Kajian Performansi Mesin Diesel Stasioner Satu Silinder Menggunakan Blower yang Dimodifikasi Menjadi Supercharger Dengan Sistem Dua Bahan Bakar (Dexlite dan Biogas)
KAJIAN PERFORMANSI MESIN DIESEL STASIONER
SATU SILINDER MENGGUNAKAN BLOWER YANG
DIMODIFIKASI MENJADI SUPERCHARGER
DENGAN SISTEM DUA BAHAN BAKAR
(DEXLITE DAN BIOGAS)
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
Ramadhan Hutagaol
(110401033)
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
1
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Seiring berjalannya waktu, maka populasi manusia semakin bertambah sehingga
berdampak pada peningkatan kebutuhan sarana transportasi dan aktivitas industri
yang mengakibatkan terjadinya peningkatan kebutuhan akan konsumsi bahan
bakar minyak. Hal ini mendorong untuk melakukan penelitian dan pengembangan
dalam mencari bahan bakar alternatif, salah satu yang memiliki potensi besar yang
diharapkan mampu menguranginya adalah biogas yang digunakan sebagai bahan
bakar motor bakar dengan sistem dua bahan bakar. Penelitian ini bertujuan untuk
menganalisa performansi mesin diesel R 175 AN dengan supercharger
menggunakan sistem dua bahan bakar (dual fuel) dexlite dan biogas dimana aliran
biogas yang masuk ke ruang bakar akan diatur ( aliran 2, 4, 6 l/min). Selain itu,
penelitian ini juga akan menganalisa nilai ekonomis setelah menggunakan sistem
dua bahan bakar (dual fuel) dexlite dan biogas, serta emisi gas buang dari hasil
pembakaran. Daya maximum mesin terjadi pada penggunaan bahan bakar dexlite
+ 6 l/min biogas pada putaran 1500 rpm dan pembebanan 2500 Watt yaitu
sebesar 1540,80 Watt, torsi maximum pada pembebanan 2500 Watt putaran 1500
rpm menggunakan bahan bakar dexlite + 6 l/min biogas sebesar 9,81 Nm. Nilai
SFC maximum pada bahan bakar dexlite + 6 l/min biogas beban 500 Watt putaran
1000 rpm yaitu sebesar 3065,72 gr/kW.jam. Efisiensi thermal brake maximum
pada penggunaan bahan bakar dexlite pembebanan 1500 Watt putaran 1500 rpm
yaitu sebesar 21,28 %. Nilai AFR maximum pada bahan bakar dexlite
pembebanan 500 Watt putaran 1000 rpm yaitu sebesar 64,87. Tekanan efektif
rata-rata pembakaran saat menggunakan bahan bakar dexlite lebih rendah
dibanding dengan tekanan efektif rata-rata saat menggunakan bahan bakar dexlite
+ biogas.. Untuk nilai ekonomis, setelah penggunaan sistem dua bahan bakar
(dual fuel) nilai ekonomis dalam arti penghematan bahan bakar meningkat sampai
63,37 % jika dibanding dengan penggunaan bahan bakar dexlite. Untuk emisi gas
buang, nilai opacity rata rata mengalami penurunan setelah menggunakan sistem
dua bahan bakar (dual fuel) dexlite dan biogas. Kadar HC dan CO mengalami
peningkatan setelah menggunakan sistem dua bahan bakar (dual fuel)
i
Universitas Sumatera Utara
Kata kunci : Biogas, Performansi, Supercharger, Emisi, sistem dua bahan bakar.
ABSTRACT
Over time, the human population is increasing so the impact on the increase in
the needs of transportation and industrial activity resulted in increased demand
for fuel oil consumption. This encourages to do research and development to find
alternative fuels, one that has great potential that is expected to reduce it is
biogas used as fuel for internal combustion engine with dual fuel system.This
study aims to analyze the performance of the diesel engine R 175 AN using
supercharger with dual fuel systems dexlite and biogas in which biogas flow
entering the combustion chamber will be set (flow 2, 4, 6 l/s) . In addition, this
study will also analyze economic value after use dual fuel systems dexlite and
biogas, and the exhaust emissions from the combustion too. Engine maximum
power with rotation 1500 and load 2500 watt occurs in the use of dexlite fuel + 6
l / min biogas which amounted to 1540,80 Watt, maximum torque at 2500 Watt
load rotation 1500 rpm using dexlite fuel + 6 l / min biogas amounted to 9,81 Nm.
SFC maximum value on dexlite + 6 l/min biogas fuel load of 500 Watts 1000 rpm
rotation that is equal to 3065,72 gr / kWh. Maximum brake thermal efficiency in
the use of dexlite fuel load 1500 Watt 1500 rpm rotation that is equal to 21,28%.
AFR maximum value on dexlite fuel load 500 Watt 1000 rpm rotation that is equal
to 64,87. For brake mean effective pressure using dexlite fuel has decreased
compared with brake mean effective pressure using dexlite fuel + biogas. For
economic value, after the use of dual fuel systems economic value in terms of fuel
savings increased to 63,37 % when compared with dexlite fuel. For exhaust
ii
Universitas Sumatera Utara
emissions, the average opacity value has decreased after using dual fuel systems
dexlite and biogas. HC and CO levels increased after using dual fuel systems.
Key Words: Biogas, Performances, Supercharger, Emission, Dual Fuel System.
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulilah, Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha
Esa, karena atas berkat rahmat, dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan
seluruh proses penulisan skripsi ini ini dengan baik. Tidak lupa pula penulis
haturkan shalawat beriringkan salam kepada junjungan Nabi Besar Muhammad
SAW, semoga mendapat syafaatnya di hari akhir kelak.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu
“KAJIAN
PERFORMANSI
SILINDER
MESIN
MENGGUNAKAN
DIESEL
BLOWER
STASIONER
YANG
SATU
DIMODIFIKASI
MENJADI SUPERCHARGER DENGAN SISTEM DUA BAHAN BAKAR
(DEXLITE DAN BIOGAS)”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi penulis.
Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada dosen
pembimbing Bapak Dr.Eng. Himsar Ambarita, ST.MT yang telah memberikan
saran dan bimbingan untuk kelancaran penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga banyak mendapat bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Bapak Januwar Hutagaol dan ibu Rusmayani Simorangkir S.PdI selaku
kedua Orang tua penulis, Jhonson Simorangkir selaku paman, Hasrul
Hutagaol selaku abang, Nelly N. Hutagaol dan Rizal Hutagaol selaku adik
serta seluruh keluarga besar penulis yang selalu mendukung secara moril
ataupun materil, serta terus mendoakan penulis sejak mulai kuliah hingga
menyelesaikan tugas sarjana ini.
2.
Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST. MT selaku dosen pembimbing,
yang bersedia meluangkan waktu dalam memberikan bimbingan serta
masukan dalam penyelesaian tugas sarjana ini.
3.
Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen
Teknik Mesin USU yang memberikan kesempatan kepada penulis dalam
menyelesaikan tugas sarjana ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
4.
Seluruh Dosen dan Pegawai Departemen Teknik Mesin USU.
5.
PT. Multimas Nabati Asahan beserta seluruh Staff dan Pegawai karena
telah memberikan kesempatan penelitian dan pengambilan gas methan
(biogas) sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini.
6.
Susi Anita Banjarnahor yang selalu memberikan doa dan kasih sayang
serta selalu membantu dan memberi dukungan dalam penyelesaian tugas
sarjana dan perkuliahan ini.
7.
Kawan-kawan satu tim skripsi Muhammad Rizki Agustama, Teguh
Iman Widodo, Imam Syaifullah yang saling memberi semangat satu sama
lain meskipun kadang ada salah paham tapi tetap kompak terus hingga bisa
menyelesaikan tugas sarjana ini.
8.
Tarmizi Taher, Sakinah Rahmi, dan seluruh kawan – kawan stambuk
2011 yang tidak bisa disebutkan satu-persatu yang selalu menemani dan
memberikan masukan serta semangat kepada penulis.
9.
Bang Irvan Aspidar, Abang-abang stambuk 2009, 2010 dan Semua
adek-adek di Teknik Mesin USU yang telah banyak memberikan doa serta
semangat bagi penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurang sempurnaan
dan
kekeliruan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis akan sangat
berterima kasih dan dengan senang hati menerima saran dan kritik yang
membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik.
Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberi manfaat
kepada pembaca. Terima kasih.
Medan,
September 2016
Penulis
Ramadhan Hutagaol
NIM. 110401033
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................... i
KATA PENGANTAR .................................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Tujuan Pengujian ............................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 2
1.4 Manfaat Pengujian .......................................................................... 3
1.5 Metodologi Penelitian .................................................................... 4
1.6 Sistemetika Penulisan ..................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Bakar Hidrokarbon .............................................................. 6
2.1.1 Dexlite ................................................................................... 7
2.1.2 Karakteristik Dexlite ............................................................. 7
2.2 Bahan Bakar Gas (BBG) ................................................................ 9
2.2.1 Sejarah Biogas ....................................................................... 10
2.2.2 Defenisi Biogas ..................................................................... 11
2.2.3 Karakteristik Bahan Bakar Biogas ........................................ 11
2.2.4 Nilai Kalor Biogas ................................................................. 13
2.2.5 Kelebihan dan Kekurangan Biogas ....................................... 14
2.3 Sistem Dua Bahan Bakar (Dual Fuel System) ............................... 14
2.4 Mesin Diesel ................................................................................... 15
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ................................................... 17
2.4.2 Performansi Mesin Diesel ..................................................... 18
2.5 Tinjauan Nilai Ekonomis ............................................................... 23
2.6 Blower ............................................................................................ 23
2.7 Supercharger ................................................................................... 24
v
Universitas Sumatera Utara
2.8 Generator ........................................................................................ 25
2.9 Emisi Gas Buang ............................................................................ 26
2.9.1 Sumber .................................................................................. 27
2.9.2 Komposisi Kimia................................................................... 27
2.9.3 Bahan Penyusun .................................................................... 28
2.10 Proses Pembakaran dan Bahan Bakar .......................................... 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat ......................................................................... 34
3.2 Alat dan Bahan ............................................................................... 34
3.2.1 Alat ........................................................................................ 34
3.2.2 Bahan.... ................................................................................. 42
3.3 Metode Pengumpulan data ............................................................. 42
3.4 Metode Pengolahan data ................................................................ 42
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian .................................................. 42
3.6 Prosedur Perakitan .......................................................................... 43
3.7 Prosedur Pengujian Prestasi Mesin Diesel dan Mesin Dual Fuel . 43
3.8 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 46
3.9 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ............................................ 47
3.10 Set Up Alat .................................................................................. 47
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Daya ............................................................................................. 50
4.1.1 Daya yang dihasilkan menggunakan Bahan Bakar Dexlite.... 50
4.1.2 Daya yang Dihasilkan menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 52
4.1.3 Daya yang Dihasilkan menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 54
4.1.4 Daya yang Dihasilkan menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 l/min Biogas .................................................................... 55
4.2 Torsi ............................................................................................. 62
4.2.1 Torsi yang Dihasilkan Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
Murni ...................................................................................... 63
4.2.2 Torsi yang Dihasilkan Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
vi
Universitas Sumatera Utara
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 64
4.2.3 Torsi yang Dihasilkan Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 66
4.2.4 Torsi yang Dihasilkan Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 l/min Biogas ..................................................................... 67
4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ......................................... 74
4.3.1 Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
Murni ...................................................................................... 75
4.3.2 Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 76
4.3.3 Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 78
4.3.4 Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 l/Min Biogas .................................................................... 80
4.4 Efisiensi Thermal Brake ................................................................. 87
4.4.1 Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite .................................................................................... 87
4.4.2 Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 89
4.4.3 Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 91
4.4.4 Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 i/min Biogas ..................................................................... 93
4.5 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ................................................... 100
4.5.1 Perhitungan AFR Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
Murni ...................................................................................... 100
4.5.2 Perhitungan AFR Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 102
4.5.3 Perhitungan AFR Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 104
4.5.4 Perhitungan AFR Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 l/min Biogas ..................................................................... 106
vii
Universitas Sumatera Utara
4.6 Brake Mean Effective Preasure ...................................................... 112
4.6.1 Besarnya bmep pada bahan bakar Dexlite.............................. 112
4.6.2 Besarnya bmep pada bahan bakar Dexlite + 2 l/min
Biogas ..................................................................................... 114
4.6.3 Besarnya bmep pada bahan bakar Dexlite + 4 l/min
Biogas ..................................................................................... 115
4.6.4 Besarnya bmep pada bahan bakar Dexlite + 6 l/min
Biogas ..................................................................................... 117
4.7 Tinjauan Nilai Ekonomis ............................................................... 124
4.7.1 Tinjauan Nilai Ekonomis Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite .................................................................................... 124
4.7.2 Tinjauan Nilai Ekonomis Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite + 2 l/min Biogas ....................................................... 126
4.7.3 Tinjauan Nilai Ekonomis Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite + 4 l/min Biogas ........................................................ 128
4.7.4 Tinjauan Nilai Ekonomis Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite + 6 l/min Biogas ....................................................... 129
4.8 Emisi Gas buang............................................................................. 136
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan..................................................................................... 142
5.2 Saran ............................................................................................. 143
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... xvi
LAMPIRAN
............................................................................................. xviii
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Fraksi-fraksi pengolahan pada minyak bumi mentah ……... 6
Gambar 2.2
Mesin Dengan Sistem Dua Bahan Bakar…………………..
15
Gambar 2.3
Diagram P-V dan T-S mesin diesel………………………..
16
Gambar 2.4
Prinsip Kerja Mesin Diesel………………………………...
17
Gambar 2.5
Skema Operasi Dynamometer…………………………………
20
Gambar 2.6
Blower rumah keong……………………………………….
23
Gambar 2.7
Prinsip kerja Supercharger…………………………………….
25
Gambar 2.8
Generator…………………………………………………... 25
Gambar 2.9
Standar Uji Emisi Gas Buang……………………………...
27
Gambar 2.10
Grafik Tekanan vs Sudut Engkol…………………………..
30
Gambar 2.11
Hidrokarbon Rantai Lurus…………………………………
32
Gambar 2.12
Alpha-methylnaphtalene………………………………………..
32
Gambar 2.13
Proses pembakaran mesin diesel…………………………...
33
Gambar 3.1
Tiger Diesel Engine R175 AN……………………………..
34
Gambar 3.2
Syncronous Generators Single Phase AC……………………
35
Gambar 3.3
Blower Electric…………………………………………………..
35
Gambar 3.4
Engine Smoke meter dan Gas Analyzer………………………
36
Gambar 3.5
Tachometer……………………………………………………….
37
Gambar 3.6
Buret………………………………………………………………. 37
Gambar 3.7
Multitaster meter…………………………………………...
Gambar 3.8
Tabung Penyimpanan Biogas……………………………… 38
Gambar 3.9
Regulator Gas……………………………………………… 38
Gambar 3.10
Stop watch………………………………………………….
39
Gambar 3.11
Manometer………………………………………………....
39
Gambar 3.12
Flowmeter gas……………………………………………...
39
Gambar 3.13
Selang Bertekanan…………………………………………. 40
Gambar 3.14
Rangkaian Lampu………………………………………….
Gambar 3.15
Tools………………………………………………………………. 40
Gambar 3.16
V-Belt dan Pulley…………………………………………..
41
Gambar 3.17
Panel Listrik………………………………………………..
41
38
40
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.18
Kompresor…………………………………………………. 41
Gambar 3.19
Selenoid Valve……………………………………………..
Gambar 3.20
Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin Diesel……….. 46
Gambar 3.21
Diagram Alir Pengujian Emisi Gas Buang………………...
47
Gambar 3.22
Set Up Alat Pengujian……………………………………...
48
Gambar 3.23
Set Up Pengujian Performansi Mesin Diesel………………
49
Gambar 4.1
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 500
Watt………………………………………………………...
Gambar 4.2
59
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 2000
Watt………………………………………………………...
Gambar 4.5
58
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 1500
Watt………………………………………………………...
Gambar 4.4
57
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 1000
Watt………………………………………………………...
Gambar 4.3
42
60
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 2500
Watt………………………………………………………...
61
Gambar 4.6
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 500 Watt……………...
69
Gambar 4.7
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 1000 Watt……………...
70
Gambar 4.8
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 1500 Watt……………...
71
Gambar 4.9
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 2000 Watt……………...
72
Gambar 4.10
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 2500 Watt……………...
73
Gambar 4.11
Grafik SFC vs RPM pada Beban 500 Watt………………... 82
Gambar 4.12
Grafik SFC vs RPM pada Beban 1000 Watt………………. 83
Gambar 4.13
Grafik SFC vs RPM pada Beban 1500 Watt……………… 84
Gambar 4.14
Grafik SFC vs RPM pada Beban 2000 Watt………………. 85
Gambar 4.15
Grafik SFC vs RPM pada Beban 2500 Watt………………. 86
Gambar 4.16
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 500 Watt….
95
Gambar 4.17
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 1000 Watt...
96
Gambar 4.18
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 1500 Watt..
97
Gambar 4.19
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 2000 Watt...
98
Gambar 4.20
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 2500 Watt...
99
Gambar 4.21
Grafik AFR vs RPM pada Beban 500 Watt……………….
107
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.22
Grafik AFR vs RPM pada Beban 1000 Watt………………
108
Gambar 4.23
Grafik AFR vs RPM pada Beban1500 Watt……………….
109
Gambar 4.24
Grafik AFR vs RPM pada Beban 2000 Watt………………
110
Gambar 4.25
Grafik AFR vs RPM pada Beban 2500 Watt………………
111
Gambar 4.26
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 500 Watt……...
119
Gambar 4.27
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 1000 Watt…….
120
Gambar 4.28
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 1500 Watt…….
121
Gambar 4.29
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 2000 Watt…….
122
Gambar 4.30
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 2500 Watt…….
123
Gambar 4.31
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 500 Watt……. 131
Gambar 4.32
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 1000 Watt…... 132
Gambar 4.33
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 1500 Watt…... 133
Gambar 4.34
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 2000 Watt…... 134
Gambar 4.35
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 2500 Watt…... 135
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Data Pengujian Minyak Dexlite………………………….........
9
Tabel 2.2
Komposisi Kandungan Biogas………………………………...
12
Tabel 2.3
Sifat Fisik Biogas……………………………………………...
12
Tabel 2.4
Nilai LHV biogas tiap % CH4 yang dikandungnya…………..
13
Tabel 4.1
Hasil Perhitungan Daya Untuk Bahan Bakar Dexlite ………..
51
Tabel 4.2
Hasil Perhitungan Daya Untuk Bahan Bakar Dexlite +2 l/min
Biogas…………………………………………………………
Tabel 4.3
Hasil Perhitungan Daya Untuk Bahan Bakar Dexlite+4 l/min
Biogas…………………………………………………………
Tabel 4.4
52
54
Hasil Perhitungan DayaUntuk Bahan Bakar Dexlite+6 l/min
Biogas…………………………………………………………
56
Tabel 4.5
Hasil Perhitungan Torsi Untuk Bahan Bakar Dexlite………...
63
Tabel 4.6
Hasil Perhitungan Torsi Untuk Bahan Bakar Dexlite+2 l/min
Biogas…………………………………………………………
Tabel 4.7
Hasil Perhitungan Torsi Untuk Bahan Bakar Dexlite+4 l/min
Biogas…………………………………………………………
Tabel 4.8
65
66
Hasil Perhitungan Torsi Untuk Bahan Bakar Dexlite+6 l/min
Biogas………………………………………………………....
68
Tabel 4.9
Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar dexlite……………
75
Tabel 4.10
Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar dexlite + biogas 2
l/min…………………………………………………………...
Tabel 4.11
77
Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar dexlite + biogas 4
l/min…………………………………………………………… 79
Tabel 4.12
Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar dexlite + biogas 6
l/min…………………………………………………………… 81
Tabel 4.13
Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar 88
dexlite...
Tabel 4.14
Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar dexlite
+ biogas 2 l/min……………………………………………….. 90
Tabel 4.15
Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar dexlite
xii
Universitas Sumatera Utara
+ biogas 4 l/min……………………………………………….. 92
Tabel 4.16
Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar dexlite
+ biogas 6 l/min……………………………………………….. 93
Tabel 4.17
Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar dexlite……………
Tabel 4.18
Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar dexlite + biogas 2
101
l/min…………………………………………………………… 103
Tabel 4.19
Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar dexlite + biogas 4
l/min…………………………………………………………… 104
Tabel 4.20
Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar dexlite + biogas 6
l/min………………………………………………………….... 106
Tabel 4.21
Besarnya BMEP pada bahan bakar dexlite……………………
112
Tabel 4.22
Besarnya BMEP pada Bahan Bakar Dexlite+2 l/min Biogas…
114
Tabel 4.23
Besarnya BMEP pada Bahan Bakar Dexlite+4 l/min Biogas…
116
Tabel 4.24
Besarnya BMEP pada Bahan Bakar Dexlite+6 l/min Biogas…
117
Tabel 4.25
Hasil perhitungan nilai ekonomis untuk bahan bakar dexlite…
124
Tabel 4.26
Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan
bakar dexlite + biogas 2 l/min…………………………………
Tabel 4.27
Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan
bakar dexlite + biogas 4 l/min…………………………………
Tabel 4.28
126
128
Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan
bakar dexlite + biogas 6 l/min…………………………………
129
Tabel 4.29
Pengukuran emisi gas buang dengan bahan bakar dexlite……
136
Tabel 4.30
Pengukuran emisi gas buang dengan bahan bakar dexlite
murni + 2 l/min biogas………………………………………..
Tabel 4.31
Pengukuran emisi gas buang dengan bahan bakar dexlite + 4
l/min biogas……………………………………………………
Tabel 4.32
137
139
Pengukuran emisi gas buang dengan bahan bakar dexlite + 6
l/min biogas……………………………………………………
140
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
SIMBOL
KETERANGAN
SATUAN
PB
Daya Keluaran
Watt
CV
Nilai kalor
kJ/kg
Laju aliran massa udara
kg/s
Laju aliranbahanbakar
kg/jam
Putaran mesin
rpm
Effisiensi termal
%
Effisiensi pully
%
Sfc
Konsumsi bahan bakar spesifik
g/kW.jam
t
Waktu pengujian yang ditentukan
jam
Ʈ
Torsi keluaran mesin
N.m
massa jenis bahan bakar
kg/m3
V
Tegangan listrik
Volt
I
Arus Listrik
Ampere
v
Volume bahan bakar
ml
d
Diameter Silinder
mm
S
Panjang Langkah
mm
rc
Rasio Kompresi
Vd
Volume Silinder
m3
Vc
Volume sisa di silinder
m3
AFR
Rasio campuran bahan bakar dan udara
n
xiv
Universitas Sumatera Utara
SATU SILINDER MENGGUNAKAN BLOWER YANG
DIMODIFIKASI MENJADI SUPERCHARGER
DENGAN SISTEM DUA BAHAN BAKAR
(DEXLITE DAN BIOGAS)
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
Ramadhan Hutagaol
(110401033)
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
1
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Seiring berjalannya waktu, maka populasi manusia semakin bertambah sehingga
berdampak pada peningkatan kebutuhan sarana transportasi dan aktivitas industri
yang mengakibatkan terjadinya peningkatan kebutuhan akan konsumsi bahan
bakar minyak. Hal ini mendorong untuk melakukan penelitian dan pengembangan
dalam mencari bahan bakar alternatif, salah satu yang memiliki potensi besar yang
diharapkan mampu menguranginya adalah biogas yang digunakan sebagai bahan
bakar motor bakar dengan sistem dua bahan bakar. Penelitian ini bertujuan untuk
menganalisa performansi mesin diesel R 175 AN dengan supercharger
menggunakan sistem dua bahan bakar (dual fuel) dexlite dan biogas dimana aliran
biogas yang masuk ke ruang bakar akan diatur ( aliran 2, 4, 6 l/min). Selain itu,
penelitian ini juga akan menganalisa nilai ekonomis setelah menggunakan sistem
dua bahan bakar (dual fuel) dexlite dan biogas, serta emisi gas buang dari hasil
pembakaran. Daya maximum mesin terjadi pada penggunaan bahan bakar dexlite
+ 6 l/min biogas pada putaran 1500 rpm dan pembebanan 2500 Watt yaitu
sebesar 1540,80 Watt, torsi maximum pada pembebanan 2500 Watt putaran 1500
rpm menggunakan bahan bakar dexlite + 6 l/min biogas sebesar 9,81 Nm. Nilai
SFC maximum pada bahan bakar dexlite + 6 l/min biogas beban 500 Watt putaran
1000 rpm yaitu sebesar 3065,72 gr/kW.jam. Efisiensi thermal brake maximum
pada penggunaan bahan bakar dexlite pembebanan 1500 Watt putaran 1500 rpm
yaitu sebesar 21,28 %. Nilai AFR maximum pada bahan bakar dexlite
pembebanan 500 Watt putaran 1000 rpm yaitu sebesar 64,87. Tekanan efektif
rata-rata pembakaran saat menggunakan bahan bakar dexlite lebih rendah
dibanding dengan tekanan efektif rata-rata saat menggunakan bahan bakar dexlite
+ biogas.. Untuk nilai ekonomis, setelah penggunaan sistem dua bahan bakar
(dual fuel) nilai ekonomis dalam arti penghematan bahan bakar meningkat sampai
63,37 % jika dibanding dengan penggunaan bahan bakar dexlite. Untuk emisi gas
buang, nilai opacity rata rata mengalami penurunan setelah menggunakan sistem
dua bahan bakar (dual fuel) dexlite dan biogas. Kadar HC dan CO mengalami
peningkatan setelah menggunakan sistem dua bahan bakar (dual fuel)
i
Universitas Sumatera Utara
Kata kunci : Biogas, Performansi, Supercharger, Emisi, sistem dua bahan bakar.
ABSTRACT
Over time, the human population is increasing so the impact on the increase in
the needs of transportation and industrial activity resulted in increased demand
for fuel oil consumption. This encourages to do research and development to find
alternative fuels, one that has great potential that is expected to reduce it is
biogas used as fuel for internal combustion engine with dual fuel system.This
study aims to analyze the performance of the diesel engine R 175 AN using
supercharger with dual fuel systems dexlite and biogas in which biogas flow
entering the combustion chamber will be set (flow 2, 4, 6 l/s) . In addition, this
study will also analyze economic value after use dual fuel systems dexlite and
biogas, and the exhaust emissions from the combustion too. Engine maximum
power with rotation 1500 and load 2500 watt occurs in the use of dexlite fuel + 6
l / min biogas which amounted to 1540,80 Watt, maximum torque at 2500 Watt
load rotation 1500 rpm using dexlite fuel + 6 l / min biogas amounted to 9,81 Nm.
SFC maximum value on dexlite + 6 l/min biogas fuel load of 500 Watts 1000 rpm
rotation that is equal to 3065,72 gr / kWh. Maximum brake thermal efficiency in
the use of dexlite fuel load 1500 Watt 1500 rpm rotation that is equal to 21,28%.
AFR maximum value on dexlite fuel load 500 Watt 1000 rpm rotation that is equal
to 64,87. For brake mean effective pressure using dexlite fuel has decreased
compared with brake mean effective pressure using dexlite fuel + biogas. For
economic value, after the use of dual fuel systems economic value in terms of fuel
savings increased to 63,37 % when compared with dexlite fuel. For exhaust
ii
Universitas Sumatera Utara
emissions, the average opacity value has decreased after using dual fuel systems
dexlite and biogas. HC and CO levels increased after using dual fuel systems.
Key Words: Biogas, Performances, Supercharger, Emission, Dual Fuel System.
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulilah, Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha
Esa, karena atas berkat rahmat, dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan
seluruh proses penulisan skripsi ini ini dengan baik. Tidak lupa pula penulis
haturkan shalawat beriringkan salam kepada junjungan Nabi Besar Muhammad
SAW, semoga mendapat syafaatnya di hari akhir kelak.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu
“KAJIAN
PERFORMANSI
SILINDER
MESIN
MENGGUNAKAN
DIESEL
BLOWER
STASIONER
YANG
SATU
DIMODIFIKASI
MENJADI SUPERCHARGER DENGAN SISTEM DUA BAHAN BAKAR
(DEXLITE DAN BIOGAS)”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi penulis.
Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada dosen
pembimbing Bapak Dr.Eng. Himsar Ambarita, ST.MT yang telah memberikan
saran dan bimbingan untuk kelancaran penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga banyak mendapat bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada :
1.
Bapak Januwar Hutagaol dan ibu Rusmayani Simorangkir S.PdI selaku
kedua Orang tua penulis, Jhonson Simorangkir selaku paman, Hasrul
Hutagaol selaku abang, Nelly N. Hutagaol dan Rizal Hutagaol selaku adik
serta seluruh keluarga besar penulis yang selalu mendukung secara moril
ataupun materil, serta terus mendoakan penulis sejak mulai kuliah hingga
menyelesaikan tugas sarjana ini.
2.
Bapak Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST. MT selaku dosen pembimbing,
yang bersedia meluangkan waktu dalam memberikan bimbingan serta
masukan dalam penyelesaian tugas sarjana ini.
3.
Bapak Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen
Teknik Mesin USU yang memberikan kesempatan kepada penulis dalam
menyelesaikan tugas sarjana ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
4.
Seluruh Dosen dan Pegawai Departemen Teknik Mesin USU.
5.
PT. Multimas Nabati Asahan beserta seluruh Staff dan Pegawai karena
telah memberikan kesempatan penelitian dan pengambilan gas methan
(biogas) sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini.
6.
Susi Anita Banjarnahor yang selalu memberikan doa dan kasih sayang
serta selalu membantu dan memberi dukungan dalam penyelesaian tugas
sarjana dan perkuliahan ini.
7.
Kawan-kawan satu tim skripsi Muhammad Rizki Agustama, Teguh
Iman Widodo, Imam Syaifullah yang saling memberi semangat satu sama
lain meskipun kadang ada salah paham tapi tetap kompak terus hingga bisa
menyelesaikan tugas sarjana ini.
8.
Tarmizi Taher, Sakinah Rahmi, dan seluruh kawan – kawan stambuk
2011 yang tidak bisa disebutkan satu-persatu yang selalu menemani dan
memberikan masukan serta semangat kepada penulis.
9.
Bang Irvan Aspidar, Abang-abang stambuk 2009, 2010 dan Semua
adek-adek di Teknik Mesin USU yang telah banyak memberikan doa serta
semangat bagi penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.
Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurang sempurnaan
dan
kekeliruan dalam penulisan skripsi ini. Oleh karena itu penulis akan sangat
berterima kasih dan dengan senang hati menerima saran dan kritik yang
membangun demi tercapainya tulisan yang lebih baik.
Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat memberi manfaat
kepada pembaca. Terima kasih.
Medan,
September 2016
Penulis
Ramadhan Hutagaol
NIM. 110401033
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................... i
KATA PENGANTAR .................................................................................... iii
DAFTAR ISI ................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... ix
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiii
DAFTAR NOTASI ......................................................................................... xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................... 1
1.2 Tujuan Pengujian ............................................................................ 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................. 2
1.4 Manfaat Pengujian .......................................................................... 3
1.5 Metodologi Penelitian .................................................................... 4
1.6 Sistemetika Penulisan ..................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bahan Bakar Hidrokarbon .............................................................. 6
2.1.1 Dexlite ................................................................................... 7
2.1.2 Karakteristik Dexlite ............................................................. 7
2.2 Bahan Bakar Gas (BBG) ................................................................ 9
2.2.1 Sejarah Biogas ....................................................................... 10
2.2.2 Defenisi Biogas ..................................................................... 11
2.2.3 Karakteristik Bahan Bakar Biogas ........................................ 11
2.2.4 Nilai Kalor Biogas ................................................................. 13
2.2.5 Kelebihan dan Kekurangan Biogas ....................................... 14
2.3 Sistem Dua Bahan Bakar (Dual Fuel System) ............................... 14
2.4 Mesin Diesel ................................................................................... 15
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ................................................... 17
2.4.2 Performansi Mesin Diesel ..................................................... 18
2.5 Tinjauan Nilai Ekonomis ............................................................... 23
2.6 Blower ............................................................................................ 23
2.7 Supercharger ................................................................................... 24
v
Universitas Sumatera Utara
2.8 Generator ........................................................................................ 25
2.9 Emisi Gas Buang ............................................................................ 26
2.9.1 Sumber .................................................................................. 27
2.9.2 Komposisi Kimia................................................................... 27
2.9.3 Bahan Penyusun .................................................................... 28
2.10 Proses Pembakaran dan Bahan Bakar .......................................... 30
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat ......................................................................... 34
3.2 Alat dan Bahan ............................................................................... 34
3.2.1 Alat ........................................................................................ 34
3.2.2 Bahan.... ................................................................................. 42
3.3 Metode Pengumpulan data ............................................................. 42
3.4 Metode Pengolahan data ................................................................ 42
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian .................................................. 42
3.6 Prosedur Perakitan .......................................................................... 43
3.7 Prosedur Pengujian Prestasi Mesin Diesel dan Mesin Dual Fuel . 43
3.8 Diagram Alir Penelitian ................................................................. 46
3.9 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ............................................ 47
3.10 Set Up Alat .................................................................................. 47
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Daya ............................................................................................. 50
4.1.1 Daya yang dihasilkan menggunakan Bahan Bakar Dexlite.... 50
4.1.2 Daya yang Dihasilkan menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 52
4.1.3 Daya yang Dihasilkan menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 54
4.1.4 Daya yang Dihasilkan menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 l/min Biogas .................................................................... 55
4.2 Torsi ............................................................................................. 62
4.2.1 Torsi yang Dihasilkan Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
Murni ...................................................................................... 63
4.2.2 Torsi yang Dihasilkan Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
vi
Universitas Sumatera Utara
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 64
4.2.3 Torsi yang Dihasilkan Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 66
4.2.4 Torsi yang Dihasilkan Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 l/min Biogas ..................................................................... 67
4.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ......................................... 74
4.3.1 Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
Murni ...................................................................................... 75
4.3.2 Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 76
4.3.3 Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 78
4.3.4 Perhitungan SFC Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 l/Min Biogas .................................................................... 80
4.4 Efisiensi Thermal Brake ................................................................. 87
4.4.1 Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite .................................................................................... 87
4.4.2 Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 89
4.4.3 Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 91
4.4.4 Efisiensi Thermal Brake Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 i/min Biogas ..................................................................... 93
4.5 Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) ................................................... 100
4.5.1 Perhitungan AFR Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
Murni ...................................................................................... 100
4.5.2 Perhitungan AFR Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 2 l/min Biogas ..................................................................... 102
4.5.3 Perhitungan AFR Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 4 l/min Biogas ..................................................................... 104
4.5.4 Perhitungan AFR Menggunakan Bahan Bakar Dexlite
+ 6 l/min Biogas ..................................................................... 106
vii
Universitas Sumatera Utara
4.6 Brake Mean Effective Preasure ...................................................... 112
4.6.1 Besarnya bmep pada bahan bakar Dexlite.............................. 112
4.6.2 Besarnya bmep pada bahan bakar Dexlite + 2 l/min
Biogas ..................................................................................... 114
4.6.3 Besarnya bmep pada bahan bakar Dexlite + 4 l/min
Biogas ..................................................................................... 115
4.6.4 Besarnya bmep pada bahan bakar Dexlite + 6 l/min
Biogas ..................................................................................... 117
4.7 Tinjauan Nilai Ekonomis ............................................................... 124
4.7.1 Tinjauan Nilai Ekonomis Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite .................................................................................... 124
4.7.2 Tinjauan Nilai Ekonomis Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite + 2 l/min Biogas ....................................................... 126
4.7.3 Tinjauan Nilai Ekonomis Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite + 4 l/min Biogas ........................................................ 128
4.7.4 Tinjauan Nilai Ekonomis Menggunakan Bahan Bakar
Dexlite + 6 l/min Biogas ....................................................... 129
4.8 Emisi Gas buang............................................................................. 136
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan..................................................................................... 142
5.2 Saran ............................................................................................. 143
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... xvi
LAMPIRAN
............................................................................................. xviii
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Fraksi-fraksi pengolahan pada minyak bumi mentah ……... 6
Gambar 2.2
Mesin Dengan Sistem Dua Bahan Bakar…………………..
15
Gambar 2.3
Diagram P-V dan T-S mesin diesel………………………..
16
Gambar 2.4
Prinsip Kerja Mesin Diesel………………………………...
17
Gambar 2.5
Skema Operasi Dynamometer…………………………………
20
Gambar 2.6
Blower rumah keong……………………………………….
23
Gambar 2.7
Prinsip kerja Supercharger…………………………………….
25
Gambar 2.8
Generator…………………………………………………... 25
Gambar 2.9
Standar Uji Emisi Gas Buang……………………………...
27
Gambar 2.10
Grafik Tekanan vs Sudut Engkol…………………………..
30
Gambar 2.11
Hidrokarbon Rantai Lurus…………………………………
32
Gambar 2.12
Alpha-methylnaphtalene………………………………………..
32
Gambar 2.13
Proses pembakaran mesin diesel…………………………...
33
Gambar 3.1
Tiger Diesel Engine R175 AN……………………………..
34
Gambar 3.2
Syncronous Generators Single Phase AC……………………
35
Gambar 3.3
Blower Electric…………………………………………………..
35
Gambar 3.4
Engine Smoke meter dan Gas Analyzer………………………
36
Gambar 3.5
Tachometer……………………………………………………….
37
Gambar 3.6
Buret………………………………………………………………. 37
Gambar 3.7
Multitaster meter…………………………………………...
Gambar 3.8
Tabung Penyimpanan Biogas……………………………… 38
Gambar 3.9
Regulator Gas……………………………………………… 38
Gambar 3.10
Stop watch………………………………………………….
39
Gambar 3.11
Manometer………………………………………………....
39
Gambar 3.12
Flowmeter gas……………………………………………...
39
Gambar 3.13
Selang Bertekanan…………………………………………. 40
Gambar 3.14
Rangkaian Lampu………………………………………….
Gambar 3.15
Tools………………………………………………………………. 40
Gambar 3.16
V-Belt dan Pulley…………………………………………..
41
Gambar 3.17
Panel Listrik………………………………………………..
41
38
40
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.18
Kompresor…………………………………………………. 41
Gambar 3.19
Selenoid Valve……………………………………………..
Gambar 3.20
Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin Diesel……….. 46
Gambar 3.21
Diagram Alir Pengujian Emisi Gas Buang………………...
47
Gambar 3.22
Set Up Alat Pengujian……………………………………...
48
Gambar 3.23
Set Up Pengujian Performansi Mesin Diesel………………
49
Gambar 4.1
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 500
Watt………………………………………………………...
Gambar 4.2
59
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 2000
Watt………………………………………………………...
Gambar 4.5
58
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 1500
Watt………………………………………………………...
Gambar 4.4
57
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 1000
Watt………………………………………………………...
Gambar 4.3
42
60
Grafik Daya vs RPM Tiap Bahan Bakar pada Beban 2500
Watt………………………………………………………...
61
Gambar 4.6
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 500 Watt……………...
69
Gambar 4.7
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 1000 Watt……………...
70
Gambar 4.8
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 1500 Watt……………...
71
Gambar 4.9
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 2000 Watt……………...
72
Gambar 4.10
Grafik Torsi vs RPM pada Beban 2500 Watt……………...
73
Gambar 4.11
Grafik SFC vs RPM pada Beban 500 Watt………………... 82
Gambar 4.12
Grafik SFC vs RPM pada Beban 1000 Watt………………. 83
Gambar 4.13
Grafik SFC vs RPM pada Beban 1500 Watt……………… 84
Gambar 4.14
Grafik SFC vs RPM pada Beban 2000 Watt………………. 85
Gambar 4.15
Grafik SFC vs RPM pada Beban 2500 Watt………………. 86
Gambar 4.16
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 500 Watt….
95
Gambar 4.17
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 1000 Watt...
96
Gambar 4.18
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 1500 Watt..
97
Gambar 4.19
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 2000 Watt...
98
Gambar 4.20
Grafik Efisiensi Thermal vs RPM pada Beban 2500 Watt...
99
Gambar 4.21
Grafik AFR vs RPM pada Beban 500 Watt……………….
107
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.22
Grafik AFR vs RPM pada Beban 1000 Watt………………
108
Gambar 4.23
Grafik AFR vs RPM pada Beban1500 Watt……………….
109
Gambar 4.24
Grafik AFR vs RPM pada Beban 2000 Watt………………
110
Gambar 4.25
Grafik AFR vs RPM pada Beban 2500 Watt………………
111
Gambar 4.26
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 500 Watt……...
119
Gambar 4.27
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 1000 Watt…….
120
Gambar 4.28
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 1500 Watt…….
121
Gambar 4.29
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 2000 Watt…….
122
Gambar 4.30
Grafik bmep vs Putaran pada pembebanan 2500 Watt…….
123
Gambar 4.31
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 500 Watt……. 131
Gambar 4.32
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 1000 Watt…... 132
Gambar 4.33
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 1500 Watt…... 133
Gambar 4.34
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 2000 Watt…... 134
Gambar 4.35
Grafik Nilai Ekonomis vs RPM pada Beban 2500 Watt…... 135
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Data Pengujian Minyak Dexlite………………………….........
9
Tabel 2.2
Komposisi Kandungan Biogas………………………………...
12
Tabel 2.3
Sifat Fisik Biogas……………………………………………...
12
Tabel 2.4
Nilai LHV biogas tiap % CH4 yang dikandungnya…………..
13
Tabel 4.1
Hasil Perhitungan Daya Untuk Bahan Bakar Dexlite ………..
51
Tabel 4.2
Hasil Perhitungan Daya Untuk Bahan Bakar Dexlite +2 l/min
Biogas…………………………………………………………
Tabel 4.3
Hasil Perhitungan Daya Untuk Bahan Bakar Dexlite+4 l/min
Biogas…………………………………………………………
Tabel 4.4
52
54
Hasil Perhitungan DayaUntuk Bahan Bakar Dexlite+6 l/min
Biogas…………………………………………………………
56
Tabel 4.5
Hasil Perhitungan Torsi Untuk Bahan Bakar Dexlite………...
63
Tabel 4.6
Hasil Perhitungan Torsi Untuk Bahan Bakar Dexlite+2 l/min
Biogas…………………………………………………………
Tabel 4.7
Hasil Perhitungan Torsi Untuk Bahan Bakar Dexlite+4 l/min
Biogas…………………………………………………………
Tabel 4.8
65
66
Hasil Perhitungan Torsi Untuk Bahan Bakar Dexlite+6 l/min
Biogas………………………………………………………....
68
Tabel 4.9
Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar dexlite……………
75
Tabel 4.10
Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar dexlite + biogas 2
l/min…………………………………………………………...
Tabel 4.11
77
Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar dexlite + biogas 4
l/min…………………………………………………………… 79
Tabel 4.12
Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar dexlite + biogas 6
l/min…………………………………………………………… 81
Tabel 4.13
Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar 88
dexlite...
Tabel 4.14
Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar dexlite
+ biogas 2 l/min……………………………………………….. 90
Tabel 4.15
Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar dexlite
xii
Universitas Sumatera Utara
+ biogas 4 l/min……………………………………………….. 92
Tabel 4.16
Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar dexlite
+ biogas 6 l/min……………………………………………….. 93
Tabel 4.17
Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar dexlite……………
Tabel 4.18
Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar dexlite + biogas 2
101
l/min…………………………………………………………… 103
Tabel 4.19
Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar dexlite + biogas 4
l/min…………………………………………………………… 104
Tabel 4.20
Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar dexlite + biogas 6
l/min………………………………………………………….... 106
Tabel 4.21
Besarnya BMEP pada bahan bakar dexlite……………………
112
Tabel 4.22
Besarnya BMEP pada Bahan Bakar Dexlite+2 l/min Biogas…
114
Tabel 4.23
Besarnya BMEP pada Bahan Bakar Dexlite+4 l/min Biogas…
116
Tabel 4.24
Besarnya BMEP pada Bahan Bakar Dexlite+6 l/min Biogas…
117
Tabel 4.25
Hasil perhitungan nilai ekonomis untuk bahan bakar dexlite…
124
Tabel 4.26
Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan
bakar dexlite + biogas 2 l/min…………………………………
Tabel 4.27
Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan
bakar dexlite + biogas 4 l/min…………………………………
Tabel 4.28
126
128
Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan
bakar dexlite + biogas 6 l/min…………………………………
129
Tabel 4.29
Pengukuran emisi gas buang dengan bahan bakar dexlite……
136
Tabel 4.30
Pengukuran emisi gas buang dengan bahan bakar dexlite
murni + 2 l/min biogas………………………………………..
Tabel 4.31
Pengukuran emisi gas buang dengan bahan bakar dexlite + 4
l/min biogas……………………………………………………
Tabel 4.32
137
139
Pengukuran emisi gas buang dengan bahan bakar dexlite + 6
l/min biogas……………………………………………………
140
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
SIMBOL
KETERANGAN
SATUAN
PB
Daya Keluaran
Watt
CV
Nilai kalor
kJ/kg
Laju aliran massa udara
kg/s
Laju aliranbahanbakar
kg/jam
Putaran mesin
rpm
Effisiensi termal
%
Effisiensi pully
%
Sfc
Konsumsi bahan bakar spesifik
g/kW.jam
t
Waktu pengujian yang ditentukan
jam
Ʈ
Torsi keluaran mesin
N.m
massa jenis bahan bakar
kg/m3
V
Tegangan listrik
Volt
I
Arus Listrik
Ampere
v
Volume bahan bakar
ml
d
Diameter Silinder
mm
S
Panjang Langkah
mm
rc
Rasio Kompresi
Vd
Volume Silinder
m3
Vc
Volume sisa di silinder
m3
AFR
Rasio campuran bahan bakar dan udara
n
xiv
Universitas Sumatera Utara