Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
7,4578X
2
– 6862,5X + 2E + 06 dengan nilai RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka keatas. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecendrungan efisiensi volumetris minimum diperoleh : -8,00 pada Putaran: 1200 rpm.
Biodisel B-02 : Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka
didapatkan sebuah persamaan garis untuk biodisel- B02, yaitu: Y= -2E-11X
5
+ 2E-07X
4
– 0,0006X
3
+ 1,1122X
2
– 968,34X + 325673 dengan nilai RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka keatas. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecendrungan efisiensi volumetris minimum diperoleh: 1,20 pada Putaran: 1100 rpm.
Solar : Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka
didapatkan sebuah persamaan garis untuk solar, yaitu: Y= -2E-11X
5
+ 2E-07X
4
- 0,0006X
3
+ 1,021X
2
– 887,72X + 303710 dengan nilai RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka keatas. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecendrungan efisiensi volumetris minimum diperoleh: 7,50 pada Putaran: 1100 rpm.
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
dihasilkan dari pembakaran bahan bakar. Efisiensi termal brake dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
b
η = LHV
m P
f B
. . 3600
dimana:
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
b
η = Efisiensi termal brake LHV = nilai kalor pembakaran bahan bakar kJkg
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 Dimana :
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 dalam bahan bakar
x
massa bahan bakar
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
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.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
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
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 kjkg
Sehingga besarnya CV untuk biodiesel B01 dapat dihitung sebagai berikut : CV = HHV
B01
- Q
lc
= 37708,6990 kJkg – 5189,5272 kJkg = 32519,1718 kJkg
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
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
Besarnya CV solar : CV
solar
= HHV
solar
- Q
lc solar
= 44797,54 kjkg – 4770,48 kjkg = 40027,06 kjkg
Sedangkan harga CV untuk bahan bakar yang merupakan campuran antara biodiesel B01 dengan solar dihitung dengan rumus pendekatan berikut :
CV
Bxx
= HHV
BXX
- { B.Q
lc
- S.Q
lc solar
} Dimana :
B = Persentase biodiesel dalam bahan bakar campuran S = Persentase solar dalam bahan bakar campuran
Untuk B01, B = 0,1 dan S = 0,9 CV
10 B
= HHV
01 B
- {0,1
lc
Q ⋅
+ 0,9
lc
Q ⋅
solar
} = 37708,6990 kjkg – {0,1
} 48
, 4770
9 ,
5272 ,
5189 kg
kj kg
kj ⋅
+ ⋅
= 32896,3142 kjkg
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar biodiesel B02, maka hasil perhitungan harga CV untuk B02 = 44188,2832 kjkg
CV = HHV
B02
- Q
lc
= 40760,8390 kJkg – 5189,5272 kJkg = 35571,3118 kJkg
Setelah diperoleh harga CV untuk masing-masing bahan bakar maka dapat dihitung besarnya efisiensi termal brake
b
η . Untuk Biodiesel B01, beban 10 kg pada putaran 1000 rpm
b
η = 3600
5272 ,
5189 067
, 49228
4784 ,
1 4540
, 3
× −
x = 0,190985
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 :
Tabel 4.8 Efisiensi thermal brake
b
η pada pengujian biodiesel B-01, biodiesel B-02 dan solar .
Dengan Bahan Bakar Biodiesel B-01 Beban
kg Putaran
rpm Efisiensi thermal brake
10 1000
19,09
1400 54,77
1800 15,87
2200 17,42
2600 31,06
2800 28,06
25 1000
30,09
1400 97,35
1800
8,64
2200
20,09
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
2600 59,58
2800
47,28
Dengan Bahan Bakar Biodiesel B-02 Beban
kg Putaran
rpm Efisiensi thermal brake
10 1000
1,60
1400 35,84
1800 74,58
2200
15,77
2600 11,89
2800 15,62
25 1000
47,84
1400
108,50
1800
215,09
2200 40,13
2600 24,98
2800 23,58
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
1000 69,58
1400 80,45
1800 76,48
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
25 2200
75,64
2600
67,89
2800 67,23
o Pada pembebanan 10 kg gambar 4.12, BTE terendah terjadi saat
menggunakan biodisel B02 pada putaran 1000 rpm yaitu 1,60 . Sedangkan BTE tertinggi terjadi saat menggunakan biodiesel B02 pada
putaran 1800 rpm yaitu sebesar 74,58 . o
Pada pembebanan 25 kg gambar 4.13, BTE terendah terjadi saat menggunakan biodisel B01 pada putaran 1800 rpm yaitu 8,64 .
Sedangkan BTE tertinggi terjadi saat menggunakan biodiesel B02 pada putaran 1800 rpm yaitu sebesar 215,09 .
BTE terendah terjadi ketika menggunakan biodisel B02 pada beban 10 kg dan putaran 1000 rpm yaitu 1,60 . Harga BTE tertinggi terjadi ketika
menggunakan biodiesel B02 pada beban 25 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 215,09 .
Efisiensi termal dari biodiesel relatif lebih besar dari efisiensi termal solar, hal ini dapat ditunjukkan dengan lebih besarnya nilai kalor dari biodiesel
dibandingkan dengan solar. Kenaikan putaran poros pada beban konstan cenderung mengurangi
efisiensi termal, untuk beban konstan daya efektif daya efektif yang dihasilkan relatif konstan dan kenaikan putaran poros akan mempersingkat waktu proses
pencampuran bahan bakar–udara, sehingga pembakaran berlangsung kurang baik, hal ini akan menghasilkan energi pembakaran yang lebih kecil dan cenderung
mengurangi efisiensi termal. 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.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Perbandingan harga BTE untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut :
y = 1E-10x
5
- 1E-06x
4
+ 0,0053x
3
- 11,003x
2
+ 10884x - 4E+06 R
2
= 1 y = -4E-10x
5
+ 4E-06x
4
- 0,0167x
3
+ 30,931x
2
- 27314x + 9E+06 R
2
= 1
y = -3E-11x
5
+ 3E-07x
4
- 0,001x
3
+ 1,8375x
2
- 1599,5x + 561421 R
2
= 1
-40.000 -20.000
20.000 40.000
60.000 80.000
100.000
500 1000
1500 2000
2500 3000
P uta ra nR pm
E fi
s ie
n s
i T
h e
rm a
l B
ra k
e
B iodis elB -01 B iodis elB -02
S olar
Gambar 4.12 Grafik BTE vs putaran untuk beban 10 kg
Analisa performansi: Biodisel B-01
: Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka didapatkan sebuah persamaan garis untuk biodisel-
B01, yaitu: Y= 1E-10X
5
- 1E-06X
4
+ 0,0053X
3
- 11,003X
2
+ 10884X - 4E + 06 dengan nilai RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka kebawah.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecendrungan BTE maksimum diperoleh : 64,00
pada Putaran: 1200 rpm. Biodisel B-02
: Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka didapatkan sebuah persamaan garis untuk biodisel-
B02, yaitu: Y= -4E-10X
5
+ 4E-06X
4
– 0,0167X
3
+ 30,931X
2
– 27314X + 9E + 06 dengan nilai
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka kebawah.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecendrungan BTE maksimum diperoleh: 79,00
pada Putaran: 1700 rpm. Solar
: Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka didapatkan sebuah persamaan garis untuk solar,
yaitu: Y= -3E-11X
5
+ 3E-07X
4
- 0,001X
3
+ 1,8375X
2
– 1599,5X + 561421 dengan nilai RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka keatas. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecendrungan BTE minimum diperoleh: 24,00pada Putaran: 2400 rpm.
y = 2E-10x
5
- 3E-06x
4
+ 0,0114x
3
- 23,734x
2
+ 23557x - 9E+06 R
2
= 1 y = -1E-09x
5
+ 1E-05x
4
- 0,0509x
3
+ 94,215x
2
- 83533x + 3E+07 R
2
= 1
y = 5E-11x
5
- 5E-07x
4
+ 0,0021x
3
- 3,8897x
2
+ 3555,2x - 1E+06 R
2
= 1
-100.000 -50.000
50.000 100.000
150.000 200.000
250.000
500 1000
1500 2000
2500 3000
P uta ra nR pm E
fi s
ie n
s i
T h
e rm
a l
B ra
k e
B iodis elB -01 B iodis elB -02
S olar
Gambar 4.13 Grafik BTE vs Putaran untuk beban 25 kg
Analisa performansi:
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
Biodisel B-01 : Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka
didapatkan sebuah persamaan garis untuk biodisel- B01, yaitu: Y= 2E-10X
5
+ 3E-06X
4
+ 0,0114X
3
- 23,734X
2
+ 23557X - 9E + 06 dengan nilai RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka kebawah.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecendrungan BTE maksimum diperoleh : 120,00
pada Putaran: 1300 rpm. Biodisel B-02
: Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka didapatkan sebuah persamaan garis untuk biodisel-
B02, yaitu: Y= -1E-09X
5
+ 1E-05X
4
– 0,0509X
3
+ 94,215X
2
– 83533X + 3E + 07 dengan nilai RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka keatas. Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa
kecendrungan BTE minimum diperoleh: -80,00 pada Putaran: 1100 rpm.
Solar : Setelah data dibuat dalam grafik polinomial maka
didapatkan sebuah persamaan garis untuk solar, yaitu: Y= 5E-11X
5
- 5E-07X
4
+ 0,0021X
3
– 3,8897X
2
+ 3555,2X – 1E + 06 dengan nilai RegresiR
2
= 1 dan grafik condong terbuka kebawah.
Dari grafik tersebut dapat disimpulkan bahwa kecendrungan BTE maksimum diperoleh:
76,00pada Putaran: 1100 rpm.
Jekson Turnip : Pengujian Dan Analisa Performansi Motor Bakar Diesel Menggunakan Biodisel Dimethil Ester B-01 Dan B-02, 2010.
4.3 Pengujian Emisi Gas Buang
