Kajian Performansi Mesin Diesel Satu Silinder Dengan Bahan Bakar Solar Akrasol dan Campuran Solar Akrasol dengan Minyak Jagung Chapter III V
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Persiapan bahan baku dilakukan di laboratorium PIK (Proses Industri
Kimia ) Fakultas Teknik Universitas Sumatera utara selama lebih kurang 5
minggu. Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama lebih kurang 2
minggu.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:
1. Bom Kalorimeter
Bom Kalorimeter, Gambar 3.1, adalah alat yang digunakan untuk
mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna
(dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah
sampel
ditempatkan
padatabung
beroksigen
yang
tercelup
dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api
listrik dari kawat
logam
terpasang
dalam
tabung.
Bom
Kalorimeter
terdiri dari tabung baja tebal dengan tutup kedap udara.
Sejumlah
tertentu
zat
cawan platina dan sebuah kumparan
yang
akan
diuji
ditempatkan
dalam
besi yang diketahui beratnya (yang juga
akan dibakar) ditempatkan pula pada cawan platina sedemikian sehingga
menempel pada zat yang akan diuji. Kalorimeter bom kemudian ditutup dan
tutupnya lalu dikencangkan. Setelah itu bom diisi dengan O2 hingga tekanannya
mencapai 25 atm. Kemudian bom dimasukkan ke dalam kalorimeter yang diisi
35
Universitas Sumatera Utara
air. Setelah semuanya tersusun, sejumlah tertentu aliran listrik dialirkan ke kawat
besi dan setelah terjadi pambakaran, kenaikan suhu diukur.
Gambar 3.1 Bom Kalorimeter
2. Mesin Diesel Small engine Test TD115-MKII
Mesin diesel juga disebut Motor Penyalaan Kompresi, Gambar 3.2, oleh
karena penyalaannya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam
udara yang telah bertekanan dan bertemperatur ringgi sebagai akibat dari
proses kompresi di dalam ruang bakar.
Gambar 3.2 Mesin Diesel Small engine Test TD115-MKII
36
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi:
Model
: TD115-MKII
Type
: 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal
Max output
: 4.2 kW
Rated output
: 2.5 kW
Max speed
: 3750 rpm
3. Tec Equpment TD-114
Tec equipment TD-114 digunakan untuk melihat data keluaran yang akan
digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran yang
diambil antara lain; Putaran (RPM), Torsi (Nm), Suhu Exhaust (oC), dan
Tekanan Udara (mmH2O). Tec Equipment TD-114 ditunjukkan pada
Gambar 3.3 di bawah ini:
Gambar 3.3 Tec Equipment TD-114
3.2.2. Bahan
Pengolahan bahan baku dimulai dengan pengadaan minyak nabati
hasil ekstraksi biji jagung (corn oil) dengan kadar murni tanpa tambahan zat aditif
lainnya. Produk import ini dapat dibeli di Brastagi swalayan dengan merk produk
“DOUGO”
37
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Minyak Jagung
Minyak jagung terlebih dahulu diukur nilai kadar free fatty acid
(FFA) dengan cara penambahan methanol 96% dan indicator penoptaline kedalam
minyak yang selanjutnya di titrasi dengan menggunakan KOH 0,1 Seperti
ditunjukkan pada Gambar 3.5 dibawah.
Gambar 3.5 Proses Mengukur Nilai FFA
38
Universitas Sumatera Utara
Setelah dilakukan pengujian kadar FFA dan didapatkan nilai kadar
FFA yang rendah maka proses pengolahan dapat langsung di lanjutkan ke proses
transesterifikasi, dilakukan dengan mereaksikan minyak goreng jagung dengan
methanol dengan perbandingan fraksi mol tertentu yang bertujuan untuk
menghasilkan biodiesel. Dalam reaksi digunakan katalis KOH. Proses
transesterifikasi ditunjukkan pada Gambar 3.6 dibawah ini.
Gambar 3.6 Proses Transesterifikasi
Selanjutnya minyak hasil proses transesterifikasi dipisahkan dari
gliserol yang terbentuk selama reaksi dengan menggunakan corong pemisah.
Pemisahan minyak hasil transesterifikasi dari gliserol ditunjukkan pada Gambar
3.7 dibawah ini.
Gambar 3.7 Proses pemisahan minyak dengan gliserol
39
Universitas Sumatera Utara
Minyak hasil transesterifikasi yang sudah dipisahkan dari gliserol, sudah
berupa biodiesel kotor, selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan
menggunakan akuades pada suhu tertentu sampai kadar asam biodiesel normal
dan bahan pengotor habis dari biodiesel. Proses pencucian dapat dilihat pada
Gambar 3.8 dibawah ini.
Gambar 3.8 Proses Pencucian Biodiesel dengan Air
Setelah proses pencucian selesai biodiesel kemudian dipanaskan di
dalam oven untuk menghilangkan kadar air, sehingga didapat biodiesel jagung
seperti pada Gambar 3.9 di bawah ini.
Gambar 3.9 Biodiesel Jagung
40
Universitas Sumatera Utara
Setelah proses transesterifikasi selesai dan diperoleh biodiesel biji
jagung, selanjutnya dilakukan uji kelayakan biodiesel tersebut, yaitu uji kadar
FFA, Nilai Viskositas, Kadar metilester, dan densitas minyak.
Secara mendetail proses transesterifikasi akan di jelaskan pada sub bab
berikut.
3.2.2.1.Esterifikasi
Prosedur esterifikasi adalah sebagai berikut:
1. Peralatan esterifikasi dirangkai, dimasukkan etanol
dengan
perbandingan sebagai berikut:
dimana:
G = massa methanol yang diperlukan
M = massa bahan baku yang akan di esterifikasi
2. Dinyalakan hot plate untuk memanaskan reaktan
3. Sambil dipanaskan ditambahkan asam sulfat tetas demi tetes ke
dalam reaktan sebanyak 1% dari massa bahan baku yang akan
direaksikan
4. Setelah dicapai suhu 60o reaktan yang telah dicampur asam sulfat
dimasukkan ke dalam minyak yang telah dipanaskan
5. Ditunggu sampai 75 menit bereaksi dan dijaga suhu 600C
6. Setelah selesai dimasukkan kedalam corong pisah dan dipisahkan
dari methanol berlebih
7. Dicuci dengan air bersuhu 40 – 50oC untuk menghilangkan sisa
katalis dan kotoran
8. Dipanaskan didalam oven dengan suhu 115oC selama 2 jam untuk
menghilangkan kadar air.
41
Universitas Sumatera Utara
3.2.2.2. Transesterifikasi
Proses transesterifikasi adalah sebagai berikut:
1. Kadar FFA, densitas, dan viskositas minyak hasil esterifikasi
dianalisis
2. Minyak hasil ester dengan berat tertentu dimasukkan ke dalam
labu leher tiga dan dipanaskan dengan hot plate hingga
mencapai suhu 60oC
3. Sementara minyak dipanaskan, KOH sebanyak 1% dari berat
minyak dilarutkan kedalam methanol dengan perbandingan
sebagai berikut:
dimana:
G = massa methanol yang diperlukan
M
=
massa
bahan
baku
yang
akan
di
transesterifikasi
4. Larutan dimasukkan ke dalam labu yang telah berisi minyak
dan dihomogenkan dengan magnetic stireer
5. Dibiarkan bereaksi selama 75 menit dan dijaga suhu 60oC
6. Diangkat dari peralatan rekasi, dimasukkan kedalam corong
pisah untuk memisahkan biodiesel dari gliserol
7. Dicuci dengan menggunakan air dengan suhu 40 – 50oC
beberapa kali sampai air bekas cucian bening
8. Dipanaskan ke dalam oven pada suhu 115oC selama 2 jam
untuk menghilangkan kadar air
42
Universitas Sumatera Utara
Dibawah ini adalah Gambar 3.10 diagram alir pembuatan biodiesel jagung
Gambar 3.10 Diagram pembuatan biodiesel jagung
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan solar Akrasol, solar
Akrasol + Biodiesel jagung 2,5%, solar Akrasol + Biodiesel jagung 5%, solar
Akrasol + Biodiesel jagung 7,5%, dan solar Akrasol + Biodiesel jagung 10%.
solar Akrasol + Biodiesel jagung 12,5%, solar Akrasol + Biodiesel jagung 15%,
solar Akrasol + Biodiesel jagung 17,5%, dan solar Akrasol + Biodiesel jagung
20%.
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi :
1. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran
dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing –
masing pengujian.
2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang
digunakan dalam pengujian
43
Universitas Sumatera Utara
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang
ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah :
1. Torsi motor ( T )
2. Daya motor ( N )
3. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc )
4. Efisiensi Thermal Brake Aktual
5. Efisiensi volumetrik
6. Heat Loss
7. Persentase Heat Loss
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu :
1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar
2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 2.5%
3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 5%
4. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 7.5%
5. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 10%
6. pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 12.5%
7. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 15%
8. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 17.5%
9. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%
44
Universitas Sumatera Utara
3.6
Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah
alat uji “Bom Kalorimeter”.
Peralatan yang digunakan meliputi :
a. Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom
b. Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji.
c. Tabung gas oksigen.
d. Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang
dimasukkan ke dalam tabung bom.
e. Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.
f. Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.
g. Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
h. Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai
penyala pada tabung bom.
i. Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
j Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada
dudukannya.
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada
pada penutup bom.
3. Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala,
serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan
bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset.
4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan
berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai
rapat.
5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).
6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml.
7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter.
45
Universitas Sumatera Utara
8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus
listrik.
9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan
pengaduk.
10. Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor.
11. Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12. Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca
dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13. Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14. Memastikan
kawat
penyala
telah
menyala
dan
putus
dengan
memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
15. Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima)
menit dari penyalaan berlangsung.
16. Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk
pengujian berikutnya.
17. Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah
sebagai berikut :
1. Kalibrasi Instrumentasi mesin diesel sebelum digunakan
2. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin,
kemudian memanaskan mesin selama 10 menit
3. Mengatur putaran mesin pada 1800 RPM menggunakan tuas kecepatan
dan melihat data analog pada instrument
4. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji
5. Menimbang bahan bakar yang habis setelah 5 menit pengujian
6. Mengulang pengujian dengan menggunakan variasi putaran yang berbeda
(1800 RPM, 2000 RPM, 2200 RPM, 2400 RPM, 2600 RPM, 2800 RPM)
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat
dilihat melalui melalui diagram alir pada Gambar 3.10 di bawah ini
46
Universitas Sumatera Utara
Mulai
Mempersiapkan Alat dan Bahan
Kalibrasi Instrumentasi Mesin Diesel
Pengambilan Data
Pengolahan Data
Analisa Data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.11 Diagram Alir Penelitian Performansi Mesin
3.8 Set Up Alat
Pelaksanaan set-up alat akan ditampilkan pada gambar aliran pengerjaan
pada Gambar 3.11 di bawah ini:
2
3
4
1
5
7
8
9
6
Gambar 3.11 Set Up Alat
47
Universitas Sumatera Utara
Keterangan Gambar:
1. Flow Meter Bahan Bakar
2. Tacho meter (RPM)
3. Torque meter (Nm)
4. Exhaust Temperature (oC)
5. Tombol ON/OFF
6. Manometer (mmH2O)
7. Medin TD-111
8. Dynamometer
9. Exhaust Muffler
Secara lebih terperinci urutan pengujian akan diperlihatkan pada Gambar 3.12
berikut ini.
1
2
5
66
3
7
4
8
48
Universitas Sumatera Utara
9
100
000
Gambar 3.12 Set-up pengujian performansi mesin diesel
Keterangan:
1. Mengatur posisi gas
2. Memasukkan bahan bakar
3. Menghidupkan mesin TD-111 dengan menarik tuas engkol
4. Menghidupkan Tec-equipment TD-115
5. Mengatur posisi jarum pengukur torsi pada posisi nol
6. Memberikan beban pada lengan beban
7. Menentukan besar putaran dan mencatat hasil pembacaan RPM.
8. Mencatat waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar.
9. Mencatat hasil pembacaan torsi (Nm)
10. Mencatat hasil pembacaan tekanan udara
49
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Hasil Pengujian Bom Kalori Meter
Pengujian bom kalorimeter untuk mendapatkan nilai kalor daripada bahan
bakar. Nilai kalor bahan bakar didapat dengan melihat perbedaan suhu air
sebelum dan sesudah proses bom kalori bahan bakar berlangsung, dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.2.
Hasil yang didapat ini masih merupakan nilai bruto kalori bahan bakar
maka untuk nilai netto kalori bahan bakar yang kita gunakan, kita gunakan nilai
LHV (Low Heating value) dari bahan bakar yang dihitung dengan menggunakan
persamaan 2.4.
Berikut ditampilkan tabel dan grafik hasil pengujian bom kalorimeter,
beserta nilai HHV dan LHV dari bahan bakar yang dapat dilihat dari Lampiran 1.1
sampai 1.9
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter
Bahan Bakar
Akra Sol
Akra Sol + 2.5%
Biodiesel
Akra Sol + 5%
Biodiesel
Pengujian
T1
T2
HHV
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
25.19
26.23
27.16
26.29
28.32
25.76
26.78
27.61
25.19
26.25
25.71
26.64
27.52
25.82
26.06
27.05
27.94
27.12
29.17
26.61
27.56
28.43
26.06
27.07
26.5
27.43
28.36
26.67
60294.3
56617.8
53676.6
57353.1
58823.7
58823.7
53676.6
56617.8
60294.3
56617.8
54411.9
54411.9
58088.4
58823.7
LHV
LHV RataRata
57054.272
53377.792
50436.608 54113.088
54113.088
55583.68
55583.68
50436.608
53377.792 53966.0288
57054.272
53377.792
51171.904
51171.904
53671.9104
54848.384
55583.68
50
Universitas Sumatera Utara
Akra Sol +7.5%
Biodiesel
Akra Sol + 10%
Biodiesel
Akra Sol +12. 5%
Biodiesel
Akra Sol + 15%
Biodiesel
Akra Sol + 17.5%
Biodiesel
Akra Sol + 20%
Biodiesel
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
26.9
26.34
27.33
28.27
26.03
27.02
25.28
26.2
26.98
27.86
25.82
27.65
25.54
26.41
27.26
28.15
25.9
26.86
27.7
28.61
25.71
26.09
27.04
28
26.35
27.32
25.96
26.98
27.84
25.71
26.63
27.75
27.14
28.14
29.11
26.86
27.82
26.15
26.95
27.75
28.68
26.66
28.49
26.31
27.18
28.08
28.98
26.69
27.63
28.48
29.45
26.53
26.91
27.87
28.75
27.15
28.09
26.84
27.75
28.6
26.44
27.41
58823.7
55147.2
55882.5
58088.4
57353.1
55147.2
60294.3
51470.7
52941.3
56617.8
58088.4
58088.4
52941.3
52941.3
56617.8
57353.1
54411.9
52941.3
53676.6
58088.4
56617.8
56617.8
57353.1
51470.7
55147.2
52941.3
61029.6
52941.3
52206
50000.1
53676.6
55583.68
51907.2
52642.496
54848.384
54113.088
51907.2
57054.272
48230.72
49701.312
53377.792
54848.384
54848.384
49701.312
49701.312
53377.792
54113.088
51171.904
49701.312
50436.608
54848.384
53377.792
53377.792
54113.088
48230.72
51907.2
49701.312
57789.568
49701.312
48966.016
46760.128
50436.608
53083.6736
52642.496
52348.3776
51907.2
51466.0224
50730.7264
Perbandingan besarnya lhv rata -rata untuk masing-masing pengujian pada
setiap variasi campuran bahan bakar dilihat pada Gambar 4.1 dibawah ini:
51
Universitas Sumatera Utara
55000
54000
53000
52000
LHV Rata - Rata
51000
50000
49000
Gambar 4.1 Grafik nilai LHV rata-rata Akrasol dan Biodiesel jagung
4.2 Hasil Pengujian Engine Tes Bed TD -111
Dari Engine Tes Bed TD -111 di lakukan pengujian dan hasil uji diamati
pada instrumentasi pembaca TD – 115. Pengujian dilakukan dengan variasi bahan
bakar sebanyak 9 variasi, variasi putaran mesin sebanyak 6 variasi, dan variasi
beban statis sebanyak 2 variasi yaitu 3,5 kg dan 4,5 kg.
4.2.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol adalah seperti pada
Tabel 4.2 di bawah sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol
Beban
(kg)
3,5
Putaran
(rpm)
Torsi
(N/m)
Waktu
(s)
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
5,9
5,6
6
6,3
6,6
6,8
10,5
10,7
159
135
127
106
92
84
131
110
Udara
T exhaust
Masuk
(oC)
(mmH2O)
13
115
14,5
125
17
135
20
155
23
160
25
165
13,5
135
16
140
52
Universitas Sumatera Utara
4,5
2200
2400
2600
2800
11
11,3
11,5
11,8
103
94
79
72
18
21
23
25
150
155
170
190
4.2.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
2.5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel jagung
2.5%, seperti pada Tabel 4.3 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol+ Biodiesel Jagung
2.5%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800
5
5.4
5.7
5.9
6.2
6.3
7.9
8.2
8.4
8.7
8.9
9.3
Waktu
(s)
130
113
96
88
78
66
135
115
107
84
81
65
mmH2O
11
13
15
18
22
24
10
13
15
18
22
24
T
(exhaust)
120
120
140
150
175
190
110
140
145
150
180
190
4.2.3 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung 5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
5%, seperti pada Tabel 4.4 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
5%
Beban
3.5
Putaran Torsi
1800
2000
2200
2400
4.9
5.1
5.4
5.6
Waktu
mmH2O
143
123
97
97
11
12
15
18
T
(exhaust)
110
150
130
140
53
Universitas Sumatera Utara
2600
2800
4.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
5.8
6.2
7.6
8.3
8.6
8.8
8.9
9.1
83
68
21
23
143
117
102
77
82
68
11
13
15
17
20
22.5
150
170
125
130
150
180
160
190
4.2.4 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
7.5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel
Jagung7.5%, seperti pada Tabel 4.5 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol+ Biodiesel Jagung
7.5%
Beban
3.5
4.5
Putaran Torsi
1800
5
2000
5.5
2200
5.6
2400
5.8
2600
6
2800
6.2
1800
7.8
2000
8.1
2200
8.6
2400
8.7
2600
8.9
2800
9.1
Waktu
126
112
110
93
80
71
134
123
94
90
75
67
mmH2O
10
12
15
18
21
23
10
13
15
18
20
22.5
T
(exhaust)
95
125
140
150
180
180
130
145
155
140
160
190
4.2.5 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung 10%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
10%, seperti pada Tabel 4.6 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
10%
Beban
Putaran Torsi
Waktu
mmH2O
T
54
Universitas Sumatera Utara
(exhaust)
3.5
4.5
1800
4.6
127
10
110
2000
4.8
105
13
130
2200
5
92
15
140
2400
5.2
88
18
140
2600
5.4
81
20
140
2800
5.6
69
22
160
1800
7.5
137
10
110
2000
7.9
114
12
130
2200
8.1
109
16
140
2400
8.4
82
17
150
2600
8.6
75
19
170
2800
8.5
73
22
190
4.2.6 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung
12.5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
12.5%, seperti pada Tabel 4.7 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
12.5%
Beban
Putaran
Torsi
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
5
5.3
5.6
5.8
5.9
6.1
7.4
7.6
8.2
8.3
8.4
4.5
Waktu
137
118
100
94
79
70
136
106
101
91
78
mmH2O
10
13
15
18
20
22
10
13
15
18
20.5
T
(exhaust)
120
120
150
180
170
200
120
130
150
160
180
55
Universitas Sumatera Utara
2800
8.5
72
22
190
4.2.7 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung 15%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
15%, seperti pada Tabel 4.8 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
15%
Beban
3.5
4.5
Putaran Torsi Waktu
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.7
5.2
5.3
5.4
5.8
6
7.5
7.6
7.8
8
8.1
8.3
mmH2O
136
106
101
91
78
72
131
120
108
92
84
71
10
13
15
16
19
21.5
10
13
15
18
19
21.5
T
(exhaust)
120
130
140
150
200
180
120
120
125
155
170
180
4.2.8 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung
17.5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
17.5%, seperti pada Tabel 4.8 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
17.5%
Beban
Putaran
3.5
1800
2000
Torsi Waktu
5
5.2
130
107
mmH2O
10
12
T
(exhaust)
120
130
56
Universitas Sumatera Utara
4.5
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800
5.4
5.7
5.9
6
7.3
7.7
7.9
8.2
8.5
8.7
106
80
75
76
129
124
106
86
78
73
15
17
19
21.5
10
12
15
17
20
21.5
130
160
160
170
120
130
130
150
150
175
4.2.9 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung 20%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
20%, seperti pada Tabel 4.10 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%
Beban
Putaran
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.5
Torsi Waktu
4.2
4.7
5.2
5.6
5.7
5.8
7.3
7.5
7.9
8.1
8.3
8.4
129
119
105
88
84
76
123
116
108
87
79
76
mmH2O
9
12
14
17
19
21
10
13
15
16
18
19
T
(exhaust)
90
110
120
160
170
180
125
120
125
160
175
195
4.3 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel
57
Universitas Sumatera Utara
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin diesel 4
langkah 1 silinder TD – 111 melalui alat pembaca TD – 115 selanjutnya akan
diproses dan dikalkulasi untuk mendapatkan besar performansi dari mesin diesel
tersebut.
4.3.1 Torsi
Besarnya torsi dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6. Untuk pengujian dengan bahan
bakar Akra Sol:
Beban
: 3,5 Kg
Putaran mesin : 1800 rpm
T=
= 5,9 Nm
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya torsi yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase
biodiesel, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
Tabel 4.11 dibawah ini:
Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Torsi
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi (Nm)
B
B
B
7.5
10
12.5
Akra
Sol
B
2.5
B
5
B
15
B
17.5
B
20
1800
5.9
5
4.9
5
4.6
5
4.7
5
4.2
2000
5.6
5.4
5.1
5.5
4.8
5.3
5.2
5.2
4.7
2200
6
5.7
5.4
5.6
5
5.6
5.3
5.4
5.2
2400
6.3
5.9
5.6
5.8
5.2
5.8
5.4
5.7
5.6
2600
6.6
6.2
5.8
6
5.4
5.9
5.8
5.9
5.7
2800
6.8
6.3
6.2
6.2
5.6
6.1
6
6
5.8
1800
10.5
7.9
7.6
7.8
7.5
7.4
7.5
7.3
7.3
2000
10.7
8.2
8.3
8.1
7.9
7.6
7.6
7.7
7.5
58
Universitas Sumatera Utara
2200
11
8.4
8.6
8.6
8.1
8.2
7.8
7.9
7.9
2400
11.3
8.7
8.8
8.7
8.4
8.3
8
8.2
8.1
2600
11.5
8.9
8.9
8.9
8.6
8.4
8.1
8.5
8.3
2800
11.8
9.3
9.1
9.1
8.5
8.5
8.3
8.7
8.4
Pada pembebanan 3,5 kg torsi terendah terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 4,2 Nm sedangkan torsi tertinggi terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar Akra Sol pada putaran mesin 2800
rpm sebesar 6,8 Nm.
Pada pembebanan 4,5 kg torsi terendah terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 7,3 Nm sedangkan torsi tertinggi terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar Akra Sol pada putaran mesin 2800
rpm sebesar 11,8 Nm.
Torsi terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel
20 % pada beban 3,5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 4,2 Nm
dan torsi terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar Akra Sol pada
beban 4,5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 11,8 Nm.
Torsi terbesar terjadi pada penggunaan Akra Sol karena nilai kalor
yang paling besar yang terdapat pada Akra Sol yaitu sebesar 54113,08
kJ/kgoC
Perbandingan besarnya torsi untuk masing-masing pengujian pada setiap
variasi beban dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan 4.3 dibawah ini:
59
Universitas Sumatera Utara
8
7
Akra Sol
6
Torsi (Nm)
Biodiesel 2.5%
5
Biodiesel 5%
4
Biodiesel 7.5%
3
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
2
Biodiesel 15%
1
Biodiesel 17.5%
0
Biodiesel 20%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Grafik 4.2 pengaruh putaran terhadap torsi mesin diesel untuk beban 3,5
kg
Torsi (Nm)
14
12
Akra Sol
10
Biodiesel 2.5%
Biodiesel 5%
8
Biodiesel 7.5%
6
Biodiesel 10%
4
Biodiesel 12.5%
2
Biodiesel 15%
0
Biodiesel 17.5%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Grafik 4.3 pengaruh putaran terhadap torsi mesin diesel untuk
beban 4,5 kg
Dari grafik dapat dilihat bahwa torsi tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol sedangkan torsi terendah terjadi pada penggunaan
60
Universitas Sumatera Utara
Akra Sol + Biodiesel Jagung 20%. Hal ini disebabkan oleh Nilai kalor
bahan bakar berbanding lurus dengan torsi yang dihasilkan. Semakin
tinggi nilai kalor maka semakin tinggi torsi yang dihasil yang akan
berpengaruh daya saat mesin beroperasi
4.3.1 Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5. Untuk pengujian dengan bahan
bakar Akra Sol:
Beban
: 3,5 Kg
Putaran mesin : 1800 rpm
= 1,11 kW
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase
biodiesel, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
Tabel 4.12 dibawah ini:
Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk Daya
Beb
an
Puta
ran
3.5
4.5
Daya (kW)
B
B
10
12.5
Akra
Sol
B
2.5
B
5
B
7.5
B
15
B
17.5
B
20
1800
1.111
0.942
0.923
0.942
0.866
0.942
0.885
0.942
0.791
2000
1.172
1.130
1.067
1.151
1.004
1.109
1.088
1.088
0.983
2200
1.381
1.312
1.243
1.289
1.151
1.289
1.220
1.243
1.197
2400
1.582
1.482
1.406
1.456
1.306
1.456
1.356
1.431
1.406
2600
1.796
1.687
1.578
1.632
1.469
1.605
1.578
1.605
1.551
2800
1.992
1.846
1.817
1.817
1.641
1.787
1.758
1.758
1.699
1800
1.978
1.488
1.431
1.469
1.413
1.394
1.413
1.394
1.375
2000
2.239
1.716
1.737
1.695
1.653
1.590
1.590
1.611
1.570
61
Universitas Sumatera Utara
2200
2.532
1.934
1.980
1.980
1.865
1.888
1.796
1.819
1.819
2400
2.838
2.185
2.210
2.185
2.110
2.084
2.009
2.059
2.034
2600
3.129
2.421
2.421
2.421
2.340
2.285
2.204
2.313
2.258
2800
3.458
2.725
2.666
2.666
2.491
2.491
2.432
2.549
2.461
Pada pembebanan 3,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 0,79 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujian dengan menggunakan bahan bakar Akra Sol
pada putaran
mesin 2800 rpm sebesar 1,99 kW.
Pada pembebanan 4,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 1,37 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujian dengan menggunakan bahan bakar Akra Sol
pada putaran
mesin 2800 rpm sebesar 3,45 kW.
Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel
20 % pada beban 3,5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 0,79 kW
dan daya terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar Akra Sol pada
beban 4,5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 3,45 kW.
Daya terbesar terjadi pada penggunaan Akra Sol karena nilai kalor
yang paling besar yang terdapat pada Akra Sol yaitu sebesar 54113,08
kJ/kgoC
Perbandingan besarnya daya untuk masing-masing pengujian pada setiap
variasi beban dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan 4.5 dibawah ini:
62
Universitas Sumatera Utara
2,5
2
Akra Sol
Daya (kW)
Biodiesel 2.5%
1,5
Biodiesel 5%
Biodiesel 7.5%
1
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
0,5
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
Biodiesel 20%
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Putaran (Rpm)
Gambar 4.4 Grafik pengaruh putaran terhadap daya mesin diesel untuk
beban 3,5 kg
4
Akra Sol
3,5
Daya (kW)
3
Biodiesel 2.5%
2,5
Biodiesel 5%
2
Biodiesel 7.5%
1,5
Biodiesel 10%
1
Biodiesel 12.5%
0,5
Biodiesel 15%
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Putaran (Rpm)
Biodiesel 17.5%
Biodiesel 20%
Gambar 4.5 Grafik pengaruh putaran terhadap daya mesin diesel untuk
beban 4,5 kg
Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan
63
Universitas Sumatera Utara
Akra Sol + Biodiesel Jagung 20%. Hal ini disebabkan oleh besarnya torsi
yang diperoleh dengan bahan bakar Akra Sol lebih tinggi daripada dengan
menggunakan bahan bakar campuran biodiesel.
4.3.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)
Laju aliran bahan bakar merupakan banyaknya bahan bakar yang habis
terpakai selama satu jam pemakaian, dapat dihitung dengan persamaan 2.7 dengan
volume bahan bakar yang diuji sebesar 8 ml.
Dengan menggunakan harga sgf dan tf yang didapat dari percobaan,
maka didapatlah laju aliran bahan bakar menggunakan Akra Sol :
Beban
: 3,5 kg
Putaran mesin : 1800 rpm
= 0,15 kg/jam
Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin dan
beban yang bervariasi dan pada setiap variasi persentase biodiesel maka hasil
perhitungan mf untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.13 di bawah ini:
Tabel 4.13 Laju Aliran Bahan Bakar
Beb
an
Putar
an
3.5
4.5
Mf (Kg / Jam)
Akra
Sol
B
2.5
B
5
B
7.5
B
10
B
12.5
B
15
B
17.5
B
20
1800
0.156
0.191
0.173
0.197
0.195
0.181
0.182
0.191
0.192
2000
0.183
0.219
0.201
0.221
0.236
0.210
0.234
0.232
0.208
2200
0.195
0.258
0.256
0.225
0.269
0.248
0.245
0.234
0.236
2400
0.234
0.282
0.256
0.267
0.282
0.264
0.272
0.310
0.282
2600
0.269
0.318
0.299
0.310
0.306
0.314
0.318
0.331
0.295
2800
0.295
0.376
0.365
0.349
0.359
0.354
0.344
0.326
0.326
1800
0.189
0.183
0.173
0.185
0.181
0.182
0.189
0.192
0.201
2000
0.225
0.215
0.212
0.201
0.217
0.234
0.206
0.200
0.214
64
Universitas Sumatera Utara
2200
0.241
0.232
0.243
0.264
0.227
0.245
0.229
0.234
0.229
2400
0.264
0.295
0.322
0.275
0.302
0.272
0.269
0.288
0.285
2600
0.314
0.306
0.302
0.331
0.331
0.318
0.295
0.318
0.314
2800
0.344
0.382
0.365
0.370
0.340
0.344
0.349
0.340
0.326
Pada pembebanan 3,5 kg, mf terendah terjadi pada saat
menggunakan Akra Sol pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0,15
kg/jam sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan biodiesel 2.5 %
pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0,37632 kg/jam
Pada pembebanan 4,5 kg, mf terendah terjadi pada saat
menggunakan biodiesel 5 % pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
0,1736 kg/ jam. sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan biodiesel
2.5 % pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0,3821 kg/jam
Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap pembebanan dengan
variasi bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada Gambar 4.6
dan 4.7 di bawah ini:
0,4
0,35
Akra Sol
0,3
mf (Kg / Jam)
Biodiesel 2.5%
0,25
Biodiesel 5%
0,2
Biodiesel 7.5%
0,15
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
0,1
Biodiesel 15%
0,05
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.6 Grafik Pengaruh putaran terhadap laju aliran bahan bakar beban 3,5
kg
65
Universitas Sumatera Utara
0,45
0,4
Akra Sol
mf (Kg / Jam)
0,35
Biodiesel 2.5%
0,3
Biodiesel 5%
0,25
Biodiesel 7.5%
0,2
Biodiesel 10%
0,15
Biodiesel 12.5%
0,1
Biodiesel 15%
0,05
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.7 Grafik Pengaruh putaran terhadap laju aliran bahan bakar beban 4,5
kg
Dapat dilihat dari tren grafik diatas laju aliran bahan bakar terendah pada
penggunaan Akra Sol. Nilai kalor bahan bakar berbanding terbalik dengan laju
aliran bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor maka semakin kecil nilai laju aliran
bahan bakar yang akan berpengaruh pada satuan waktu mesin beroperasi
4.3.3 Rasio udara bahan bakar (AFR)
Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis pengujian
dihitung berdasarkan persamaan 2.8.
Untuk pengujian dengan menggunakan Akra Sol, beban 3,5 kg dan
putaran mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 13 mmH2O, dengan
melakukan interpolasi pada kurva viscous flow meter didapat besar ma 14 kg/jam,
dan kemudian dikalikan dengan faktor koreksi sehingga didapat massa udara yang
sebenarnya:
ma = 14 x 0,94
= 13,75 kg/jam
66
Universitas Sumatera Utara
Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing
pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR.
Untuk pengujian dengan menggunakan Akra Sol pada putaran 1800 rpm
dan beban 3.5 kg maka didapatkan besar AFR:
AFR = 88,03
Hasil perhitungan AFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban,
putaran mesin dan persentase biodiesel dapat dilihat pada Tabel 4.14 dibawah ini:
Tabel 4.14 Air Fuel Ratio
Be
ban
Puta
ran
3.5
1800
Akra
Sol
88.039
2000
83.375
2200
91.958
2400
90.297
2600
90.126
2800
89.445
1800
75.325
2000
74.963
2200
78.967
2400
84.078
2600
77.391
2800
76.667
4.5
AFR (Kg / Jam)
B
2.5
60.90
8
62.56
9
61.33
3
67.46
7
73.08
9
67.46
7
57.50
0
63.67
6
68.36
1
64.40
0
75.90
0
66.44
5
B
5
66.998
B
7.5
53.667
B
10
54.093
B
12.5
58.352
B
15
57.926
B
17.5
55.370
B
20
49.450
62.867
57.245
58.139
65.337
58.693
54.689
60.822
61.972
70.278
58.778
63.889
64.528
67.722
62.611
74.367
71.300
67.467
72.067
62.015
57.926
63.719
74.239
71.556
69.000
67.296
63.122
60.695
67.978
66.615
69.554
64.656
65.593
65.933
69.596
67.978
66.998
57.074
58.352
57.926
55.796
54.944
52.389
64.783
68.106
58.267
58.693
66.445
63.378
64.230
65.167
60.056
74.282
64.528
69.000
67.722
69.000
55.754
69.000
59.374
69.767
70.534
62.270
59.289
69.852
63.889
60.695
68.106
67.978
66.445
60.567
65.167
64.208
68.404
67.467
65.018
66.849
61.504
67
Universitas Sumatera Utara
Pada pembebanan 3,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
Biodiesel 20 % pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 49,450 sedangkan AFR
tertinggi terjadi pada penggunaan Akra Sol pada putaran mesin 2200 rpm yaitu
91,958.
Pada pembebanan 4,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 52,389
sedangkan AFR
tertinggi terjadi pada penggunaan Akra Sol pada putaran mesin 2400 rpm yaitu
84,07.
Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi
beban dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan 4.9 berikut:
100
90
Akra Sol
AFR
80
70
Biodiesel 2.5%
60
Biodiesel 5%
50
Biodiesel 7.5%
40
Biodiesel 10%
30
Biodiesel 12.5%
20
Biodiesel 15%
10
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.8 Grafik pengaruh putaran terhadap AFR pada pembebanan 3,5 kg
68
Universitas Sumatera Utara
90
80
Akra Sol
70
Biodiesel 2.5%
AFR
60
Biodiesel 5%
50
Biodiesel 7.5%
40
30
Biodiesel 10%
20
Biodiesel 12.5%
10
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.9 Grafik pengaruh putaran terhadap AFR pada pembebanan 4,5 kg
Laju aliran bahan bakar berbanding terbalik dengan nilai AFR.
Pada sub bab 4.3.3, laju aliran bahan bakar terendah pada penggunaan
Akra Sol, maka dapat dilihat bahwa nilai AFR tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol.
4.3.4 Efisiensi Volumetris
Efisiensi volumetris untuk motor bakar 4 langkah dihitung dengan
persamaan 2.10.
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu sebesar
100 kPa dan suhu 27oC, maka dihitung nilai massa jenis udara dengan persamaan
2.11.
ρa =
= 1,16 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
efisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
biodiesel, putaran mesin dan beban.
69
Universitas Sumatera Utara
Untuk pengujian menggunakan Akra Sol beban 3,5 kg pada putaran mesin
1800 rpm maka didapatkan nilai efisiensi volumetrik:
= 77,36 %
Harga efisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat dihitung
dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan diatas dengan
variasi beban, putaran mesin, dan biodiesel dengan beberapa variasi seperti
ditunjukkan pada Tabel 4.15 berikut
Tabel 4.15 Efisiensi Volumetris
Be
ba
n
Puta
ran
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.5
1800
2000
2200
2400
2600
Efisiensi Volumetris (%)
Akra
Sol
77.36
1
77.72
8
84.03
0
92.03
3
98.80
4
99.89
2
81.02
9
87.63
1
90.03
2
97.53
4
98.80
4
B
2.5
62.690
B
5
62.690
B
7.5
55.355
B
10
55.355
B
12.5
55.355
B
15
55.355
B
17.5
55.355
B
20
48.019
67.825
61.223
61.223
67.825
67.825
67.825
61.223
61.223
72.027
72.027
72.027
72.027
72.027
72.027
72.027
66.025
81.0297
81.029
81.029
81.029
81.029
70.026
75.528
75.528
93.7258
88.647
88.647
83.568
83.568
78.490
78.490
78.490
95.1768
90.461
90.461
85.745
85.745
83.387
83.387
81.029
55.355
62.690
55.355
55.355
55.355
55.355
55.355
48,019
67.825
67.825
67.825
61.223
67.825
67.825
61.223
67.825
72.0270
72.027
72.027
78.028
72.027
72.027
72.027
72.027
81.029
75.528
81.029
75.528
81.029
81.029
75.528
70.026
93.725
83.568
83.568
78.490
86.108
78.490
83.568
73.412
70
Universitas Sumatera Utara
2800
99.89
2
95.176
88.103
88.103
85.745
85.745
83.387
83.387
71.598
Pada pembebanan 3,5 kg efisiensi volumetris terendah terjadi pada
penggunaan biodiesel 20 % dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
48,019% sedangkan efisiensi volumetris tertinggi terjadi pada penggunaaan Akra
Sol pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 99,89 %
Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi volumetris terendah terjadi pada
penggunaan biodiesel 20 % dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 48,019
% sedangkan efisiensi volumetris tertinggi terjadi pada penggunaaan Akra Sol
pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 99,89 %
Perbandingan efisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap
variasi putaran dapat dilihat pada Gambar 4.10 dan 4.11 berikut:
120
100
Akra Sol
Biodiesel 2.5%
nv (%)
80
Biodiesel 5%
60
Biodiesel 7.5%
Biodiesel 10%
40
Biodiesel 12.5%
Biodiesel 15%
20
Biodiesel 17.5%
0
Biodiesel 20%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Gambar 4.10 Grafik pengaruh putaran terhadap Efisiensi Volumetris pada beban
3,5 kg
71
Universitas Sumatera Utara
120
100
Akra Sol
Biodiesel 2.5%
nv (%)
80
Biodiesel 5%
60
Biodiesel 7.5%
Biodiesel 10%
40
Biodiesel 12.5%
20
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.11 Grafik pengaruh putaran terhadap Efisiensi Volumetris pada beban
4,5 kg
Efisiensi volumetris dipengaruhi oleh laju konsumsi udara, dan besar
putaran mesin. Selain itu nilai kalor bahan bakar juga mempengaruhi besar
efisiensi volumetris. Semakin tinggi nilai kalor bahan bakar maka konsumsi udara
akan semakin rendah dan sebaliknya semakin rendah nilai kalor bahan bakar maka
semakin tinggi nilai konsumsi udara, yang dapat dilihat pada penurunan efisiensi
volumetris pada biodiesel jagung 20%. Dapat disimpulkan laju konsumsi udara
berbanding lurus dengan besarnya efisiensi volumetris.
4.3.5 Daya Aktual
Daya aktual didapat dengan mengalikan daya hasil pembacaan dengan
efisiensi thermal, efisiensi volumetris dan efisiensi mekanis, dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.12
Untuk beban 3,5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar Akra Sol
maka didapat daya aktual:
Pa = 1,11 x 77,36 x 47,34 x 0,85
72
Universitas Sumatera Utara
= 0,34 kW
Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin,
beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada Tabel 4.16 dibawah ini:
Tabel 4.16 Grafik Daya Aktual
Be
ba
n
Putar
an
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Daya (kW)
Akra
Sol
0.34
6
0.32
8
0.46
3
0.55
6
0.66
7
0.75
8
0.94
5
1.10
1
1.35
4
1.68
1
1.74
0
1.95
8
B
2.5%
0.165
B
5%
0.175
B
7.5%
0.143
B
10%
0.123
B
12.5%
0.158
B
15%
0.140
B
17.5%
0.152
B
20%
0.094
0.223
0.197
0.210
0.168
0.231
0.202
0.185
0.171
0.271
0.247
0.305
0.205
0.281
0.257
0.282
0.241
0.357
0.357
0.371
0.284
0.380
0.278
0.296
0.319
0.475
0.420
0.438
0.342
0.400
0.362
0.363
0.385
0.488
0.466
0.492
0.372
0.451
0.440
0.469
0.432
0.377
0.421
0.371
0.354
0.344
0.343
0.323
0.312
0.524
0.549
0.556
0.446
0.428
0.488
0.472
0.470
0.658
0.661
0.616
0.692
0.610
0.595
0.604
0.625
0.742
0.652
0.808
0.645
0.754
0.714
0.659
0.612
1.016
0.922
0.853
0.754
0.825
0.760
0.834
0.718
1.049
0.9781
0.974
0.909
0.901
0.831
0.947
0.800
Pada pembebanan 3,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
Akra Sol putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0,75 kW sedangkan daya terendah
terjadi pada penggunaan bahan bakar biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm
yaitu sebesar 0,09 kW
Pada pembebanan 4,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
Akra Sol pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 1,95 kW sedangkan daya
aktual terkecil terjadi pada penggunaan biodiesel 20 % putaran mesin 1800 rpm
yaitu sebesar 0,31 kW
73
Universitas Sumatera Utara
Melalui grafik hubungan antara daya aktual dan putaran mesin pada
Daya (kW)
Gambar 4.12 dan 4.13 di bawah ini.
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Akra Sol
Biodiesel 2.5%
Biodiesel 5%
Biodiesel 7.5%
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
Biodiesel 15%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 17.5%
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.12 Grafik pengaruh putaran terhadap daya aktual pada pembebanan 3,5
kg
2,5
Akra Sol
2
Daya (kW)
Biodiesel 2.5%
1,5
Biodiesel 5%
Biodiesel 7.5%
1
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
0,5
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.13 Grafik pengaruh putaran terhadap daya aktual pada pembebanan 4,5
kg
Dari grafik dapat dilihat bahwa Akra Sol memiliki nilai daya aktual yang
terbesar dari semua variasi bahan bakar yang ada. Besarnya daya ditentukan oleh
besarnya nilai kalor bahan bakar dan besarnya putaran. Semakin tinggi nilai kalor
74
Universitas Sumatera Utara
maka nilai daya yang dapat dibangkitkan akan semakin tinggi begitu pula
sebaliknya, demikian pula dengan putaran semakin tinggi putaran mesin maka
nilai daya akan semakin besar.
4.3.6 Efisiensi Termal Aktual
Efisiensi termal aktual adalah perbandingan antara daya aktual dengan laju
panas rata-rata yang dihasilkan bahan bakar, yang dapat dihitung dengan
persamaan 2.13 dengan nilai LHV untuk masing-masing sesuai dengan variasi
persentase biodiesel yang didapat melalui percobaan bom kalori meter.
Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3,5 kg
putaran mesin 1800 rpm menggunakan Akra Sol didapatkan nilai efisiensi termal:
= 14,73 %
Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar efisiensi
termal aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti
pada Tabel 4.17 dibawah:
Tabel 4.17 Efisiensi termal aktual
Be
ban
Puta
ran
3.5
4.5
Efisiensi Thermal Aktual (%)
1800
Akra
Sol
14.736
B
2.5%
5.764
B
l 5%
6.772
B
7.5%
4.941
B
10%
4.321
B
12.5%
6.007
B
15%
5.320
B
17.5%
5.596
B
20%
3.471
2000
11.871
6.785
6.544
6.451
4.864
7.575
5.984
5.599
5.823
2200
15.777
7.011
6.495
9.183
5.207
7.804
7.253
8.436
7.241
2400
15.794
8.451
9.352
9.427
6.899
9.903
7.071
6.681
8.030
2600
16.452
9.953
9.431
9.585
7.629
8.761
7.884
7.673
9.246
2800
17.071
8.665
8.560
9.541
7.085
8.750
8.858
10.040
9.382
1800
33.185
16.292
13.602
13.366
12.968
12.570
11.746
10.991
2000
32.442
17.375
18.696
14.021
12.569
16.384
16.489
15.609
2200
37.371
18.217
15.816
20.782
17.070
17.962
18.055
19.290
2400
42.347
13.70
3
16.20
5
18.91
7
16.74
13.565
19.865
14.570
19.008
18.357
15.979
15.226
75
Universitas Sumatera Utara
4
2600
36.830
2800
37.766
22.11
8
18.31
6
20.433
17.474
15.582
17.839
17.835
18.340
16.218
17.961
17.826
18.271
17.974
16.484
19.475
17.390
Pada pembebanan 3,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol putaran mesin 2800 rpm sebesar 17,07 % sedangkan
efisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20 % putaran
mesin 1800 rpm yaitu sebesar 3,471 %
Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol putaran mesin 2400 rpm yaitu sebesar 42,34 % sedangkan
efisiensi termal aktual terendah mesin terjadi pada penggunaan biodiesel 20 %
putaran 1800 rpm yaitu sebesar 10,991 %
Perbandingan
nilai
efisiensi
termal
aktual
untuk
setiap
variasi
pembebanan, bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.14 dan 4.15 di
bawah ini.
20
Akra Sol
na (%)
15
Biodiesel 2.5%
Biodiesel 5%
10
Biodiesel 7.5%
5
Biodiesel 10%
0
Biodiesel 12.5%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
Gambar 4.14 Pengaruh putaran mesin terhadap Efisiensi Thermal Aktual pada
pembebanan 3,5 kg
76
Universitas Sumatera Utara
Efisiensi Termal Aktual pada Pembebanan 4,5 Kg
na (%)
50
Akra Sol
40
Biodiesel 2.5%
30
Biodiesel 5%
20
Biodiesel 7.5%
10
Biodiesel 10%
0
Biodiesel 12.5%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
Gambar 4.15 Pengaruh putaran mesin terhadap Efisiensi Thermal Aktual pada
pembebanan 4,5 kg
Efisiensi termal aktual cenderung tinggi pada penggunaan bahan bakar
Akra Sol pada putaran mesin yang tinggi, hal tersebut dikarenakan nilai kalor
bahan bakar yang lebih tinggi dari Akra Sol dibandingkan dengan variasi bahan
bakar biodiesel, sehingga diperoleh efisiensi terendah terjadi pada penggunaan
biodiesel 20 % karena memiliki nilai kalor terendah.
4.3.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik dari masing-masing pengujian pada tiaptiap variasi beban, putaran dan bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan 2.14
Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar pada subbab 4.4.2
maka untuk pengujian dengan menggunakan bahan Akra Sol dengan beban 3,5 kg
ada putaran mesin 1800 rpm didapat nilai SFC :
Sfc = 451,43 (gr/kWh)
77
Universitas Sumatera Utara
Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar,
dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada Tabel
4.18 di bawah ini:
Tabel 4.18 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Be
ba
n
Puta
ran
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (gr / kWh)
Akra
Sol
451.43
5
560.37
8
421.67
0
421.21
8
404.37
1
389.70
9
200.47
3
205.06
5
178.01
7
157.09
8
180.63
1
176.15
2
B
2.5%
1157.20
0
983.072
951.374
789.311
670.202
769.783
486.808
411.629
352.628
398.401
301.598
364.203
B
5%
990.37
0
1024.8
90
1032.6
10
717.17
4
711.19
1
783.48
7
411.68
2
386.03
6
368.19
0
494.46
2
328.25
5
373.42
4
B
7.5%
1372
.269
1051
.195
738.
453
719.
343
707.
505
710.
799
498.
564
362.
735
428.
777
341.
377
388.
088
380.
438
B
10%
1582.6
06
1405.6
74
1313.2
40
991.20
1
896.29
59
965.16
0
511.60
2
487.70
4
329.06
1
469.33
5
438.85
1
374.27
4
B
12.5%
1144.67
3
907.814
881.151
694.366
784.905
785.931
530.299
547.108
402.861
361.794
385.503
382.593
B
15%
1303.5
07
1158.8
27
956.21
6
980.70
1
879.59
5
782.90
1
551.72
4
423.29
9
386.11
2
377.80
6
388.86
5
420.72
8
B
17.5%
1249.83
7
1249.19
5
829.172
1046.94
5
911.579
696.686
595.463
424.208
387.416
437.753
381.387
359.155
B
20%
2044.0
50
1218.6
12
979.92
9
883.61
4
767.47
3
756.29
5
645.61
6
454.61
3
367.86
8
466.06
0
437.53
2
408.06
6
Pada pembebanan 3,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel
20 % putaran mesin1800 rpm yaitu sebesar 2044,50 gr/kWh dan SFC terendah
terjadi pada penggunaan bahan bakar Akra Sol putaran mesin 2800 rpm yaitu
sebesar 389,70 gr/kWh
Pada pembebanan 4,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel
20 % putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 646,6165 gr/kWh dan SFC terendah
terjadi pada penggunaan bahan bakar Akra Sol pada putaran mesin 2400 yaitu
sebesar 157,098 gr/kWh
78
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan harga SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar
dapat dilihat pada Gambar 4.16 dan 4.17 di bawah ini.
2500
Akra Sol
2000
sfc (gr / kWh)
Biodiesel 2.5%
1500
Biodiesel 5%
Biodiesel 7.5%
1000
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
500
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.16 Pengaruh putaran mesin terhadap SFC pada pembebanan 3,5 kg
sfc (gr /kWh)
700
600
Akra Sol
500
Biodiesel 2.5%
400
Biodiesel 5%
300
Biodiesel 7.5%
200
Biodiesel 10%
100
Biodiesel 12.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
Putaran (Rpm)
2800
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
Gambar 4.17 Pengaruh putaran mesin terhadap SFC pada pembebanan 4,5 kg
SFC terbesar terjadi pada biodiesel 20 % putaran 1800 karena pada
putaran ini memiliki nilai mf rendah. Selain itu hal ini dipengaruhi oleh nilai kalor
bahan bakar yang kecil dibanding dengan bahan bakar yang tersedia. Nilai kalor
yang rendah mengakibatkan konsumsi bahan bakar yang terjadi setiap jamnya
semakin tinggi persatuan daya yang dibangkitkannya.
79
Universitas Sumatera Utara
4.3.8 Heat Loss
Heat loss yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.15
.Untuk beban 3,5 kg, putaran 1800 rpm bahan bakar Akra Sol maka heat loss
dapat dihitung :
Heat Loss = (13,752 + 0,
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Persiapan bahan baku dilakukan di laboratorium PIK (Proses Industri
Kimia ) Fakultas Teknik Universitas Sumatera utara selama lebih kurang 5
minggu. Pengujian dilakukan di laboratorium motor bakar Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara selama lebih kurang 2
minggu.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Alat yang dipakai dalam penelitian ini terdiri dari:
1. Bom Kalorimeter
Bom Kalorimeter, Gambar 3.1, adalah alat yang digunakan untuk
mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna
(dalam O2 berlebih) suatu senyawa, bahan makanan, bahan bakar. Sejumlah
sampel
ditempatkan
padatabung
beroksigen
yang
tercelup
dalam medium penyerap kalor (kalorimeter), dan sampel akan terbakar oleh api
listrik dari kawat
logam
terpasang
dalam
tabung.
Bom
Kalorimeter
terdiri dari tabung baja tebal dengan tutup kedap udara.
Sejumlah
tertentu
zat
cawan platina dan sebuah kumparan
yang
akan
diuji
ditempatkan
dalam
besi yang diketahui beratnya (yang juga
akan dibakar) ditempatkan pula pada cawan platina sedemikian sehingga
menempel pada zat yang akan diuji. Kalorimeter bom kemudian ditutup dan
tutupnya lalu dikencangkan. Setelah itu bom diisi dengan O2 hingga tekanannya
mencapai 25 atm. Kemudian bom dimasukkan ke dalam kalorimeter yang diisi
35
Universitas Sumatera Utara
air. Setelah semuanya tersusun, sejumlah tertentu aliran listrik dialirkan ke kawat
besi dan setelah terjadi pambakaran, kenaikan suhu diukur.
Gambar 3.1 Bom Kalorimeter
2. Mesin Diesel Small engine Test TD115-MKII
Mesin diesel juga disebut Motor Penyalaan Kompresi, Gambar 3.2, oleh
karena penyalaannya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam
udara yang telah bertekanan dan bertemperatur ringgi sebagai akibat dari
proses kompresi di dalam ruang bakar.
Gambar 3.2 Mesin Diesel Small engine Test TD115-MKII
36
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi:
Model
: TD115-MKII
Type
: 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal
Max output
: 4.2 kW
Rated output
: 2.5 kW
Max speed
: 3750 rpm
3. Tec Equpment TD-114
Tec equipment TD-114 digunakan untuk melihat data keluaran yang akan
digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran yang
diambil antara lain; Putaran (RPM), Torsi (Nm), Suhu Exhaust (oC), dan
Tekanan Udara (mmH2O). Tec Equipment TD-114 ditunjukkan pada
Gambar 3.3 di bawah ini:
Gambar 3.3 Tec Equipment TD-114
3.2.2. Bahan
Pengolahan bahan baku dimulai dengan pengadaan minyak nabati
hasil ekstraksi biji jagung (corn oil) dengan kadar murni tanpa tambahan zat aditif
lainnya. Produk import ini dapat dibeli di Brastagi swalayan dengan merk produk
“DOUGO”
37
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Minyak Jagung
Minyak jagung terlebih dahulu diukur nilai kadar free fatty acid
(FFA) dengan cara penambahan methanol 96% dan indicator penoptaline kedalam
minyak yang selanjutnya di titrasi dengan menggunakan KOH 0,1 Seperti
ditunjukkan pada Gambar 3.5 dibawah.
Gambar 3.5 Proses Mengukur Nilai FFA
38
Universitas Sumatera Utara
Setelah dilakukan pengujian kadar FFA dan didapatkan nilai kadar
FFA yang rendah maka proses pengolahan dapat langsung di lanjutkan ke proses
transesterifikasi, dilakukan dengan mereaksikan minyak goreng jagung dengan
methanol dengan perbandingan fraksi mol tertentu yang bertujuan untuk
menghasilkan biodiesel. Dalam reaksi digunakan katalis KOH. Proses
transesterifikasi ditunjukkan pada Gambar 3.6 dibawah ini.
Gambar 3.6 Proses Transesterifikasi
Selanjutnya minyak hasil proses transesterifikasi dipisahkan dari
gliserol yang terbentuk selama reaksi dengan menggunakan corong pemisah.
Pemisahan minyak hasil transesterifikasi dari gliserol ditunjukkan pada Gambar
3.7 dibawah ini.
Gambar 3.7 Proses pemisahan minyak dengan gliserol
39
Universitas Sumatera Utara
Minyak hasil transesterifikasi yang sudah dipisahkan dari gliserol, sudah
berupa biodiesel kotor, selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan
menggunakan akuades pada suhu tertentu sampai kadar asam biodiesel normal
dan bahan pengotor habis dari biodiesel. Proses pencucian dapat dilihat pada
Gambar 3.8 dibawah ini.
Gambar 3.8 Proses Pencucian Biodiesel dengan Air
Setelah proses pencucian selesai biodiesel kemudian dipanaskan di
dalam oven untuk menghilangkan kadar air, sehingga didapat biodiesel jagung
seperti pada Gambar 3.9 di bawah ini.
Gambar 3.9 Biodiesel Jagung
40
Universitas Sumatera Utara
Setelah proses transesterifikasi selesai dan diperoleh biodiesel biji
jagung, selanjutnya dilakukan uji kelayakan biodiesel tersebut, yaitu uji kadar
FFA, Nilai Viskositas, Kadar metilester, dan densitas minyak.
Secara mendetail proses transesterifikasi akan di jelaskan pada sub bab
berikut.
3.2.2.1.Esterifikasi
Prosedur esterifikasi adalah sebagai berikut:
1. Peralatan esterifikasi dirangkai, dimasukkan etanol
dengan
perbandingan sebagai berikut:
dimana:
G = massa methanol yang diperlukan
M = massa bahan baku yang akan di esterifikasi
2. Dinyalakan hot plate untuk memanaskan reaktan
3. Sambil dipanaskan ditambahkan asam sulfat tetas demi tetes ke
dalam reaktan sebanyak 1% dari massa bahan baku yang akan
direaksikan
4. Setelah dicapai suhu 60o reaktan yang telah dicampur asam sulfat
dimasukkan ke dalam minyak yang telah dipanaskan
5. Ditunggu sampai 75 menit bereaksi dan dijaga suhu 600C
6. Setelah selesai dimasukkan kedalam corong pisah dan dipisahkan
dari methanol berlebih
7. Dicuci dengan air bersuhu 40 – 50oC untuk menghilangkan sisa
katalis dan kotoran
8. Dipanaskan didalam oven dengan suhu 115oC selama 2 jam untuk
menghilangkan kadar air.
41
Universitas Sumatera Utara
3.2.2.2. Transesterifikasi
Proses transesterifikasi adalah sebagai berikut:
1. Kadar FFA, densitas, dan viskositas minyak hasil esterifikasi
dianalisis
2. Minyak hasil ester dengan berat tertentu dimasukkan ke dalam
labu leher tiga dan dipanaskan dengan hot plate hingga
mencapai suhu 60oC
3. Sementara minyak dipanaskan, KOH sebanyak 1% dari berat
minyak dilarutkan kedalam methanol dengan perbandingan
sebagai berikut:
dimana:
G = massa methanol yang diperlukan
M
=
massa
bahan
baku
yang
akan
di
transesterifikasi
4. Larutan dimasukkan ke dalam labu yang telah berisi minyak
dan dihomogenkan dengan magnetic stireer
5. Dibiarkan bereaksi selama 75 menit dan dijaga suhu 60oC
6. Diangkat dari peralatan rekasi, dimasukkan kedalam corong
pisah untuk memisahkan biodiesel dari gliserol
7. Dicuci dengan menggunakan air dengan suhu 40 – 50oC
beberapa kali sampai air bekas cucian bening
8. Dipanaskan ke dalam oven pada suhu 115oC selama 2 jam
untuk menghilangkan kadar air
42
Universitas Sumatera Utara
Dibawah ini adalah Gambar 3.10 diagram alir pembuatan biodiesel jagung
Gambar 3.10 Diagram pembuatan biodiesel jagung
Bahan yang menjadi objek pengujian ini adalah bahan solar Akrasol, solar
Akrasol + Biodiesel jagung 2,5%, solar Akrasol + Biodiesel jagung 5%, solar
Akrasol + Biodiesel jagung 7,5%, dan solar Akrasol + Biodiesel jagung 10%.
solar Akrasol + Biodiesel jagung 12,5%, solar Akrasol + Biodiesel jagung 15%,
solar Akrasol + Biodiesel jagung 17,5%, dan solar Akrasol + Biodiesel jagung
20%.
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi :
1. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran
dan pembacaan pada unit instrumentasi dan alat ukur pada masing –
masing pengujian.
2. Data sekunder, merupakan data tentang karakteristik bahan bakar yang
digunakan dalam pengujian
43
Universitas Sumatera Utara
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian diolah menggunakan rumus yang
ada, kemudian hasil dari peritungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik.
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah :
1. Torsi motor ( T )
2. Daya motor ( N )
3. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc )
4. Efisiensi Thermal Brake Aktual
5. Efisiensi volumetrik
6. Heat Loss
7. Persentase Heat Loss
Prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu :
1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar
2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 2.5%
3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 5%
4. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 7.5%
5. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 10%
6. pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 12.5%
7. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 15%
8. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 17.5%
9. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%
44
Universitas Sumatera Utara
3.6
Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah
alat uji “Bom Kalorimeter”.
Peralatan yang digunakan meliputi :
a. Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom
b. Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji.
c. Tabung gas oksigen.
d. Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang
dimasukkan ke dalam tabung bom.
e. Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.
f. Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.
g. Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
h. Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai
penyala pada tabung bom.
i. Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
j Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada
dudukannya.
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut :
1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada
pada penutup bom.
3. Menempatkan cawan yang berisi bahan bakar pada ujung tangkai penyala,
serta mengatur posisi kawat penyala agar berada tepat diatas permukaan
bahan bakar yang berada didalam cawan dengan menggunakan pinset.
4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan
berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai
rapat.
5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).
6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml.
7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter.
45
Universitas Sumatera Utara
8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus
listrik.
9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan
pengaduk.
10. Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor.
11. Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12. Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca
dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13. Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14. Memastikan
kawat
penyala
telah
menyala
dan
putus
dengan
memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
15. Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima)
menit dari penyalaan berlangsung.
16. Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk
pengujian berikutnya.
17. Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Prosedur pengujian performansi motor dilakukan dengan langkah-langkah
sebagai berikut :
1. Kalibrasi Instrumentasi mesin diesel sebelum digunakan
2. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin,
kemudian memanaskan mesin selama 10 menit
3. Mengatur putaran mesin pada 1800 RPM menggunakan tuas kecepatan
dan melihat data analog pada instrument
4. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji
5. Menimbang bahan bakar yang habis setelah 5 menit pengujian
6. Mengulang pengujian dengan menggunakan variasi putaran yang berbeda
(1800 RPM, 2000 RPM, 2200 RPM, 2400 RPM, 2600 RPM, 2800 RPM)
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat
dilihat melalui melalui diagram alir pada Gambar 3.10 di bawah ini
46
Universitas Sumatera Utara
Mulai
Mempersiapkan Alat dan Bahan
Kalibrasi Instrumentasi Mesin Diesel
Pengambilan Data
Pengolahan Data
Analisa Data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.11 Diagram Alir Penelitian Performansi Mesin
3.8 Set Up Alat
Pelaksanaan set-up alat akan ditampilkan pada gambar aliran pengerjaan
pada Gambar 3.11 di bawah ini:
2
3
4
1
5
7
8
9
6
Gambar 3.11 Set Up Alat
47
Universitas Sumatera Utara
Keterangan Gambar:
1. Flow Meter Bahan Bakar
2. Tacho meter (RPM)
3. Torque meter (Nm)
4. Exhaust Temperature (oC)
5. Tombol ON/OFF
6. Manometer (mmH2O)
7. Medin TD-111
8. Dynamometer
9. Exhaust Muffler
Secara lebih terperinci urutan pengujian akan diperlihatkan pada Gambar 3.12
berikut ini.
1
2
5
66
3
7
4
8
48
Universitas Sumatera Utara
9
100
000
Gambar 3.12 Set-up pengujian performansi mesin diesel
Keterangan:
1. Mengatur posisi gas
2. Memasukkan bahan bakar
3. Menghidupkan mesin TD-111 dengan menarik tuas engkol
4. Menghidupkan Tec-equipment TD-115
5. Mengatur posisi jarum pengukur torsi pada posisi nol
6. Memberikan beban pada lengan beban
7. Menentukan besar putaran dan mencatat hasil pembacaan RPM.
8. Mencatat waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar.
9. Mencatat hasil pembacaan torsi (Nm)
10. Mencatat hasil pembacaan tekanan udara
49
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Hasil Pengujian Bom Kalori Meter
Pengujian bom kalorimeter untuk mendapatkan nilai kalor daripada bahan
bakar. Nilai kalor bahan bakar didapat dengan melihat perbedaan suhu air
sebelum dan sesudah proses bom kalori bahan bakar berlangsung, dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.2.
Hasil yang didapat ini masih merupakan nilai bruto kalori bahan bakar
maka untuk nilai netto kalori bahan bakar yang kita gunakan, kita gunakan nilai
LHV (Low Heating value) dari bahan bakar yang dihitung dengan menggunakan
persamaan 2.4.
Berikut ditampilkan tabel dan grafik hasil pengujian bom kalorimeter,
beserta nilai HHV dan LHV dari bahan bakar yang dapat dilihat dari Lampiran 1.1
sampai 1.9
Tabel 4.1 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter
Bahan Bakar
Akra Sol
Akra Sol + 2.5%
Biodiesel
Akra Sol + 5%
Biodiesel
Pengujian
T1
T2
HHV
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
25.19
26.23
27.16
26.29
28.32
25.76
26.78
27.61
25.19
26.25
25.71
26.64
27.52
25.82
26.06
27.05
27.94
27.12
29.17
26.61
27.56
28.43
26.06
27.07
26.5
27.43
28.36
26.67
60294.3
56617.8
53676.6
57353.1
58823.7
58823.7
53676.6
56617.8
60294.3
56617.8
54411.9
54411.9
58088.4
58823.7
LHV
LHV RataRata
57054.272
53377.792
50436.608 54113.088
54113.088
55583.68
55583.68
50436.608
53377.792 53966.0288
57054.272
53377.792
51171.904
51171.904
53671.9104
54848.384
55583.68
50
Universitas Sumatera Utara
Akra Sol +7.5%
Biodiesel
Akra Sol + 10%
Biodiesel
Akra Sol +12. 5%
Biodiesel
Akra Sol + 15%
Biodiesel
Akra Sol + 17.5%
Biodiesel
Akra Sol + 20%
Biodiesel
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
1
2
3
4
5
26.9
26.34
27.33
28.27
26.03
27.02
25.28
26.2
26.98
27.86
25.82
27.65
25.54
26.41
27.26
28.15
25.9
26.86
27.7
28.61
25.71
26.09
27.04
28
26.35
27.32
25.96
26.98
27.84
25.71
26.63
27.75
27.14
28.14
29.11
26.86
27.82
26.15
26.95
27.75
28.68
26.66
28.49
26.31
27.18
28.08
28.98
26.69
27.63
28.48
29.45
26.53
26.91
27.87
28.75
27.15
28.09
26.84
27.75
28.6
26.44
27.41
58823.7
55147.2
55882.5
58088.4
57353.1
55147.2
60294.3
51470.7
52941.3
56617.8
58088.4
58088.4
52941.3
52941.3
56617.8
57353.1
54411.9
52941.3
53676.6
58088.4
56617.8
56617.8
57353.1
51470.7
55147.2
52941.3
61029.6
52941.3
52206
50000.1
53676.6
55583.68
51907.2
52642.496
54848.384
54113.088
51907.2
57054.272
48230.72
49701.312
53377.792
54848.384
54848.384
49701.312
49701.312
53377.792
54113.088
51171.904
49701.312
50436.608
54848.384
53377.792
53377.792
54113.088
48230.72
51907.2
49701.312
57789.568
49701.312
48966.016
46760.128
50436.608
53083.6736
52642.496
52348.3776
51907.2
51466.0224
50730.7264
Perbandingan besarnya lhv rata -rata untuk masing-masing pengujian pada
setiap variasi campuran bahan bakar dilihat pada Gambar 4.1 dibawah ini:
51
Universitas Sumatera Utara
55000
54000
53000
52000
LHV Rata - Rata
51000
50000
49000
Gambar 4.1 Grafik nilai LHV rata-rata Akrasol dan Biodiesel jagung
4.2 Hasil Pengujian Engine Tes Bed TD -111
Dari Engine Tes Bed TD -111 di lakukan pengujian dan hasil uji diamati
pada instrumentasi pembaca TD – 115. Pengujian dilakukan dengan variasi bahan
bakar sebanyak 9 variasi, variasi putaran mesin sebanyak 6 variasi, dan variasi
beban statis sebanyak 2 variasi yaitu 3,5 kg dan 4,5 kg.
4.2.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol adalah seperti pada
Tabel 4.2 di bawah sebagai berikut :
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol
Beban
(kg)
3,5
Putaran
(rpm)
Torsi
(N/m)
Waktu
(s)
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
5,9
5,6
6
6,3
6,6
6,8
10,5
10,7
159
135
127
106
92
84
131
110
Udara
T exhaust
Masuk
(oC)
(mmH2O)
13
115
14,5
125
17
135
20
155
23
160
25
165
13,5
135
16
140
52
Universitas Sumatera Utara
4,5
2200
2400
2600
2800
11
11,3
11,5
11,8
103
94
79
72
18
21
23
25
150
155
170
190
4.2.2. Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
2.5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel jagung
2.5%, seperti pada Tabel 4.3 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol+ Biodiesel Jagung
2.5%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800
5
5.4
5.7
5.9
6.2
6.3
7.9
8.2
8.4
8.7
8.9
9.3
Waktu
(s)
130
113
96
88
78
66
135
115
107
84
81
65
mmH2O
11
13
15
18
22
24
10
13
15
18
22
24
T
(exhaust)
120
120
140
150
175
190
110
140
145
150
180
190
4.2.3 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung 5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
5%, seperti pada Tabel 4.4 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
5%
Beban
3.5
Putaran Torsi
1800
2000
2200
2400
4.9
5.1
5.4
5.6
Waktu
mmH2O
143
123
97
97
11
12
15
18
T
(exhaust)
110
150
130
140
53
Universitas Sumatera Utara
2600
2800
4.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
5.8
6.2
7.6
8.3
8.6
8.8
8.9
9.1
83
68
21
23
143
117
102
77
82
68
11
13
15
17
20
22.5
150
170
125
130
150
180
160
190
4.2.4 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
7.5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel
Jagung7.5%, seperti pada Tabel 4.5 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol+ Biodiesel Jagung
7.5%
Beban
3.5
4.5
Putaran Torsi
1800
5
2000
5.5
2200
5.6
2400
5.8
2600
6
2800
6.2
1800
7.8
2000
8.1
2200
8.6
2400
8.7
2600
8.9
2800
9.1
Waktu
126
112
110
93
80
71
134
123
94
90
75
67
mmH2O
10
12
15
18
21
23
10
13
15
18
20
22.5
T
(exhaust)
95
125
140
150
180
180
130
145
155
140
160
190
4.2.5 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung 10%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
10%, seperti pada Tabel 4.6 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
10%
Beban
Putaran Torsi
Waktu
mmH2O
T
54
Universitas Sumatera Utara
(exhaust)
3.5
4.5
1800
4.6
127
10
110
2000
4.8
105
13
130
2200
5
92
15
140
2400
5.2
88
18
140
2600
5.4
81
20
140
2800
5.6
69
22
160
1800
7.5
137
10
110
2000
7.9
114
12
130
2200
8.1
109
16
140
2400
8.4
82
17
150
2600
8.6
75
19
170
2800
8.5
73
22
190
4.2.6 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung
12.5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
12.5%, seperti pada Tabel 4.7 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
12.5%
Beban
Putaran
Torsi
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
5
5.3
5.6
5.8
5.9
6.1
7.4
7.6
8.2
8.3
8.4
4.5
Waktu
137
118
100
94
79
70
136
106
101
91
78
mmH2O
10
13
15
18
20
22
10
13
15
18
20.5
T
(exhaust)
120
120
150
180
170
200
120
130
150
160
180
55
Universitas Sumatera Utara
2800
8.5
72
22
190
4.2.7 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung 15%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
15%, seperti pada Tabel 4.8 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
15%
Beban
3.5
4.5
Putaran Torsi Waktu
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.7
5.2
5.3
5.4
5.8
6
7.5
7.6
7.8
8
8.1
8.3
mmH2O
136
106
101
91
78
72
131
120
108
92
84
71
10
13
15
16
19
21.5
10
13
15
18
19
21.5
T
(exhaust)
120
130
140
150
200
180
120
120
125
155
170
180
4.2.8 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung
17.5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
17.5%, seperti pada Tabel 4.8 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.9 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel Jagung
17.5%
Beban
Putaran
3.5
1800
2000
Torsi Waktu
5
5.2
130
107
mmH2O
10
12
T
(exhaust)
120
130
56
Universitas Sumatera Utara
4.5
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800
5.4
5.7
5.9
6
7.3
7.7
7.9
8.2
8.5
8.7
106
80
75
76
129
124
106
86
78
73
15
17
19
21.5
10
12
15
17
20
21.5
130
160
160
170
120
130
130
150
150
175
4.2.9 Hasil Pengujian dengan Bahan BakarAkra Sol + Biodiesel Jagung 20%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Akra Sol+ Biodiesel Jagung
20%, seperti pada Tabel 4.10 di bawah adalah sebagai berikut:
Tabel 4.10 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%
Beban
Putaran
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.5
Torsi Waktu
4.2
4.7
5.2
5.6
5.7
5.8
7.3
7.5
7.9
8.1
8.3
8.4
129
119
105
88
84
76
123
116
108
87
79
76
mmH2O
9
12
14
17
19
21
10
13
15
16
18
19
T
(exhaust)
90
110
120
160
170
180
125
120
125
160
175
195
4.3 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel
57
Universitas Sumatera Utara
Data yang diperoleh dari pembacaan langsung alat uji mesin diesel 4
langkah 1 silinder TD – 111 melalui alat pembaca TD – 115 selanjutnya akan
diproses dan dikalkulasi untuk mendapatkan besar performansi dari mesin diesel
tersebut.
4.3.1 Torsi
Besarnya torsi dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.6. Untuk pengujian dengan bahan
bakar Akra Sol:
Beban
: 3,5 Kg
Putaran mesin : 1800 rpm
T=
= 5,9 Nm
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya torsi yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase
biodiesel, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
Tabel 4.11 dibawah ini:
Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Torsi
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi (Nm)
B
B
B
7.5
10
12.5
Akra
Sol
B
2.5
B
5
B
15
B
17.5
B
20
1800
5.9
5
4.9
5
4.6
5
4.7
5
4.2
2000
5.6
5.4
5.1
5.5
4.8
5.3
5.2
5.2
4.7
2200
6
5.7
5.4
5.6
5
5.6
5.3
5.4
5.2
2400
6.3
5.9
5.6
5.8
5.2
5.8
5.4
5.7
5.6
2600
6.6
6.2
5.8
6
5.4
5.9
5.8
5.9
5.7
2800
6.8
6.3
6.2
6.2
5.6
6.1
6
6
5.8
1800
10.5
7.9
7.6
7.8
7.5
7.4
7.5
7.3
7.3
2000
10.7
8.2
8.3
8.1
7.9
7.6
7.6
7.7
7.5
58
Universitas Sumatera Utara
2200
11
8.4
8.6
8.6
8.1
8.2
7.8
7.9
7.9
2400
11.3
8.7
8.8
8.7
8.4
8.3
8
8.2
8.1
2600
11.5
8.9
8.9
8.9
8.6
8.4
8.1
8.5
8.3
2800
11.8
9.3
9.1
9.1
8.5
8.5
8.3
8.7
8.4
Pada pembebanan 3,5 kg torsi terendah terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 4,2 Nm sedangkan torsi tertinggi terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar Akra Sol pada putaran mesin 2800
rpm sebesar 6,8 Nm.
Pada pembebanan 4,5 kg torsi terendah terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 7,3 Nm sedangkan torsi tertinggi terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar Akra Sol pada putaran mesin 2800
rpm sebesar 11,8 Nm.
Torsi terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel
20 % pada beban 3,5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 4,2 Nm
dan torsi terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar Akra Sol pada
beban 4,5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 11,8 Nm.
Torsi terbesar terjadi pada penggunaan Akra Sol karena nilai kalor
yang paling besar yang terdapat pada Akra Sol yaitu sebesar 54113,08
kJ/kgoC
Perbandingan besarnya torsi untuk masing-masing pengujian pada setiap
variasi beban dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan 4.3 dibawah ini:
59
Universitas Sumatera Utara
8
7
Akra Sol
6
Torsi (Nm)
Biodiesel 2.5%
5
Biodiesel 5%
4
Biodiesel 7.5%
3
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
2
Biodiesel 15%
1
Biodiesel 17.5%
0
Biodiesel 20%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Grafik 4.2 pengaruh putaran terhadap torsi mesin diesel untuk beban 3,5
kg
Torsi (Nm)
14
12
Akra Sol
10
Biodiesel 2.5%
Biodiesel 5%
8
Biodiesel 7.5%
6
Biodiesel 10%
4
Biodiesel 12.5%
2
Biodiesel 15%
0
Biodiesel 17.5%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Grafik 4.3 pengaruh putaran terhadap torsi mesin diesel untuk
beban 4,5 kg
Dari grafik dapat dilihat bahwa torsi tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol sedangkan torsi terendah terjadi pada penggunaan
60
Universitas Sumatera Utara
Akra Sol + Biodiesel Jagung 20%. Hal ini disebabkan oleh Nilai kalor
bahan bakar berbanding lurus dengan torsi yang dihasilkan. Semakin
tinggi nilai kalor maka semakin tinggi torsi yang dihasil yang akan
berpengaruh daya saat mesin beroperasi
4.3.1 Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5. Untuk pengujian dengan bahan
bakar Akra Sol:
Beban
: 3,5 Kg
Putaran mesin : 1800 rpm
= 1,11 kW
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase
biodiesel, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
Tabel 4.12 dibawah ini:
Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk Daya
Beb
an
Puta
ran
3.5
4.5
Daya (kW)
B
B
10
12.5
Akra
Sol
B
2.5
B
5
B
7.5
B
15
B
17.5
B
20
1800
1.111
0.942
0.923
0.942
0.866
0.942
0.885
0.942
0.791
2000
1.172
1.130
1.067
1.151
1.004
1.109
1.088
1.088
0.983
2200
1.381
1.312
1.243
1.289
1.151
1.289
1.220
1.243
1.197
2400
1.582
1.482
1.406
1.456
1.306
1.456
1.356
1.431
1.406
2600
1.796
1.687
1.578
1.632
1.469
1.605
1.578
1.605
1.551
2800
1.992
1.846
1.817
1.817
1.641
1.787
1.758
1.758
1.699
1800
1.978
1.488
1.431
1.469
1.413
1.394
1.413
1.394
1.375
2000
2.239
1.716
1.737
1.695
1.653
1.590
1.590
1.611
1.570
61
Universitas Sumatera Utara
2200
2.532
1.934
1.980
1.980
1.865
1.888
1.796
1.819
1.819
2400
2.838
2.185
2.210
2.185
2.110
2.084
2.009
2.059
2.034
2600
3.129
2.421
2.421
2.421
2.340
2.285
2.204
2.313
2.258
2800
3.458
2.725
2.666
2.666
2.491
2.491
2.432
2.549
2.461
Pada pembebanan 3,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 0,79 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujian dengan menggunakan bahan bakar Akra Sol
pada putaran
mesin 2800 rpm sebesar 1,99 kW.
Pada pembebanan 4,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian
dengan menggunakan bahan bakar biodiesel 20 % pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 1,37 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujian dengan menggunakan bahan bakar Akra Sol
pada putaran
mesin 2800 rpm sebesar 3,45 kW.
Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biodiesel
20 % pada beban 3,5 kg dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu 0,79 kW
dan daya terbesar terjadi ketika menggunakan bahan bakar Akra Sol pada
beban 4,5 kg dengan putaran mesin 2800 rpm yaitu 3,45 kW.
Daya terbesar terjadi pada penggunaan Akra Sol karena nilai kalor
yang paling besar yang terdapat pada Akra Sol yaitu sebesar 54113,08
kJ/kgoC
Perbandingan besarnya daya untuk masing-masing pengujian pada setiap
variasi beban dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan 4.5 dibawah ini:
62
Universitas Sumatera Utara
2,5
2
Akra Sol
Daya (kW)
Biodiesel 2.5%
1,5
Biodiesel 5%
Biodiesel 7.5%
1
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
0,5
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
Biodiesel 20%
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Putaran (Rpm)
Gambar 4.4 Grafik pengaruh putaran terhadap daya mesin diesel untuk
beban 3,5 kg
4
Akra Sol
3,5
Daya (kW)
3
Biodiesel 2.5%
2,5
Biodiesel 5%
2
Biodiesel 7.5%
1,5
Biodiesel 10%
1
Biodiesel 12.5%
0,5
Biodiesel 15%
0
1800 2000 2200 2400 2600 2800
Putaran (Rpm)
Biodiesel 17.5%
Biodiesel 20%
Gambar 4.5 Grafik pengaruh putaran terhadap daya mesin diesel untuk
beban 4,5 kg
Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan
63
Universitas Sumatera Utara
Akra Sol + Biodiesel Jagung 20%. Hal ini disebabkan oleh besarnya torsi
yang diperoleh dengan bahan bakar Akra Sol lebih tinggi daripada dengan
menggunakan bahan bakar campuran biodiesel.
4.3.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)
Laju aliran bahan bakar merupakan banyaknya bahan bakar yang habis
terpakai selama satu jam pemakaian, dapat dihitung dengan persamaan 2.7 dengan
volume bahan bakar yang diuji sebesar 8 ml.
Dengan menggunakan harga sgf dan tf yang didapat dari percobaan,
maka didapatlah laju aliran bahan bakar menggunakan Akra Sol :
Beban
: 3,5 kg
Putaran mesin : 1800 rpm
= 0,15 kg/jam
Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin dan
beban yang bervariasi dan pada setiap variasi persentase biodiesel maka hasil
perhitungan mf untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada Tabel 4.13 di bawah ini:
Tabel 4.13 Laju Aliran Bahan Bakar
Beb
an
Putar
an
3.5
4.5
Mf (Kg / Jam)
Akra
Sol
B
2.5
B
5
B
7.5
B
10
B
12.5
B
15
B
17.5
B
20
1800
0.156
0.191
0.173
0.197
0.195
0.181
0.182
0.191
0.192
2000
0.183
0.219
0.201
0.221
0.236
0.210
0.234
0.232
0.208
2200
0.195
0.258
0.256
0.225
0.269
0.248
0.245
0.234
0.236
2400
0.234
0.282
0.256
0.267
0.282
0.264
0.272
0.310
0.282
2600
0.269
0.318
0.299
0.310
0.306
0.314
0.318
0.331
0.295
2800
0.295
0.376
0.365
0.349
0.359
0.354
0.344
0.326
0.326
1800
0.189
0.183
0.173
0.185
0.181
0.182
0.189
0.192
0.201
2000
0.225
0.215
0.212
0.201
0.217
0.234
0.206
0.200
0.214
64
Universitas Sumatera Utara
2200
0.241
0.232
0.243
0.264
0.227
0.245
0.229
0.234
0.229
2400
0.264
0.295
0.322
0.275
0.302
0.272
0.269
0.288
0.285
2600
0.314
0.306
0.302
0.331
0.331
0.318
0.295
0.318
0.314
2800
0.344
0.382
0.365
0.370
0.340
0.344
0.349
0.340
0.326
Pada pembebanan 3,5 kg, mf terendah terjadi pada saat
menggunakan Akra Sol pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0,15
kg/jam sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan biodiesel 2.5 %
pada putaran mesin 2800 yaitu sebesar 0,37632 kg/jam
Pada pembebanan 4,5 kg, mf terendah terjadi pada saat
menggunakan biodiesel 5 % pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
0,1736 kg/ jam. sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan biodiesel
2.5 % pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0,3821 kg/jam
Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap pembebanan dengan
variasi bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada Gambar 4.6
dan 4.7 di bawah ini:
0,4
0,35
Akra Sol
0,3
mf (Kg / Jam)
Biodiesel 2.5%
0,25
Biodiesel 5%
0,2
Biodiesel 7.5%
0,15
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
0,1
Biodiesel 15%
0,05
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.6 Grafik Pengaruh putaran terhadap laju aliran bahan bakar beban 3,5
kg
65
Universitas Sumatera Utara
0,45
0,4
Akra Sol
mf (Kg / Jam)
0,35
Biodiesel 2.5%
0,3
Biodiesel 5%
0,25
Biodiesel 7.5%
0,2
Biodiesel 10%
0,15
Biodiesel 12.5%
0,1
Biodiesel 15%
0,05
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.7 Grafik Pengaruh putaran terhadap laju aliran bahan bakar beban 4,5
kg
Dapat dilihat dari tren grafik diatas laju aliran bahan bakar terendah pada
penggunaan Akra Sol. Nilai kalor bahan bakar berbanding terbalik dengan laju
aliran bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor maka semakin kecil nilai laju aliran
bahan bakar yang akan berpengaruh pada satuan waktu mesin beroperasi
4.3.3 Rasio udara bahan bakar (AFR)
Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis pengujian
dihitung berdasarkan persamaan 2.8.
Untuk pengujian dengan menggunakan Akra Sol, beban 3,5 kg dan
putaran mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 13 mmH2O, dengan
melakukan interpolasi pada kurva viscous flow meter didapat besar ma 14 kg/jam,
dan kemudian dikalikan dengan faktor koreksi sehingga didapat massa udara yang
sebenarnya:
ma = 14 x 0,94
= 13,75 kg/jam
66
Universitas Sumatera Utara
Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing
pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR.
Untuk pengujian dengan menggunakan Akra Sol pada putaran 1800 rpm
dan beban 3.5 kg maka didapatkan besar AFR:
AFR = 88,03
Hasil perhitungan AFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban,
putaran mesin dan persentase biodiesel dapat dilihat pada Tabel 4.14 dibawah ini:
Tabel 4.14 Air Fuel Ratio
Be
ban
Puta
ran
3.5
1800
Akra
Sol
88.039
2000
83.375
2200
91.958
2400
90.297
2600
90.126
2800
89.445
1800
75.325
2000
74.963
2200
78.967
2400
84.078
2600
77.391
2800
76.667
4.5
AFR (Kg / Jam)
B
2.5
60.90
8
62.56
9
61.33
3
67.46
7
73.08
9
67.46
7
57.50
0
63.67
6
68.36
1
64.40
0
75.90
0
66.44
5
B
5
66.998
B
7.5
53.667
B
10
54.093
B
12.5
58.352
B
15
57.926
B
17.5
55.370
B
20
49.450
62.867
57.245
58.139
65.337
58.693
54.689
60.822
61.972
70.278
58.778
63.889
64.528
67.722
62.611
74.367
71.300
67.467
72.067
62.015
57.926
63.719
74.239
71.556
69.000
67.296
63.122
60.695
67.978
66.615
69.554
64.656
65.593
65.933
69.596
67.978
66.998
57.074
58.352
57.926
55.796
54.944
52.389
64.783
68.106
58.267
58.693
66.445
63.378
64.230
65.167
60.056
74.282
64.528
69.000
67.722
69.000
55.754
69.000
59.374
69.767
70.534
62.270
59.289
69.852
63.889
60.695
68.106
67.978
66.445
60.567
65.167
64.208
68.404
67.467
65.018
66.849
61.504
67
Universitas Sumatera Utara
Pada pembebanan 3,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
Biodiesel 20 % pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 49,450 sedangkan AFR
tertinggi terjadi pada penggunaan Akra Sol pada putaran mesin 2200 rpm yaitu
91,958.
Pada pembebanan 4,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 52,389
sedangkan AFR
tertinggi terjadi pada penggunaan Akra Sol pada putaran mesin 2400 rpm yaitu
84,07.
Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi
beban dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan 4.9 berikut:
100
90
Akra Sol
AFR
80
70
Biodiesel 2.5%
60
Biodiesel 5%
50
Biodiesel 7.5%
40
Biodiesel 10%
30
Biodiesel 12.5%
20
Biodiesel 15%
10
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.8 Grafik pengaruh putaran terhadap AFR pada pembebanan 3,5 kg
68
Universitas Sumatera Utara
90
80
Akra Sol
70
Biodiesel 2.5%
AFR
60
Biodiesel 5%
50
Biodiesel 7.5%
40
30
Biodiesel 10%
20
Biodiesel 12.5%
10
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.9 Grafik pengaruh putaran terhadap AFR pada pembebanan 4,5 kg
Laju aliran bahan bakar berbanding terbalik dengan nilai AFR.
Pada sub bab 4.3.3, laju aliran bahan bakar terendah pada penggunaan
Akra Sol, maka dapat dilihat bahwa nilai AFR tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol.
4.3.4 Efisiensi Volumetris
Efisiensi volumetris untuk motor bakar 4 langkah dihitung dengan
persamaan 2.10.
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu sebesar
100 kPa dan suhu 27oC, maka dihitung nilai massa jenis udara dengan persamaan
2.11.
ρa =
= 1,16 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
efisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
biodiesel, putaran mesin dan beban.
69
Universitas Sumatera Utara
Untuk pengujian menggunakan Akra Sol beban 3,5 kg pada putaran mesin
1800 rpm maka didapatkan nilai efisiensi volumetrik:
= 77,36 %
Harga efisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat dihitung
dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan diatas dengan
variasi beban, putaran mesin, dan biodiesel dengan beberapa variasi seperti
ditunjukkan pada Tabel 4.15 berikut
Tabel 4.15 Efisiensi Volumetris
Be
ba
n
Puta
ran
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.5
1800
2000
2200
2400
2600
Efisiensi Volumetris (%)
Akra
Sol
77.36
1
77.72
8
84.03
0
92.03
3
98.80
4
99.89
2
81.02
9
87.63
1
90.03
2
97.53
4
98.80
4
B
2.5
62.690
B
5
62.690
B
7.5
55.355
B
10
55.355
B
12.5
55.355
B
15
55.355
B
17.5
55.355
B
20
48.019
67.825
61.223
61.223
67.825
67.825
67.825
61.223
61.223
72.027
72.027
72.027
72.027
72.027
72.027
72.027
66.025
81.0297
81.029
81.029
81.029
81.029
70.026
75.528
75.528
93.7258
88.647
88.647
83.568
83.568
78.490
78.490
78.490
95.1768
90.461
90.461
85.745
85.745
83.387
83.387
81.029
55.355
62.690
55.355
55.355
55.355
55.355
55.355
48,019
67.825
67.825
67.825
61.223
67.825
67.825
61.223
67.825
72.0270
72.027
72.027
78.028
72.027
72.027
72.027
72.027
81.029
75.528
81.029
75.528
81.029
81.029
75.528
70.026
93.725
83.568
83.568
78.490
86.108
78.490
83.568
73.412
70
Universitas Sumatera Utara
2800
99.89
2
95.176
88.103
88.103
85.745
85.745
83.387
83.387
71.598
Pada pembebanan 3,5 kg efisiensi volumetris terendah terjadi pada
penggunaan biodiesel 20 % dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
48,019% sedangkan efisiensi volumetris tertinggi terjadi pada penggunaaan Akra
Sol pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 99,89 %
Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi volumetris terendah terjadi pada
penggunaan biodiesel 20 % dengan putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 48,019
% sedangkan efisiensi volumetris tertinggi terjadi pada penggunaaan Akra Sol
pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 99,89 %
Perbandingan efisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap
variasi putaran dapat dilihat pada Gambar 4.10 dan 4.11 berikut:
120
100
Akra Sol
Biodiesel 2.5%
nv (%)
80
Biodiesel 5%
60
Biodiesel 7.5%
Biodiesel 10%
40
Biodiesel 12.5%
Biodiesel 15%
20
Biodiesel 17.5%
0
Biodiesel 20%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Gambar 4.10 Grafik pengaruh putaran terhadap Efisiensi Volumetris pada beban
3,5 kg
71
Universitas Sumatera Utara
120
100
Akra Sol
Biodiesel 2.5%
nv (%)
80
Biodiesel 5%
60
Biodiesel 7.5%
Biodiesel 10%
40
Biodiesel 12.5%
20
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.11 Grafik pengaruh putaran terhadap Efisiensi Volumetris pada beban
4,5 kg
Efisiensi volumetris dipengaruhi oleh laju konsumsi udara, dan besar
putaran mesin. Selain itu nilai kalor bahan bakar juga mempengaruhi besar
efisiensi volumetris. Semakin tinggi nilai kalor bahan bakar maka konsumsi udara
akan semakin rendah dan sebaliknya semakin rendah nilai kalor bahan bakar maka
semakin tinggi nilai konsumsi udara, yang dapat dilihat pada penurunan efisiensi
volumetris pada biodiesel jagung 20%. Dapat disimpulkan laju konsumsi udara
berbanding lurus dengan besarnya efisiensi volumetris.
4.3.5 Daya Aktual
Daya aktual didapat dengan mengalikan daya hasil pembacaan dengan
efisiensi thermal, efisiensi volumetris dan efisiensi mekanis, dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.12
Untuk beban 3,5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar Akra Sol
maka didapat daya aktual:
Pa = 1,11 x 77,36 x 47,34 x 0,85
72
Universitas Sumatera Utara
= 0,34 kW
Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin,
beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada Tabel 4.16 dibawah ini:
Tabel 4.16 Grafik Daya Aktual
Be
ba
n
Putar
an
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Daya (kW)
Akra
Sol
0.34
6
0.32
8
0.46
3
0.55
6
0.66
7
0.75
8
0.94
5
1.10
1
1.35
4
1.68
1
1.74
0
1.95
8
B
2.5%
0.165
B
5%
0.175
B
7.5%
0.143
B
10%
0.123
B
12.5%
0.158
B
15%
0.140
B
17.5%
0.152
B
20%
0.094
0.223
0.197
0.210
0.168
0.231
0.202
0.185
0.171
0.271
0.247
0.305
0.205
0.281
0.257
0.282
0.241
0.357
0.357
0.371
0.284
0.380
0.278
0.296
0.319
0.475
0.420
0.438
0.342
0.400
0.362
0.363
0.385
0.488
0.466
0.492
0.372
0.451
0.440
0.469
0.432
0.377
0.421
0.371
0.354
0.344
0.343
0.323
0.312
0.524
0.549
0.556
0.446
0.428
0.488
0.472
0.470
0.658
0.661
0.616
0.692
0.610
0.595
0.604
0.625
0.742
0.652
0.808
0.645
0.754
0.714
0.659
0.612
1.016
0.922
0.853
0.754
0.825
0.760
0.834
0.718
1.049
0.9781
0.974
0.909
0.901
0.831
0.947
0.800
Pada pembebanan 3,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
Akra Sol putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 0,75 kW sedangkan daya terendah
terjadi pada penggunaan bahan bakar biodiesel 20% pada putaran mesin 1800 rpm
yaitu sebesar 0,09 kW
Pada pembebanan 4,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
Akra Sol pada putaran mesin 2800 rpm yaitu sebesar 1,95 kW sedangkan daya
aktual terkecil terjadi pada penggunaan biodiesel 20 % putaran mesin 1800 rpm
yaitu sebesar 0,31 kW
73
Universitas Sumatera Utara
Melalui grafik hubungan antara daya aktual dan putaran mesin pada
Daya (kW)
Gambar 4.12 dan 4.13 di bawah ini.
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Akra Sol
Biodiesel 2.5%
Biodiesel 5%
Biodiesel 7.5%
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
Biodiesel 15%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 17.5%
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.12 Grafik pengaruh putaran terhadap daya aktual pada pembebanan 3,5
kg
2,5
Akra Sol
2
Daya (kW)
Biodiesel 2.5%
1,5
Biodiesel 5%
Biodiesel 7.5%
1
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
0,5
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.13 Grafik pengaruh putaran terhadap daya aktual pada pembebanan 4,5
kg
Dari grafik dapat dilihat bahwa Akra Sol memiliki nilai daya aktual yang
terbesar dari semua variasi bahan bakar yang ada. Besarnya daya ditentukan oleh
besarnya nilai kalor bahan bakar dan besarnya putaran. Semakin tinggi nilai kalor
74
Universitas Sumatera Utara
maka nilai daya yang dapat dibangkitkan akan semakin tinggi begitu pula
sebaliknya, demikian pula dengan putaran semakin tinggi putaran mesin maka
nilai daya akan semakin besar.
4.3.6 Efisiensi Termal Aktual
Efisiensi termal aktual adalah perbandingan antara daya aktual dengan laju
panas rata-rata yang dihasilkan bahan bakar, yang dapat dihitung dengan
persamaan 2.13 dengan nilai LHV untuk masing-masing sesuai dengan variasi
persentase biodiesel yang didapat melalui percobaan bom kalori meter.
Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3,5 kg
putaran mesin 1800 rpm menggunakan Akra Sol didapatkan nilai efisiensi termal:
= 14,73 %
Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar efisiensi
termal aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti
pada Tabel 4.17 dibawah:
Tabel 4.17 Efisiensi termal aktual
Be
ban
Puta
ran
3.5
4.5
Efisiensi Thermal Aktual (%)
1800
Akra
Sol
14.736
B
2.5%
5.764
B
l 5%
6.772
B
7.5%
4.941
B
10%
4.321
B
12.5%
6.007
B
15%
5.320
B
17.5%
5.596
B
20%
3.471
2000
11.871
6.785
6.544
6.451
4.864
7.575
5.984
5.599
5.823
2200
15.777
7.011
6.495
9.183
5.207
7.804
7.253
8.436
7.241
2400
15.794
8.451
9.352
9.427
6.899
9.903
7.071
6.681
8.030
2600
16.452
9.953
9.431
9.585
7.629
8.761
7.884
7.673
9.246
2800
17.071
8.665
8.560
9.541
7.085
8.750
8.858
10.040
9.382
1800
33.185
16.292
13.602
13.366
12.968
12.570
11.746
10.991
2000
32.442
17.375
18.696
14.021
12.569
16.384
16.489
15.609
2200
37.371
18.217
15.816
20.782
17.070
17.962
18.055
19.290
2400
42.347
13.70
3
16.20
5
18.91
7
16.74
13.565
19.865
14.570
19.008
18.357
15.979
15.226
75
Universitas Sumatera Utara
4
2600
36.830
2800
37.766
22.11
8
18.31
6
20.433
17.474
15.582
17.839
17.835
18.340
16.218
17.961
17.826
18.271
17.974
16.484
19.475
17.390
Pada pembebanan 3,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol putaran mesin 2800 rpm sebesar 17,07 % sedangkan
efisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan biodiesel 20 % putaran
mesin 1800 rpm yaitu sebesar 3,471 %
Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan Akra Sol putaran mesin 2400 rpm yaitu sebesar 42,34 % sedangkan
efisiensi termal aktual terendah mesin terjadi pada penggunaan biodiesel 20 %
putaran 1800 rpm yaitu sebesar 10,991 %
Perbandingan
nilai
efisiensi
termal
aktual
untuk
setiap
variasi
pembebanan, bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.14 dan 4.15 di
bawah ini.
20
Akra Sol
na (%)
15
Biodiesel 2.5%
Biodiesel 5%
10
Biodiesel 7.5%
5
Biodiesel 10%
0
Biodiesel 12.5%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
Gambar 4.14 Pengaruh putaran mesin terhadap Efisiensi Thermal Aktual pada
pembebanan 3,5 kg
76
Universitas Sumatera Utara
Efisiensi Termal Aktual pada Pembebanan 4,5 Kg
na (%)
50
Akra Sol
40
Biodiesel 2.5%
30
Biodiesel 5%
20
Biodiesel 7.5%
10
Biodiesel 10%
0
Biodiesel 12.5%
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
Gambar 4.15 Pengaruh putaran mesin terhadap Efisiensi Thermal Aktual pada
pembebanan 4,5 kg
Efisiensi termal aktual cenderung tinggi pada penggunaan bahan bakar
Akra Sol pada putaran mesin yang tinggi, hal tersebut dikarenakan nilai kalor
bahan bakar yang lebih tinggi dari Akra Sol dibandingkan dengan variasi bahan
bakar biodiesel, sehingga diperoleh efisiensi terendah terjadi pada penggunaan
biodiesel 20 % karena memiliki nilai kalor terendah.
4.3.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Konsumsi bahan bakar spesifik dari masing-masing pengujian pada tiaptiap variasi beban, putaran dan bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan
persamaan 2.14
Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar pada subbab 4.4.2
maka untuk pengujian dengan menggunakan bahan Akra Sol dengan beban 3,5 kg
ada putaran mesin 1800 rpm didapat nilai SFC :
Sfc = 451,43 (gr/kWh)
77
Universitas Sumatera Utara
Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar,
dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada Tabel
4.18 di bawah ini:
Tabel 4.18 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Be
ba
n
Puta
ran
3.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
4.5
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (gr / kWh)
Akra
Sol
451.43
5
560.37
8
421.67
0
421.21
8
404.37
1
389.70
9
200.47
3
205.06
5
178.01
7
157.09
8
180.63
1
176.15
2
B
2.5%
1157.20
0
983.072
951.374
789.311
670.202
769.783
486.808
411.629
352.628
398.401
301.598
364.203
B
5%
990.37
0
1024.8
90
1032.6
10
717.17
4
711.19
1
783.48
7
411.68
2
386.03
6
368.19
0
494.46
2
328.25
5
373.42
4
B
7.5%
1372
.269
1051
.195
738.
453
719.
343
707.
505
710.
799
498.
564
362.
735
428.
777
341.
377
388.
088
380.
438
B
10%
1582.6
06
1405.6
74
1313.2
40
991.20
1
896.29
59
965.16
0
511.60
2
487.70
4
329.06
1
469.33
5
438.85
1
374.27
4
B
12.5%
1144.67
3
907.814
881.151
694.366
784.905
785.931
530.299
547.108
402.861
361.794
385.503
382.593
B
15%
1303.5
07
1158.8
27
956.21
6
980.70
1
879.59
5
782.90
1
551.72
4
423.29
9
386.11
2
377.80
6
388.86
5
420.72
8
B
17.5%
1249.83
7
1249.19
5
829.172
1046.94
5
911.579
696.686
595.463
424.208
387.416
437.753
381.387
359.155
B
20%
2044.0
50
1218.6
12
979.92
9
883.61
4
767.47
3
756.29
5
645.61
6
454.61
3
367.86
8
466.06
0
437.53
2
408.06
6
Pada pembebanan 3,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel
20 % putaran mesin1800 rpm yaitu sebesar 2044,50 gr/kWh dan SFC terendah
terjadi pada penggunaan bahan bakar Akra Sol putaran mesin 2800 rpm yaitu
sebesar 389,70 gr/kWh
Pada pembebanan 4,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan biodiesel
20 % putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 646,6165 gr/kWh dan SFC terendah
terjadi pada penggunaan bahan bakar Akra Sol pada putaran mesin 2400 yaitu
sebesar 157,098 gr/kWh
78
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan harga SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar
dapat dilihat pada Gambar 4.16 dan 4.17 di bawah ini.
2500
Akra Sol
2000
sfc (gr / kWh)
Biodiesel 2.5%
1500
Biodiesel 5%
Biodiesel 7.5%
1000
Biodiesel 10%
Biodiesel 12.5%
500
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Biodiesel 20%
Putaran (Rpm)
Gambar 4.16 Pengaruh putaran mesin terhadap SFC pada pembebanan 3,5 kg
sfc (gr /kWh)
700
600
Akra Sol
500
Biodiesel 2.5%
400
Biodiesel 5%
300
Biodiesel 7.5%
200
Biodiesel 10%
100
Biodiesel 12.5%
0
1800
2000
2200
2400
2600
Putaran (Rpm)
2800
Biodiesel 15%
Biodiesel 17.5%
Gambar 4.17 Pengaruh putaran mesin terhadap SFC pada pembebanan 4,5 kg
SFC terbesar terjadi pada biodiesel 20 % putaran 1800 karena pada
putaran ini memiliki nilai mf rendah. Selain itu hal ini dipengaruhi oleh nilai kalor
bahan bakar yang kecil dibanding dengan bahan bakar yang tersedia. Nilai kalor
yang rendah mengakibatkan konsumsi bahan bakar yang terjadi setiap jamnya
semakin tinggi persatuan daya yang dibangkitkannya.
79
Universitas Sumatera Utara
4.3.8 Heat Loss
Heat loss yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2.15
.Untuk beban 3,5 kg, putaran 1800 rpm bahan bakar Akra Sol maka heat loss
dapat dihitung :
Heat Loss = (13,752 + 0,