87
Perubahan nilai efisiensi thermal brake setelah penggunaan blower dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.9 Perubahan nilai ηb sesudah penggunaan blower
rpm BTE tanpa blower BTE dengan blower Perbandingan BTE
1000 8,50
9,98 1,48
2000 20,99
24,68 3,68
3000 28,08
33,66 5,57
4000 34,44
38,42 3,98
5000 35,69
38,86 3,17
6000 38,72
43,15 4,43
7000 39,67
45,91 6,23
8000 38,41
45,81 7,40
9000 37,06
44,69 7,63
rata-rata peningkatan 4,84
Dari gambar 4.12 dijelaskan bahwa : 1.
Efisiensi thermal brake tertinggi terjadi pada pengujian setelah menggunakan blower pada putaran mesin 9000 rpm yaitu 44,69 .
2. Peningkatan efisiensi thermal brake paling tinggi pada rpm 9000 yaitu 7,63
.
3. Nilai efisiensi thermal brake rata-rata meningkat sebesar 4,84 setelah
penggunaan blower.
4.2.6 Rasio Udara Bahan Bakar AFR
Rasio Udara Bahan Bakar AFR dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut
��� =
�
�
�
�
=
ṁ
�
ṁ
�
....................................................................................... 4.14 Dimana:
m
a
= Massa udara di dalam silinder per siklus Kgcyl-cycle m
f
= Massa bahan bakar di dalam silinder per siklus Kgcyl-cycle ṁ
a
= Laju aliran udara didalam mesin Kgjam ṁ
f
= Laju aliran bahan bakar di dalam mesin Kgjam
Universitas Sumatera Utara
88
Pada perhitungan sebelumnya telah diketahui nilai ṁ_f untuk setiap variasi
putaran dan beban jumlah lampu, sehingga yang perlu di hitung berikutnya adalah m
a
dan ṁ
a
yang dihitung menurut persamaan berikut: �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ���
� �
1 �����
2 ���
� ...................................................... 4.15 �
�
=
�
�
�
�
+ �
�
�.�
�
......................................................................................... 4.16 �
�
= � 4 � . �
2
. � ....................................................................................... 4.17
�
�
= �
�
�
�
− 1 �
......................................................................................... 4.18
Dimana: P
i
= Tekanan udara masuk silinder V
d
= Volume langkah m
3
V
c
= Volume sisa m
3
R = Konstanta udara 0,287 T
i
= Temperatur udara masuk silinder B = Bore m
S = Stroke m r
c
= Rasio kompresi Mesin otto pada pengujian ini, memiliki volume langkah sebesar :
�
�
= � 4 � . �
2
. �
�
�
= � 4 � . 0,0524 �
2
. 0,0579 �
= 0.0001249 m
3
= 1,25 x 10
-04
m
3
Sedangkan volume sisa pada ruang bakar sebesar : �
�
= �
�
�
�
− 1 �
�
�
= 0,0001249 9 − 1 �
= 0,0000156 �3
= 1,56 � 10
−5
�3
Universitas Sumatera Utara
89
1. Laju aliran bahan bakar per siklus tanpa menggunakan blower
Dari HiDS-HD30, Tekanan udara masuk P
i
berbeda-beda dan temperatur udara T
i
tetap yaitu 300 K, sedangkan konstanta udara R sebesar 0,287 , maka laju aliran bahan bakar dapat diperoleh sebagai berikut :
• n = 1000 rpm Pi = 80
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 80
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,31 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,31 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 3,917 �����
• n = 2000 rpm Pi = 78
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 78
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,27 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,27 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � ̇
�̇
�
= 3,819 �����
• n = 3000 rpm Pi = 75
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
Universitas Sumatera Utara
90
�
�
= 75
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,22 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,22 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � ̇
�̇
�
= 3,672 �����
• n = 4000 rpm Pi = 73
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 73
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,19 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,19 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � ̇
�̇
�
= 3,574 �����
• n = 5000 rpm Pi = 69
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 69
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,13 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,13 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � ̇
�̇
�
= 3,379 �����
• n = 6000 rpm Pi = 65
Universitas Sumatera Utara
91
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 65
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,06 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,06 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � ̇
�̇
�
= 3,183 �����
• n = 7000 rpm Pi = 63
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 63
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,03 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,03 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 3,085 �����
• n = 8000 rpm Pi = 59
�̇
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 59
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 9,63 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 9,63 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 2,889 �����
• n = 9000 rpm
Universitas Sumatera Utara
92
Pi = 55 �
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 55
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 8,98 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 8,98 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 2,693 �����
2. Laju aliran bahan bakar per siklus dengan menggunakan blower
Dari HIDS-HD30, Tekanan udara masuk Pi berbeda-beda dan temperatur udara Ti tetap yaitu 353 K. Konstanta udara R = 0,287 , maka
laju aliran bahan bakar dapat diperoleh sebagai berikut : • n = 1000 rpm
Pi = 100 �
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 100
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,39 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,39 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 4,161 �����
• n = 2000 rpm Pi = 98
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
Universitas Sumatera Utara
93
�
�
= 98
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,36 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,36 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 4,078 �����
• n = 3000 rpm Pi = 95
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 95
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,32 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,32 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 3,953 �����
• n = 4000 rpm Pi = 93
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 93
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,29 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,29 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 3,870 �����
• n = 5000 rpm Pi = 92
Universitas Sumatera Utara
94
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 92
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,28 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,28 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 3,828 �����
• n = 6000 rpm Pi = 90
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 90
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,25 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,25 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 3,745 �����
• n = 7000 rpm Pi = 87
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 87
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,21 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,21 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 3,620 �����
Universitas Sumatera Utara
95
• n = 8000 rpm Pi = 86 kpa
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 86
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,19 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,19 � 10
−4
�� ⁄ ��� − �����1 ��� � 3600
��� 60
��� � � 1
����� 2
��� � �̇
�
= 3,579 �����
• n = 9000 rpm Pi = 84 kpa
�
�
= �
�
�
�
+ �
�
�. �
�
�
�
= 84
�1,25 � 10
−4
+ 1,56 � 10
−5
� 0,287.300
�
�
= 1,17 � 10
−4
�� ⁄ ��� − ����� �
�
̇ = �
�
1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 1,17 � 10
−4
�� ��� − ����� ⁄
. 1 ��� �
3600 ���
60 ��� � �
1 �����
2 ��� �
�̇
�
= 3,495 �����
Dari data perhitungan di atas, AFR untuk setiap variasi putaran dapat dihitung sebagai berikut :
1. AFR tanpa blower • Putaran 1000 rpm, �̇
�
= 0,179 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 3,183
0,179 AFR = 17,813
Universitas Sumatera Utara
96
• Putaran 2000 rpm, �̇
�
= 0,221 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 3,183
0,221 AFR = 14,388
• Putaran 3000 rpm, �̇
�
= 0,315 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 3,183
0,315 AFR = 10,11
• Putaran 4000 rpm, �̇
�
= 0,417 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 3,183
0,417 AFR = 7,634
• Putaran 5000 rpm, �̇
�
= 0,553 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 3,183
0,553 AFR = 5,755
• Putaran 6000 rpm, �̇
�
= 0,689 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 3,183
0,689 AFR = 4,618
• Putaran 7000 rpm, �̇
�
= 0,851 ��� =
�
�
̇ �̇
�
Universitas Sumatera Utara
97
��� = 3,183
0,851 AFR = 3,741
• Putaran 8000 rpm, �̇
�
= 0,978 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 3,183
0,978 AFR = 3,253
• Putaran 9000 rpm, �̇
�
= 1,106 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 3,183
1,106 AFR = 2,878
Nilai AFR untuk masing-masing variasi pengujian sebelum penggunaan blower dapat dilihat pada grafik berikut :
Gambar 4.13 Grafik Perbandingan AFR Vs putaran sebelum penggunaan blower
2 4
6 8
10 12
14 16
18 20
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
9000 10000
AF R
rpm
Universitas Sumatera Utara
98
2. AFR dengan blower • Putaran 1000 rpm, �̇
�
= 0,170 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
0,170 AFR = 24,455
• Putaran 2000 rpm, �̇
�
= 0,204 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
0,204 AFR = 20,379
• Putaran 3000 rpm, �̇
�
= 0,298 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
0,298 AFR = 13,974
• Putaran 4000 rpm, �̇
�
= 0,4 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
0,4 AFR = 10,406
• Putaran 5000 rpm, �̇
�
= 0,57 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
0,57 AFR = 7 ,300
• Putaran 6000 rpm, �̇
�
= 0,681
Universitas Sumatera Utara
99
��� = �
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
0,681 AFR = 6,114
• Putaran 7000 rpm, �̇
�
= 0,825 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
0,825 AFR = 5,042
• Putaran 8000 rpm, �̇
�
= 0,936 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
0,936 AFR = 4,446
• Putaran 9000 rpm, �̇
�
=1,072 ��� =
�
�
̇ �̇
�
��� = 4,161
1,072 AFR = 3,882
Nilai AFR untuk masing-masing variasi pengujian setelah penggunaan blower dapat dilihat pada grafik berikut :
Universitas Sumatera Utara
100
Gambar 4.14 Grafik Perbandingan AFR Vs putaran sesudah penggunaan blower
Untuk lebih jelasnya, perbandingan nilai AFR untuk masing-masing variasi pengujian sebelum dan sesudah penggunaan blower dapat dilihat pada
grafik berikut :
Gambar 4.15 Grafik Perbandingan AFR sebelum dan sesudah penggunaan blower
5 10
15 20
25 30
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
9000 10000
AF R
rpm
5 10
15 20
25 30
1000 2000
3000 4000
5000 6000
7000 8000
9000 10000
AF R
rpm
AFR dengan blower AFR tanpa blower
Universitas Sumatera Utara
101
Tabel 4.10 Perbandingan AFR sesudah penggunaan blower
rpm AFR tanpa blower
AFR dengan blower selisih AFR
1000 21,924
24,455 2,531
2000 17,265
19,971 2,706
3000 11,666
13,276 1,610
4000 8,574
9,678 1,104
5000 6,109
6,716 0,607
6000 4,618
5,502 0,884
7000 3,626
4,387 0,761
8000 2,953
3,824 0,871
9000 2,435
3,261 0,826
rata-rata peningkatan 1,322
Berdasarkan grafik di atas, maka nilai AFR pada setiap variasi putaran dapat disimpulkan sebagai berikut :
1. Nilai AFR dengan penggunaan blower cenderung lebih tinggi di setiap variasi
putaran, hal ini dikarenakan pasokan udara ke ruang bakar lebih banyak
setelah penggunaan blower.
2. Perbandingan AFR sebelum dan sesudah penggunaan blower cenderung lebih
tinggi pada saat rpm rendah, hal ini dikarenakan bukaan katup buang dan katup isap lebih lama terbuka saat rpm rendah, sehingga memungkinkan
pasokan udara lebih banyak masuk ke ruang bakar.
3. Nilai AFR setelah penggunaan blower mengalami peningkatan rata-rata
sebesar 1,32 .
4.2.7 Efisiensi Volumetris