 13,5 17,5
Perbandingan nilai durasi fase (∆ tc), dari masing-masing tempat pembakaran (burner) yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.6.
(64)
Dari Gambar 4.6 dapat memperlihat, semakin besar diameter lubang udara pada tempat pembakaran (burner) semakin rendah nilai durasi fase (∆ tc) bahan bakar yang dihasilkan. Tempat pembakaran (burner) variasi pertama (V1) durasi fase (∆ tc) nya paling renndah karena diameter lubang udaranya paling besar, yaitu 5 mm, sedangkan durasi fase (∆ tc) nya paling tinggi karena diameter lubang udaranya paling kecil yaitu 2 mm.
4.1.7 Efisiensi termal (hc)
Efesiensi termal (hc), dapat dihitung dengan persamaan (3.7) berikut :
Dimana :
hc = Efisiensi termal
Pci = Massa Bejana (panci) dengan air sebelum tes ( gram) P = Berat bejana panci kosong (gram)
Tcf = Suhu air setelah diuji (ºC) T ci = Suhu awal air (ºC)
wcv = Air yang menguap (gram)
f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
LHV = Nilai kalor bersih (Lower Heating Value) (kJ/kg)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh :
Pci = 958 ( gram) P = 558 (gram) Tcf = 92 (ºC) T ci = 25 (ºC) wcv = 58 (gram) f cd = 21,4476 (gram)
LHV = 3992,875 (cal/g) = 16.717,36905 kJ/kg, maka:
(
)
(
)
(
)
HV L f w 2260 T T P P 4,186 h cd cv ci cf ci c ∗ ∗ + − ∗ − ∗ =(65)
ℎ�=
4,186��
��°� (958− 558)�� (92−25)°� + 2260��/�� (58)�� (21,4476)gr∗3992,875 cal/g
ℎ� = 4,186��
��°� (0,4 ��)(67°�) + 2260��
�� (0,058��) 0,0214476 kg∗16.717,36905 kJ/kg
ℎ� = 243,2648 358,5474
ℎ� = 0,67847
Kemudian lanjutkan perhitungan Efesiensi termal (hc), dari pengujian variasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5), untuk data keseluruhan hasil perhitungan efesiensi termal (hc) pengujian kompor bioetanol gel dapat dilihat di table 4.7 berikut:
Tabel 4.7 Data perhitungan Efesiensi termal (hc)
Variasi Tempat Pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
Nilai
(h
c)
0,67847 0,62798 0,61102 0,6173 0,60822Perbandingan nilai efesiensi termal (hc), dari masing-masing tempat pembakaran (burner) yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.7
(66)
Gambar 4.7 Grafik efesiensi termal (hc)
Dari Gambar 4.7 terlihat nilai efisiensi termal (hc) tertinggi tiap burner terdapat pada variasi tempat pembakaran (burner) pertama (V1) sebesar 0,67847
(67%), dan terendah terdapat pada burner variasi pertama (V5), artinya semakin kecil diameter lubang udara yang dibuat semakin rendah nilai efisiensi termal (hc) bahan bakarnya.
4.1.8 Laju pembakaran (
r
cb)Laju pembakaran (
r
cb), dapat dihitung dengan persamaan (3.8 ) berikut :Dimana:
r
cb=
Laju pembakaran ( gram/min)f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
t
cf = Waktu akhir tes (menit)t
ci = Waktu awal tes (menit)Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh: f cd = 21,4476 gram
t
cf = 0:05:31.2t
ci = 0:00:00.0, maka :��� =
21,4476 ���� 5,5 �����
��� = 3,8995 ����/�����
Kemudian lanjutkan perhitungan laju pembakaran (
r
cb), dari pengujianvariasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5), untuk data keseluruhan dapat dilihat di table 4.8 berikut:
cf ci
cd cb
t
t
f
r
−
=
(67)
Tabel 4.8 Data perhitungan Laju pembakaran (
r
cb)Variasi Tempat Pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
Nilai
r
cb (gram) 3,8995 2,5039 1,2878 0,8225 0,7394Perbandingan nilai laju pembakaran (
r
cb) dari masing-masing tempat pembakaran (burner) yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.8Gambar 4.8 Grafik laju pembakaran (
r
cb)Dari gambar 4.8 dapat terlihat laju pembakaran tertingi terjadi pada tempat pembakaran (burner) pertama (V1) dikarenakan konsumsi bahan bakar yang tiggi dan daya api yang besar, perubahan fase pada variasi pertama ini sangat tinggi sehingga mengakibatkan laju pembakaranya juga tinggi. Sedangkan laju pembakaran terendah terjadi pada variasi tempat pembakaran (burner) kelima (V5) selain karena durasi fase yang lama, penguapan air nya juga tinggi.
4.1.9 Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc)
Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc), dapat dihitung dengan persamaan (3.9) berikut :
(68)
Dimana :
SCc = Konsumsi bahan bakar spesifik((gram) bahan bakar / (gram) air) f cd = Bahan bakar setara dikonsumsi (gram)
Pcf = Berat bejana (panci) dengan air setelah uji (gram) P = Berat bejana panci kosong (gram)
Pada pengujian tempat pembakaran (burner) variasi pertama, diperoleh : f cd = 21,4476 gram
Pcf = 900gram
P = 558 gram, maka :
SC� =21,4476 ���� 342 ����
SC� = 0,06271 ((gram) bahan bakar / (gram) air)
Kemudian lanjutkan perhitungan Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc), dari pengujian variasi pertama (V1) higga ke variasi kelima (V5), untuk data keseluruhan hasil perhitungan Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc) selama tahap pengujian kompor bioetanol gel dapat dilihat di table 4.9 berikut:
Tabel 4.9 Data perhitungan Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc) Variasi Tempat Pembakaran (burner)
V1 V2 V3 V4 V5
Nilai SCc 0,06271 0,04745 0,0365 0,03285 0,03851
Perbandingan nilai konsumsi bahan bakar spesifik (SCc) dari masing-masing tempat pembakaran (burner) yang diuji dapat dilihat pada gambar 4.9.
P P
f SC
cf cd c
− =
(1)
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Reaksi produksi bioetanol ... 10
Gambar 2.2 Reaksi pengubahan piruvat menjadi alkohol. ... 12
Gambar 2.3 (a) Proses pembuatan bioetanol dari bahan berpati, (b) Diagram alir proses pembuatan bioetanol dari ubi kayu ... 14
Gambar 2.4 Rangkaian alat uji Bioetanol Gel ... 20
Gambar 2.5 Diagram Pareto untuk Analisa Flash Point ... 23
Gambar 2.6 Grafik optimasi 3D % carbopol vs % air untuk nilai flash point ... 23
Gambar 2.7 Grafik kontur permukaan untuk nilai flash point... 24
Gambar 2.8 Diagram Pareto untuk Analisa Nilai Kalor ... 26
Gambar 2.9 Grafik optimasi 3D % carbopol vs % air untuk nilai kalor ... 27
Gambar 2.10 Grafik kontur permukaan untuk nilai kalor ... 27
Gambar 2.11 Diagram Pareto untuk Analisa Viskositas ... 29
Gambar2.12 Grafik optimasi 3D % carbopol vs % air untuk viskositas ... 30
Gambar 2.13 Grafik kontur permukaan untuk viskositas ... 30
Gambar 2.14 Kompor Etanol Bertekanan ... 32
Gambar 2.15 Kompor Minyak Tumbuhan ... 32
Gambar 2.16 Kompor Cleancook ... 33
Gambar 2.17 Lentera Etanol ... 33
Gambar 2.18 (a) Kompor Batubara, (b) Kompor Superblue... 34
(2)
Gambar 2.19 (a) pembakaran sempurna, (b) pembakaran yang baik, (c)
pembakaran tidak sempurna ... 36
Gambar 2.20 Perpindahan Panas Radiasi(a) pada permukaan, (b) antara permukaan dan lingkungan ... 37
Gambar 2.21 Perpindahan Panas Konduksi dan Difusi Akibat Aktivitas Molekul ... 38
Gambar 2.22 Perpindahan Panas Konveksi(a) konveksi paksa, (b) konveksi alamiah, (c) pendidihan, (d) kondensasi ... 39
Gambar 2.23Reaksi Kimia Pembakaran ... 46
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 47
Gambar 3.2 Alat dan Bahan Eksperimen ... 48
Gambar 3.3 Timbangan Digital... 49
Gambar 3.4 Gelas Ukur dan Tabung Ukur ... 49
Gambar 3.5 Pemantik Api (korek api) ... 50
Gambar 3.6 Variasi Burner ... 57
Gambar 3.7 Kerangka Kompor dan Burner ... 58
Gambar 3.8 Alat dan Bahan Eksperimen ... 59
Gambar 3.9 Instalisasi Kompor Bioetanol Gel ... 60
Gambar 3.10 Diagram Alir Pengujian Unjuk Kerja Kompor ... 61
Gambar 3.11 Tempat pembakaran (burner) variasi pertama ... 62
Gambar 3.12 Tempat pembakaran (burner) variasi kedua ... 63
Gambar 3.13 Tempat pembakaran (burner) variasi ketiga ... 64
(3)
Gambar 3.15 Tempat pembakaran (burner) variasi kelima ... 66
Gambar 4.1 Grafik bahan bakar yang dikonsumsi (fcm ) ... 68
Gambar 4.2 Grafik perubahan dalam tempat pembakaran (burner) ... 70
Gambar 4.3 Grafik bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd) ... 71
Gambar 4.4 Grafik air yang menguap (wcv) ... 73
Gambar 4.5 Grafik air yang tersisa di akhir uji (wcr) ... 75
Gambar 4.6 Grafik durasi fase (∆ tc) ... 76
Gambar 4.7 Grafik efesiensi termal (hc) ... 78
Gambar 4.8 Grafik laju pembakaran (rcb) ... 80
Gambar 4.9 Grafik konsumsi bahan bakar spesifik (SCc) ... 82
Gambar 4.10 Grafik Konsumsi spesifik temp-dikoreksi (SC T h) ... 84
(4)
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Konversi bahan baku tanaman yang mengandung pati
ataukarbohidrat dan tetes menjadi bioetanol... 10
Tabel 2.2 Sifat-sifat bahan bakar dari bioetanol, gasholine dan butyl eter... 16
Tabel 2.3 Hasil Analisa Nilai Flash Poin ... 21
Tabel 2.4 Perbandingan Hasil Analisa dengan Hasil Prediksi untuk Flash Point 22 Tabel 2.5 Hasil Analisa Nilai Kalor ... 25
Tabel 2.6 Perbandingan Hasil Analisa dengan Hasil Prediksi untuk Nilai Kalor 25 Tabel 2.7 Hasil Analisa Viskositas ... 28
Tabel 2.8 Perbandingan Hasil Analisa dengan Hasil Prediksi untuk Viskositas 29 Tabel 3.1 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Pertama ... 62
Tabel 3.2 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Kedua ... 63
Tabel 3.3 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Ketiga ... 64
Tabel 3.4 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Keempat ... 65
Tabel 3.5 Spesifikasi Tempat pembakaran (burner) Variasi Kelima ... 66
Tabel 4.1 Data perhitungan bahan bakar yang dikonsumsi (fcm) ... 68
Tabel 4.2 Data perhitungan perubahan dalam tempat pembakaran (burner) atau sisa pembakaran selama tahap pengujian (∆ cc) ... 69
Tabel 4.3 Data perhitungan bahan bakar setara yang dikonsumsi (fcd) ... 71
Tabel 4.4 Data perhitungan air yang menguap (wcv) ... 73
Tabel 4.5 Data perhitungan air yang tersisa di akhir uji (wcr) ... 74
(5)
Tabel 4.7 Data perhitungan Efesiensi termal (hc) ... 78
Tabel 4.8 Data perhitungan Laju pembakaran (
r
cb) ... 80Tabel 4.9 Data perhitungan Konsumsi bahan bakar spesifik (SCc) ... 81
Tabel 4.10 Data perhitungan konsumsi spesifik temperature dikoreksi (SC T h) 84
(6)
DAFTAR NOTASI
f ci Berat bahan bakar sebelum diuji (gram)
P ci Berat bejana/panci dengan air sebelum tes (gram)
T ci Suhu air sebelum tes (ºC)
t ci Waktu di awal tes (min)
f cf Berat bahan bakar setelah uji (gram) c c Berat sisa bahan bakar setelah uji (gram)
P cf Berat bejana/panci dengan air setelah uji (gram)
T cf Suhu air setelah uji (ºC) t cf Waktu di akhir tes (min)
f cm Bahan bakar yang dikonsumsi (gram)
∆ c c Perubahan dalam char selama tahap uji (gram)
f cd Bahan bakar setara dikonsumsi (gram) w cv Air menguap (gram)
w cr Air yang tersisa di akhir uji (gram)
∆ t c Durasi fase (min)
h c Efisiensi termal
r cb Laju pembakaran (gram / min)
SC c Konsumsi bahan bakar spesifik ((gram) bahan bakar / (gram) air) SC T h Konsumsi spesifik Temp-dikoreksi (bahan bakar gram / gram air) FP c Daya api (Firepower) (W)