Mario Junus Nadapdap : Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009
BAB IV PENGUJIAN BAHAN BAKAR
DENGAN PERHITUNGAN DAN ANALISA DATA
4.1 Unjuk kerja motor.
Ada beberapa faktor unjuk kerja yang umum untuk semua motor penggerak mula, diantaranya adalah daya, torsi, konsumsi bahan bakar spesifik
dan efisiensi termis dari motor. Untuk mengukur torsi dan daya dari motor digunakan peralatan yang disebut dengan dinamometer.
Gambar 5. Prinsip kerja Dinamometer. Terdapat beberapa macam dinamometer seperti dinamometer listrik,
dinamometer rem air, dan dinamometer rem gesek. Walaupun terdapat berbagai macam dinamometer, tetapi pada dasarnya memiliki prinsip kerjayang sama.
Mario Junus Nadapdap : Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009
Poros dari rotor dihubungkan dengan poros dari motor yang akan diuji. Rotor tersebut dikopel dengan stator secara elektris, hidraulis maupun mekanis.
Dalam satu siklus dari poros motor, titik tertentu yang berada pada diameter terluar dari rotor akan bergerak sepanjang 2
x
π
x
r melawan gaya kopel,f,
sehingga kerja per siklus dapat dinyatakan dengan: Kerja = 2
x
π
x
r
x
ƒ 1
Kerja ini diimbang oleh kerja yang diakibatkan oleh momen luar {2
x
π
x
R
x
P }, sehingga dihasilkan kesetimbangan momen:
r
x
ƒ = P
x
R 2
Jadi, dalam satu siklus poros motor. Kerja = 2
x
π
x
R
x
P, dan jika mesin berputar dengan n rpm, maka kerja per menit = 2
x
π
x
R
x
P
x
n.
Pengujian bahan bakar solar dengan biodiesel pada motor diesel berdasarkan unjuk kerja motor yang meliputi daya motor, torsi, tekanan efektif
rata-rata, konsumsi bahan bakar spesifik dan efisiensi thermisnya serta berdasarkan sifat-sifat lainnya dari bahan bakar tersebut. Pengujian unjuk kerja
motor meliputi:
Mario Junus Nadapdap : Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009
Daya motor merupakan daya yang diberikan ke porospenggerak oleh motor dan biasanya dinyatakan dalam satuan daya kuda HP. Besar dari daya
motor dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan:
4.1.1.Brake Horse Power.
BHP =
60 R
x P
x x
x 2
τ π
Ν
watt 3
Dimana: BHP = Brake Horse Power BHP P = Gaya aksial pada dinamometer N
R = Panjang lengan dinamometer m = 0,9738 m τ
Ν
= Putaran motor rpm
Atau dapat juga dinyatakan dengan hasil kalibrasi dinamometer: BHP =
10000 P
x τ
Ν kWatt
4 Dan karena 1 HP = 746 Watt, maka:
BHP =
7460 P
x
τ
Ν
HP 5
Torsi yang dihasilkan oleh motor dihitung dengan persamaan:
4.1.2.Torsi.
T = P x R Nm 6
Dimana: P = Gaya aksi dinamometer N T = Torsi Nm
R = Panjang lengan dinamometer m = 0,9738 m
Mario Junus Nadapdap : Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009
Proses pembakaran campuran udara-bahan bakar menghasilkan tekanan yang bekerja pada torak sehingga melakukan langkah kerja. Besar tekanan
tersebut berubah-ubah sepanjang langkah torak tersebut. Jika diambil suatu tekanan yang berharga konstan yang bekerja pada torak dan menghasilkan kerja
yang sama, maka tekanan tersebut disebut dengan tekanan efektif rata-rata, yang didefinisikan sebagai kerja per siklus per volume langkah torak. Besar Brake
Mean Effective Pressure BMEP dinyatakan dengan persamaan:
4.1.3.Brake Mean Effective Pressure.
BMEP =
i Z
N L
A N
×
×
× ×
× 60
75
τ kgm
² 7
BMEP = τ
N i
L A
Z N
× ×
× ×
× 45
,
kgm ²
8 Dimana: BMEP = Brake Mean Effective Pressure kgm
² BHP = Brake Horse Power HP
A = Luas penampang torak m ²
L = Panjang langkah torak m
i = Jumlah silinder
τ
N
= Putaran motor rpm Z = Jumlah putaran poros engkol untuk menyelesaikan
satu siklus kerja. Z = 1 untuk motor dua langkah, Z = 2 untuk motor empat langkah.
Mario Junus Nadapdap : Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009
Konsumsi bahan bakar spesifik menyatakan ukuran pemakaian bahan bakar oleh suatu motor pada umumnya dinyatakan dalam satuan massa bahan
bakar per satuan keluaran daya, atau juga dapat didefinisikan dengan jumlah bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor untuk menghasilkan tenaga 1 HP selama
satu jam. Besarnya konsumsi bahan bakar spesifik dapat ditentukan berdasarkan persamaan:
SFC =
4.1.4.Specific Fuel Consumption.
× ×
HPjam ar
kgbahanbak t
BHP m
3600 9
Dimana: SFC = Specific Fuel Consumption kg HP jam m = Massa bahan bakar yang dikonsumsi kg
m =
ρ
.v
dimana
ρ
= rapat massa bahan bakar BHP = Daya yang dihasilkan motor HP
t = Waktu yang dibutuhkan oleh motor untuk mengkonsumsi bahan bakar sebanyak m kg detik
Effisiensi Thermis didefinisikan sebagai effisiensi pemanfaatan kalor dan bahan bakar untuk diubah menjadi energi mekanis. Effisiensi thermis dapat
dinyatakan dengan persamaan:
4.1.5.Effisiensi Thermis.
η
th = 100
× iberikan
panasyangd dihasilkan
tenagayang 10
Mario Junus Nadapdap : Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009
Jika 1 kalori = 4,186 Joule, dan 1 HP = 746 Watt = 746 Jouledetik 1 HP =
jam kkal
1000 1
3600 186
, 4
1 746
× ×
×
1 HP = 641,567 kkaljam Jika untuk menghasilkan daya BHP sebesar N HP jumlah bahan bakar
yang dikonsumsi adalah G kgjam dan nilai kalor pembakaran bawah, LHV
bahan bakar adalah H kkalkg, maka efisiensi thermis motor tersebut adalah:
η
th = Ht
Gbb N
× ×
567 ,
641 , atau
11
η
th = 100
567 ,
641 ×
× LHV sfc
12
Dimana:
η
th = Efisiensi thermis Yo
LHV = Kalor pembakaran bawah low heating value dalam kkalkg
Nilai kalor pembakaran bawah dihitung berdasarkan persamaan: LHV = 16610+40.
°APIBtulb 13
Karena 1 Btu = 1054Joule, 1 Kalori = 4,186Joule dan 1 lb = 0,4536kg, maka: =
× ×
× kg
lb J
kal Btu
J lb
Btu 4536
, 1
186 ,
4 1
1 1054
1 555,361552 kalkg
Mario Junus Nadapdap : Analisa Karakteristik Biodiesel Berbahan Baku Minyak Kelapa Sawit, 2009. USU Repository © 2009
Sehingga: LHV =
{16610+40×°API}×555,361552 kkalkg 14
Dimana: °API =
5 ,
131 60
5 ,
141 =
°F SG
15 Dengan: SG = Spesific Gravity
SG = 0,8596 60 °F untuk biodiesel, atau
ρ
biodiesel
= 0,8596 grcm ³
SG = 0,815 60 °F untuk solar, atau
ρ
solar
= 0,815 grcm ³
4.2. Peralatan pengujian