Uji Eksperimental Performansi Mesin Diesel Stasioner Satu Silinder Menggunakan Supercharger Dengan Variasi Bahan Bakar Campuran Dexlite Dan Minyak Lemak Ayam Chapter III V
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alur Penelitian
Berikut ini merupakan tahapan penelitian yang diperlihatkan dalam bentuk
bentuk diagram alir pada Gambar 3.1 dibawah ini.
Mulai
Pembuatan Minyak
Lemak Ayam
Tidak
Pengujian
Karakteristik Minyak
Lemak Ayam
Ya
Pengujian nilai kalor
bahan bakar
Perhitungan nilai
kalor bahan bakar
Pengujian
performansi mesin
Analisa data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
61
Universitas Sumatera Utara
3.2 Waktu dan Tempat
1. Persiapan bahan baku minyak dilakukan di laboratorium PIK (Proses
Industri Kimia) Universitas Sumatera Utara selama 5 minggu.
3. Pengujian nilai kalor bahan bakar dan performansi dilakukan di
laboratorium Motor Bakar Universitas Sumatera Utara selama 4 minggu.
3.3 Alat dan Bahan
3.3.1 Alat
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Oven
Digunakan untuk memanaskan minyak dan bahan lainnya saat proses
transesterifikasi.
Gambar 3.2 Oven
2. Erlenmeyer
Digunakan sebagai wadah cairan.
62
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Erlenmeyer
3. Labu leher tiga
Digunakan sebagai wadah pada proses pemanasan guna mereaksikan
minyak dengan katalis KOH.
Gambar 3.4 Labu Leher Tiga
4. Hotplate Stirrer
Digunakan sebagai penghasil panas dan medan magnet bagi magnetik
stirrer.
63
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 Hotplate Stirrer
5. Magnetik Strirrer
Digunakan untuk menghasilkan putaran dalam labu leher tiga guna
mengaduk campuran minyak dan katalis.
Gambar 3.6 Magnetik Stirrer
6. Termometer
Digunakan untuk mengukur temperatur cairan.
Gambar 3.7 Termometer
64
Universitas Sumatera Utara
7. Beaker Glass
Digunakan sebagai wadah cairan.
Gambar 3.8 Beaker Glass
8. Corong Pemisah
Digunakan untuk memisahkan minyak dari metanol, gliserol dan air.
Gambar 3.9 Corong Pemisah
9. Statif dan Klem
Digunakan sebagai penyangga dan pencengkram corong pemisah.
Gambar 3.10 Statif dan Klem
65
Universitas Sumatera Utara
10. Kalorimeter bom
Digunakan untuk mengukur nilai kalor bahan bakar.
Gambar 3.11 Kalorimeter bom
11. TQ Small Engine Test Bed TD115-MKII
Gambar 3.12 TQ Small Engine Test Bed TD115-MKII
Spesifikasi:
Model
: TD 115-MKII
Type
: 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal
Engine Power Range
: 2,5 – 7,5 kW
Maximum Torque
: 15 Nm
66
Universitas Sumatera Utara
Maximum Speed
: 6000 rev/min
12. TecQuipment TD114
TecQuipment TD114 digunakan untuk melihat data keluaran yang
akan digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran yang
diambil antara lain: putaran (rpm), torsi (Nm), exhaust temperature (oC),
tekanan udara (mmH2O), serta jumlah bahan bakar yang dihabiskan (ml).
TecQuipment TD114 ditunjukkan pada gambar 3.12 di bawah ini:
Gambar 3.13 TecQuipment TD114
13. Supercharger
Fungsi supercharger adalah untuk manambah daya akibat perubahan
ketinggian tempat operasi (kepadatan udara), ataupun untuk meningkatkan
daya yang dapat diperoleh dari mesin tanpa suprcharger.
Gambar 3.14 Supercharger
67
Universitas Sumatera Utara
3.3.2 Bahan
Adapun bahan yang di gunakan dalam penelitian ini adalah
1. Minyak lemak ayam
2. Air
3. Etanol
4. Methanol
5. KOH
3.3 Pembuatan Minyak Lemak Ayam
Pembuatan minyak dimulai dengan pengadaan lemak ayam. Setelah
lemak ayam didapatkan, dilakukan pengujian terhadap kadar asam lemak
bebas (free fatty acid/FFA) yang terkandung dalam minyak.
Gambar 3.15 Minyak Lemak Ayam
Sejumlah sampel minyak direkasikan dengan etanol dan phenolphtalein
lalu dititrasi dengan KOH. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan kadar
FFA pada minyak kurang dari 4% dengan demikian dapat langsung
dilanjutkan ke proses transesterifikasi.
68
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.16 Proses Transesterifikasi
Proses transesterifikasi dilakukan dengan meraksikan lemak ayam
dengan sejumlah metanol pada perbandingan fraksi mol tertentu. Dalam
reaksi digunakan katalis KOH untuk menurunkan energi aktivasi dari reaksi.
Selanjutnya minyak hasil proses transesterifikasi dipisahkan dari gliserol
yang terbentuk selama reaksi dengan menggunakan corong pemisah.
Gambar 3.17 Proses Pemisahan dari Gliserol
69
Universitas Sumatera Utara
Minyak hasil transesterifikasi yang sudah dipisahkan dari gliserol sudah
berupa metil ester kotor, selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan
menggunakan air pada suhu tertentu sampai bahan pengotor habis.
Gambar 3.18 Proses Pencucian
Setelah proses pencucian selesai, metil ester kemudian dipanaskan
didalam oven untuk menghilangkan kadar air sehingga didapatkan minyak
lemak ayam.
Gambar 3.19 Minyak Lemak Ayam
70
Universitas Sumatera Utara
3.3.1 Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
Berikut adalah prosedur pengujian kadar asam lemak bebas (FFA) yaitu :
Mulai
Dimasukkan sejumlah sampel minyak lemak
ayam (dalam gram) kedalam erlenmeyer
Ditambahkan etanol 95%
sebanyak 100 ml
Campuran dikocok kuat hingga sampel larut
Campuran tersebut diambil sebanyak 10 ml
Ditambahkan 3 tetes phenolphtalein
Larutan dititrasi dengan KOH 0,1 N
Apakah larutan sudah
berubah warna
menjadi merah rosa?
Dicatat volume KOH yang terpakai
Dihitung kadar FFA sampel*
Selesai
Gambar 3.20 Diagram Alir Pengujian Kadar FFA
71
Universitas Sumatera Utara
*kadar FFA sampel dihitung dengan persamaan:
% FFA =
Dimana:
T × V × M
x 100%
10 × berat sampel
T
= normalitas KOH
V
= volume larutan KOH yang terpakai (ml)
M = berat molekul FFA (gr/mol)
3.3.2 Prosedur Transesterifikasi
Berikut adalah prosedur transesterifikasi yaitu :
Mulai
Dimasukkan sejumlah minyak (dalam gram)
kedalam labu leher tiga
Dimasukkan KOH (dilarutkan dalam metanol*)
sebanyak 1% dari berat minyak kedalam labu
leher tiga
Campuran dipanaskan selama 60 menit pada
rentang suhu 40-60 oC
Dipisahkan metil ester dari gliserol dengan
corong pemisah
Metil ester dicuci dengan air hangat hingga
bekas cucian bening
Dipanaskan dalam oven pada suhu 115 oC
selama 2 jam untuk menghilangkan kadar air
Selesai
Gambar 3.21 Diagram Alir Proses Transesterifikasi
72
Universitas Sumatera Utara
*sementara minyak dipanaskan, KOH sebanyak 1% dari berat minyak
dilarutkan kedalam metanol dengan perbandingan sebagai berikut:
G = M x 32 x
Dimana:
6
870.5097
G = massa methanol yang diperlukan
M = massa bahan baku yang akan di transesterifikasi
3.3.3 Bahan Baku
Bahan yang men jadi objek pengujian ini adalah:
1. Dexlite100%
2. Dexlite+ Minyak lemak ayam 5% atau (B5)
3. Dexlite+ Minyak lemak ayam 10% atau (B10)
4. Dexlite+ Minyak lemak ayam 15% atau (B15)
5. Dexlite+ Minyak lemak ayam 20% atau (B20)
6. Dexlite+ Minyak lemak ayam 25% atau (B25)
Persentase campuran bahan bakar dalam pengujian ini adalah sebagai berikut :
Tabel 3.1 Persentase Campuran Bahan Bakar
No.
Bahan Bakar
Jumlah Campuran Bahan Bakar
1
Dexlite
8 ml Dexlite
2
Dexlite + minyak lemak ayam 5%
7,6 ml Dexlite + 0,4 ml M. lemak ayam
3
Dexlite + minyak lemak ayam 10%
7,2 ml Dexlite + 0,8 ml M. lemak ayam
4
Dexlite + minyak lemak ayam 15%
6,8 ml Dexlite + 1,2 ml M. lemak ayam
5
Dexlite + minyak lemak ayam 20%
6,4 ml Dexlite + 1,6 ml M. lemak ayam
6
Dexlite + minyak lemak ayam 25%
6 ml Dexlite + 2 ml M. lemak ayam
73
Universitas Sumatera Utara
3.4 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.
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 Dexlite.
2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 5%
74
Universitas Sumatera Utara
3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 10%
4. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 15%
5. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 20%
6. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 25%
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 :
Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom
Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji
Tabung gas oksigen
Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang
dimasukkan ke dalam tabung bom
Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C
Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin
Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar
Pengatur penyalaan (saklar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai
penyala pada tabung bom
75
Universitas Sumatera Utara
Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom
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 di dalam 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.
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.
76
Universitas Sumatera Utara
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. Pasang Supercharger pada mesin diesel
2. Kalibrasi instrumentasi mesin diesel sebelum digunakan
3. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin,
kemudian memanaskan mesin selama 10 menit
4. Mengatur putaran mesin pada 1800 RPM menggunakan tuas kecepatan
dan melihat data analog pada instrument
5. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji
6. Menimbang bahan bakar yang habis setelah 5 menit pengujian
7. Mengulang pengujian dengan menggunakan variasi putaran yang berbeda
(1800 RPM, 2000 RPM, 2200 RPM, 2400 RPM, 2600 RPM)
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat
dilihat melalui melalui diagram alir pada Gambar 3.22 di bawah ini.
77
Universitas Sumatera Utara
Mulai
Pemasangan supercharger
Kalibrasi Instrumentasi Mesin Diesel
•
•
•
•
•
Bahan
bakar campuran minyak
dialirkan dari tabung bahan bakar.
Putaran mesin: n rpm
Beban: 3.5 dan 4.5 kg
Mencatat torsi, temperatur exhaust dan
tekanan udara masuk
Mencatat waktu yang habis terpakai
untuk pemakaian 8 ml bahan bakar
Mengulang pengujian dengan beban dan
putaran yang berbeda
Menganalisa data hasil
pengujian
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.22 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin
78
Universitas Sumatera Utara
3.8 Set Up Alat
Pelaksanaan set-up alat akan ditampilkan pada gambar aliran pengerjaan
pada Gambar 3.23 di bawah ini:
Gambar 3.23 Set Up Alat
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. Mesin TD-115
8. Dynamometer
79
Universitas Sumatera Utara
9. Exhaust Muffler
10. Supercharger
Secara lebih terperinci urutan pengujian akan diperlihatkan pada Gambar 3.24
berikut ini.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Gambar 3.24 Set-up Pengujian Performansi Mesin Diesel
80
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
1. Mengatur posisi gas
2. Memasukkan bahan bakar
3. Memasang supercharger
4. Menghidupkan mesin TD-111 dengan menarik tuas engkol
5. Menghidupkan Tec-equipment TD-115
6. Mengatur posisi jarum pengukur torsi pada posisi nol
7. Memberikan beban pada lengan beban
8. Mencatat hasil pembacaan RPM (putaran)
9. Mencatat waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar.
10. Mencatat hasil pembacaan torsi (Nm)
11. Mencatat hasil pembacaan tekanan udara
12. Mencatat hasil pembacaan temperatur gas buang.
81
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Minyak Lemak Ayam
Berikut hasil dan spesifikasi minyak lemak ayam dibandingkan dengan
SNI (Standar Nasional Indonesia) :
Tabel 4.1 Karakteristik Minyak Lemak Ayam
Parameter
Satuan
Hasil Uji
Standar
Metode Uji
Kadar ester
%
98,4246
96,5
Gascromatography
Densitas
kg/m3
853
850 - 890
Uji Lab PIK USU
Viskositas
cSt
3,46
2,3 - 6
Uji Lab PIK USU
Gliserol bebas
% massa
0
0,02
Gascromatography
Internal
% massa
1,1493
Gliserol total
% massa
0
Gascromatography
0,24
Gascromatography
Dari hasil pengujian didapati bahwa minyak sudah memenuhi standar
nasional. Pengujian minyak ini dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit
(PPKS) Sumatera Utara dan Laboratorium Proses Industri Kimia (PIK)
Universitas Sumatera Utara.
4.2 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
82
Universitas Sumatera Utara
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.
Dik : T1 = 27,85
T2 = 28,6
HHV = (28,6 – 27,85 – 0,05) x 73529.6
= 51470.72
LHV = 51470.72 – 3240
= 48230.72
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya hasil pengujian
bom kalorimeter, beserta nilai HHV dan LHV dari masing-masing pengujian baik
dalam semua variasi persentase minyak lemak ayam. berikut ditunjukkan dalam
Tabel 4.2 dibawah ini:
83
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter
Bahan
Bakar
Dexlite
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
Dexlite +
M.lemak
ayam 10%
Dexlite +
M.lemak
ayam 15%
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
Dexlite +
M.lemak
ayam
25%
Pengujian
T1
T2
HHV
LHV
1
27.85
28.6
51470.72
48230.72
2
28.62
29.39
52941.31
49701.312
3
29.4
30.15
51470.72
48230.72
4
30.16
30.91
51470.72
48230.72
5
30.91
31.67
52206.02
48966.016
1
25.42
26.18
52206.02
48966.016
2
26.19
26.89
47794.24
44554.24
3
26.88
27.62
50735.42
47495.424
4
27.54
28.26
49264.83
46024.832
5
28.28
29.04
52206.02
48966.016
1
25.14
25.9
52206.02
48966.016
2
25.94
26.67
50000.13
46760.128
3
26.72
27.43
48529.54
45289.536
4
27.45
28.19
50735.42
47495.424
5
27.43
28.12
47058.94
43818.944
1
25.67
26.32
44117.76
40877.76
2
26.36
27.1
50735.42
47495.424
3
27.07
27.81
50735.42
47495.424
4
27.53
28.26
50000.13
46760.128
5
27.36
28.1
50735.42
47495.424
1
25.81
26.57
52206.02
48966.016
2
26.7
27.37
45588.35
42348.352
3
27.32
28.08
52206.02
48966.016
4
28.06
28.75
47058.94
43818.944
5
28.96
29.66
47794.24
44554.24
1
25.96
26.67
48529.54
45289.536
2
26.68
27.39
48529.54
45289.536
3
27.32
28.08
52206.02
48966.016
4
28.09
28.8
48529.54
45289.536
5
28.8
29.47
45588.35
42348.352
LHV RataRata
48671.898
47201.306
46466.01
46024.832
45730.714
45436.595
84
Universitas Sumatera Utara
Dapat dilihat LHV rata-rata hasil pengujian pada grafik dibawah ini.
LHV Rata-Rata
49000
Dexlite
LHV (Kj/Kg)
48000
Dexlite + M.lemak
ayam 5%
47000
Dexlite + M.lemak
ayam 10%
46000
Dexlite + M.lemak
ayam 15%
45000
Dexlite + M.lemak
ayam 20%
44000
Dexlite + M.lemak
ayam 25%
43000
Jenis Bahan Bakar
Gambar 4.1 Grafik LHV Rata-rata.
4.3 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 6 variasi, variasi putaran mesin sebanyak 5 variasi, dan variasi
beban statis sebanyak 2 variasi yaitu 3,5 kg dan 4,5 kg.
4.3.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Dexlite
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite adalah seperti pada
Tabel 4.3 di bawah sebagai berikut :
85
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
7.6
7.8
7.9
8.2
8.5
9.6
9.6
9.8
9.9
10.3
Waktu mmH2O
(s)
126
14
104
15.5
93
17
79
18.5
67
20
121
14.5
102
16
88
18
76
19.5
63
21
T
(exhaust)
120
130
140
150
170
120
130
150
160
180
4.3.2. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 5%, seperti pada Tabel 4.4 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 5%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
7.3
7.5
7.5
7.8
8
9.3
9.3
9.5
9.5
9.7
Waktu mmH2O
(s)
124
13.5
101
15
90
16.5
76
18
64
19.5
114
14
98
15.5
86
17
73
18.5
62
20
T
(exhaust)
110
130
140
155
180
120
140
150
170
190
86
Universitas Sumatera Utara
4.3.3. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 10%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 10%, seperti pada Tabel 4.5 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 10%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
7.1
7.3
7.3
7.5
7.7
9.1
9.2
9.3
9.25
9.5
Waktu mmH2O
(s)
119
13
98
14.5
86
16
73
17.5
59
19
109
13.5
93
15
85
16.5
71
18
61
19.5
T
(exhaust)
110
130
140
160
180
110
140
150
160
190
4.3.4. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 15%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 15%, seperti pada Tabel 4.6 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 15%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
6.9
6.9
7
7.1
7.5
8.6
8.7
8.8
8.9
9.1
Waktu mmH2O
(s)
117
12.5
95
14
83
15.5
70
17
58
18.5
106
14
89
14.5
77
16
64
17.5
59
19
T
(exhaust)
120
140
150
160
180
120
130
140
160
180
87
Universitas Sumatera Utara
4.3.5. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 20%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 20%, seperti pada Tabel 4.7 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 20%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
6.7
6.8
6.9
6.9
7.3
8.5
8.6
8.7
8.8
9
Waktu mmH2O
(s)
114
12
94
13.5
82
15
68
16.5
57
18
105
12.5
87
14
80
15.5
66
17
57
18.5
T
(exhaust)
120
130
140
160
180
120
140
150
170
180
4.3.6. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 25%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 25%, seperti pada Tabel 4.8 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 25%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
6.6
6.7
6.8
6.9
7.2
8.4
8.5
8.5
8.9
9
Waktu mmH2O
(s)
112
11.5
94
13
81
14.5
70
16
55
17.5
103
12
85
13.5
76
15
66
16.5
52
18
T
(exhaust)
120
130
140
160
180
120
140
150
170
180
88
Universitas Sumatera Utara
4.4 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel
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.
4.4.1 Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5.
Untuk pengujian dengan bahan bakar Dexlite:
Beban
: 3,5 Kg
Putaran mesin
: 1800 rpm
Pb =
.( . )
Pb = 1,4318 kW
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase
minyak, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
Tabel 4.9 dibawah ini:
89
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Data Perhitungan Untuk Daya
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
1.4318
4
1.6328
1.8191
1
2.0598
4
2.3131
3
1.8086
4
2.0096
2.2566
1
2.4868
8
2.8029
7
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
1.3753
1.57
1.727
1.9594
2.1771
1.7521
1.9468
2.1875
2.3864
2.6397
Daya (kW)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
1.33764
1.29996
1.528133
1.4444
1.6118666
1.680947
7
1.884
1.78352
2.095427
2.041
1.71444
1.62024
1.925867
1.8212
2.0263466
2.14148
7
2.3236
2.23568
2.4764133
2.585267
3
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
1.26228
1.4234667
1.58884
1.73328
1.9865733
1.6014
1.8002667
2.00332
2.21056
2.4492
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
1.24344
1.4025333
33
1.5658133
33
1.73328
1.95936
1.58256
1.7793333
33
1.9572666
67
2.23568
2.4492
Pada pembebanan 3,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar minyak lemak ayam 25% pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 1.24344 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujian dengan menggunakan bahan bakar Dexlite pada putaran mesin
2600 rpm sebesar 2.31313 kW.
•
Pada pembebanan 4,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar minyak lemak ayam 25% pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 1.58256 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujiandengan menggunakan bahan bakar Dexlite pada putaran mesin
2600 rpm sebesar 2.80297 kW.
•
Daya terbesar terjadi pada penggunaan Pertadex karena nilai kalor yang
paling besar yang terdapat pada Pertadex yaitu sebesar 48671.898 kJ/kgoC.
90
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan masing-masing nilai daya pada setiap pembebanan dengan
variasi bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan
4.3 di bawah ini :
Daya pada Pembebanan 3,5 Kg
2.4
R² = 0.9957
R² = 0.9958
R² = 0.997
R² = 0.9871
R² = 0.9893
R² = 0.9946
Daya (kW)
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1600
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg
Daya pada Pembebanan 4,5 Kg
2.9
R² = 0.9938
R² = 0.9982
R² = 0.9974
R² = 0.9987
R² = 0.9987
R² = 0.9945
Daya (kW)
2.7
2.5
2.3
2.1
1.9
1.7
1.5
1600
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4,5 kg
91
Universitas Sumatera Utara
•
Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan Dexlite +
Minyak lemak ayam 25%. Hal ini disebabkan oleh besar torsi yang
diperoleh dengan bahan bakar Dexlite lebih tinggi daripada dengan
menggunakan bahan bakar campuran minyak.
4.4.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)
Laju aliran bahan bakar didapat adalah banyaknya bahan bakar yang habis
terpakai selama satu jam pemakaian
=
~•51 110€•
1 3600
‚
dimana:
sgf
= spesifik gravitasi Dexlite (0.8304)
Vf
= Volume bahan bakar yang diuji (8 ml)
tf
= waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (detik)
Harga sgf untuk minyak lemak ayam (100 %) adalah 0,853 dan untuk
Dexlite 0,8304, sedangkan untuk bahan bakar yang merupakan campuran antara
minyak dengan Dexlite, harga sgf nya dihitung dengan menggunakan rumus
pendekatan berikut :
sgf (M.lemak ayam %) = (B x 0,853) + (D x 0,8304)
dengan :
92
Universitas Sumatera Utara
D = Persentase kandungan dexlite dalam bahan bakar campuran
Untuk biodiesel dengan persentase minyak lemak ayam 0,05 dan dexlite 0,95
maka :
sgf (M. lemak ayam 5%) = (0,05 x 0,853) + (0,95 x 0,8304)
= 0,83153
Dengan menggunakan perhitungan yang sama maka didapat sgf seperti
table 4.10 dibawah ini :
Tabel 4.10 sgf Campuran Dexlite dan Minyak Lemak Ayam
sgf
0,8304
0,83153
0,83266
0,83379
0,83492
0,83605
Bahan Bakar
Dexlite
Dexlite + M. lemak ayam 5%
Dexlite + M. lemak ayam 10%
Dexlite + M. lemak ayam 15%
Dexlite + M. lemak ayam 20%
Dexlite + M. lemak ayam 25%
Dengan memasukkan harga sgf = 0,83153 dan t f yang didapat dari
percobaan, maka didapatlah laju aliran bahan bakar untuk pengujian dengan
menggunakan bahan bakar minyak lemak ayam (B5) pada kondisi:
Dengan menggunakan harga sgf, dan t f yang didapat dari percobaan, maka
didapatlah laju aliran bahan bakar teoritis menggunakan bahan bakar Dexlite
menggunakan persamaan 2.7 pada kondisi:
Beban
: 3.5 kg
Putaran mesin : 1800 rpm
Waktu
: 126 detik
mƒ =
, • :•
!"
x 3600
93
Universitas Sumatera Utara
mƒ = 0.1898 kg/jam
Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin, variasi
beban dan variasi persentase bahan bakar maka hasil perhitungan mf untuk
kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.11 dibawah ini
Tabel 4.11 Laju Aliran Bahan Bakar
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
0.1898
1
0.2299
6
0.2571
6
0.3027
3
0.3569
5
0.1976
5
0.2344
7
0.2717
7
0.3146
8
0.3796
1
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
0.1931
0.2371
0.2661
0.3151
0.3742
0.2101
0.2444
0.2785
0.3281
0.3863
Mf (Kg / Jam)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
0.201518 0.2052406
2
0.2447
0.2527700
2
0.278844 0.2893150
8
0.328501 0.3430450
3
0.406451 0.4140198
6
0.220006 0.2265391
7
0.257856 0.2698107
0.282125 0.3118591
2
0.337755 0.3752055
0.393125 0.4070025
8
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
0.2109272
0.2558053
0.2932402
0.3536132
0.4218543
0.2290066
0.2763873
0.3005712
0.3643287
0.4218543
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
0.2149842
86
0.2561514
89
0.2972622
22
0.3439748
57
0.4377861
82
0.2337693
2
0.2832734
12
0.3168189
47
0.3648218
18
0.4630430
77
Pada pembebanan 3,5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan
Dexlite
pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.18981 kg/jam
sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan Dexlite minyak lemak
ayam 25 % pada putaran mesin 2600 yaitu sebesar 0.437786182 kg/jam
•
Pada pembebanan 4,5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan
Dexlite pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.19765 kg/ jam.
sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan minyak lemak ayam 25%
pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 0.463043077 kg/jam
94
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap pembebanan dengan variasi
bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan 4.5 di
bawah ini :
Laju Aliran Bahan Bakar (Beban 3,5 kg)
0.45
R² = 0.9866
R² = 0.9861
R² = 0.9853
R² = 0.9737
R² = 0.9854
R² = 0.9622
0.4
mf (kg/jam)
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
1600
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.4 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3,5 kg
Laju Aliran Bahan Bakar (Beban 4,5 kg)
0.5
R² = 0.9866
0.45
R² = 0.9861
mf (kg/jam)
0.4
R² = 0.9737
0.35
R² = 0.9853
0.3
R² = 0.9854
0.25
R² = 0.9622
0.2
0.15
1600
1800
2000
2200
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2400
2600
2800
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.5 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4,5 kg
95
Universitas Sumatera Utara
4.4.3 Rasio udara bahan bakar (AFR)
Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis pengujian
dihitung berdasarkan persamaan 2.8.
Untuk pengujian dengan menggunakan Dexlite, beban 3,5 kg dan putaran
mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 14 mmH2O, dengan melakukan
interpolasi pada kurva viscous flow meter didapat besar ma 15,45 kg/jam, dan
kemudian dikalikan dengan faktor koreksi sehingga didapat massa udara yang
sebenarnya:
ma = 15,45 x 0,94
= 14,62 kg/jam
Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing
pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR.
Untuk pengujian dengan menggunakan Dexlite pada putaran 1800 rpm dan
beban 3.5 kg maka dengan menggunakan persamaan 2.8 didapatkan besar AFR
teori:
AFR =
2,
,
…
AFR = 77,065 kg/jam
96
Universitas Sumatera Utara
Hasil perhitungan AFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban,
putaran mesin dan persentase minyak lemak ayam dapat dilihat pada Tabel 4.12
dibawah ini:
Tabel 4.12 Air Fuel Ratio
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
77.065
5
69.897
6
68.127
6
62.648
3
57.183
76.445
9
70.609
1
68.011
9
63.332
7
56.308
5
AFR (Kg / Jam)
Dexlite + Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
M.lemak
ayam 5% ayam 10% ayam 15%
73.243 67.80287
64.224557
3
57.868673
65.756 61.74685
2
64.029 59.37162
55.556881
3
58.658 54.79858
51.070327
3
53.26 47.84683
45.807947
1
69.631 64.29597
64.569256
4
56.000220
65.776 60.46573
2
53.086267
62.914 60.38969
5
57.812
47.977480
54.7243
5
52.844 50.69482
47.781989
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
60.207965
55.297816
53.169556
48.180979
43.814669
57.559415
52.923796
53.476327
48.086853
44.957226
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
56.829745
65
53.341405
05
50.828720
55
48.129786
67
41.119193
15
54.324900
06
49.935759
77
49.212495
79
46.700686
03
39.917252
15
Pada pembebanan 3,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
Minyak lemak ayam 25 % pada putaran mesin 2600 rpm yaitu
41.11919315 kg/jam sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 77.0655 kg/jam.
•
Pada pembebanan 4,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
minyak lemak ayam 25 % pada putaran mesin 2800 rpm yaitu
39.91725215 kg/jam sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 76.4459 kg/jam.
Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan
putaran dapat dilihat pada Gambar 4.6 dan 4.7 berikut:
97
Universitas Sumatera Utara
AFR pada Pembebanan 3,5 Kg
80
75
70
R² = 0.9768
R² = 0.9745
AFR
65
60
R² = 0.9766
55
R² = 0.9837
50
R² = 0.9883
45
40
1600
R² = 0.9527
1800
2000
2200
2400
2600
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2800
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.6 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
AFR pada Pembebanan 4,5 Kg
80
75
70
R² = 0.9788
AFR
65
R² = 0.9888
60
R² = 0.94
R² = 0.9523
55
50
R² = 0.9298
45
R² = 0.9152
40
35
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.7 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
98
Universitas Sumatera Utara
•
Laju aliran bahan bakar berbanding terbalik dengan nilai AFR. Pada sub
bab 4.3.3, laju aliran bahan bakar terendah pada penggunaan Dexlite,
maka dapat dilihat bahwa nilai AFR tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite.
4.4.4 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
2.13.
†
=
1
2
60‡ P%
dimana:
ma = laju aliran udara (kg/jam)
ρa = Kerapatan udara (kg/m3)
Vs = volume langkah torak (m3)= 0.00023 (berdasarkan spesifikasi mesin)
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
efisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
minyak, putaran mesin dan beban.
99
Universitas Sumatera Utara
Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara dapat
diperoleh dengan persamaaan berikut:
ρa =
ˆ%
‰d%
Dimana:
R = Konstanta gas (untuk udara = 287 J/kg K)
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu sebesar
100 kPa dan suhu 27oC, maka diperoleh massa jenis udara sebesar:
ρa =
Ša( Š' Š•)
= 1.161440186 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
polipropilena cair, putaran mesin dan beban.
Untuk pengujian menggunakan pertadex beban 3.5 kg pada putaran mesin
1800 rpm maka didapatkan nilai effesiensi volumetrik:
ηv =
( )( 2, )
(
) ( ,
)( ,
•)
ηv = 101,429 %
100
Universitas Sumatera Utara
Harga effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat dihitung
dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan di atas dengan
variasi beban, putaran mesin, dan bahan bakar dengan beberapa variasi seperti
ditunjukkan pada table 4.13 dibawah ini:
Tabel 4.13 Efisiensi Volumetris
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
101.429
100.31
99.3944
98.6315
97.9859
104.771
103.318
104.863
103.645
102.614
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
98.087
97.302
96.66
96.125
95.672
101.43
100.31
99.394
98.631
97.986
Pada pembebanan 3,5 kg
Efisiensi Volumetris (%)
Dexlite + Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15% ayam 20%
94.74442 91.402219 88.060017
6
88.277962
94.29393 91.285944
5
93.92534 91.190810 88.456281
4
93.61818 91.111532
88.60488
93.35828 91.044450 88.730618
2
91.40222
98.08662 101.42882
7
97.30191 94.293926 91.285945
8
96.65987 93.925339
91.19081
8
96.12484 93.618183 91.111532
9
95.67212 93.358282
91.04445
8
efisiensi volumetris terendah terjadi
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
84.717814
47
85.269979
93
85.721751
68
86.098228
13
86.416785
13
88.060017
03
88.277962
24
88.456281
04
88.604880
05
88.730617
67
pada
penggunaan minyak lemak ayam 25 % dengan putaran mesin 1800 rpm
yaitu sebesar 84.71781447 % sedangkan efisiensi volumetris tertinggi
terjadi pada penggunaaan Dexlite pada putaran mesin 1800 rpm yaitu
sebesar 101.429 %.
•
Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi volumetris terendah terjadi pada
penggunaan minyak lemak ayam 25 % dengan putaran mesin 1800 rpm
yaitu sebesar 88.06001703 % sedangkan efisiensi volumetris tertinggi
terjadi pada penggunaaan Dexlite pada putaran mesin 2200 rpm yaitu
sebesar 104.863 %
101
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan efisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap
variasi putaran dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan 4.9 berikut:
Efisiensi Volumetris pada Pembebanan 3,5 Kg
104
R² = 0.9883
R² = 0.9883
ɳv (%)
100
96
R² = 0.9883
92
R² = 0.9883
R² = 0.9883
88
R² = 0.9883
84
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.8 Grafik efisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 3,5 kg
Efisiensi Volumetris pada Pembebanan 4,5 Kg
108
104
R² = 0.4265
ɳv (%)
100
R² = 0.9883
R² = 0.9883
R² = 0.9883
R² = 0.9883
R² = 0.9883
96
92
88
84
1600
1800
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2000
2200
2400
Putaran (Rpm)
2600
2800
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.9 Grafik efisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 4,5 kg
102
Universitas Sumatera Utara
•
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 minyak lemak ayam
25%. Dapat disimpulkan laju konsumsi udara berbanding lurus dengan
besarnya efisiensi volumetris.
4.4.5 Daya Aktual
Daya aktual didapat dengan mengalikan daya hasil pembacaan dengan
efisiensi thermal, efisiensi volumetris dan efisiensi mekanis, dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.15.
Untuk beban 3,5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar Dexlite maka
didapat daya aktual:
Pa = 1,43184 x 1,01429 x 0,75
= 0.60775 kW
Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin,
beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada Tabel 4.14 dibawah ini:
103
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.14 Daya Aktual
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
0.6077
0.6451
0.7095
0.7668
0.8147
0.9918
0.9871
1.09
1.1299
1.1781
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
0.5495
0.5786
0.6197
0.6699
0.6932
0.8479
0.8899
0.977
0.9794
1.0111
Daya aktual (Pa) (kW)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
0.488818 0.4414941
0.522878 0.4420026
0.553041 0.4804075
0.587778 0.4956210
0.586027 0.5373903
0.761463 0.6440811
0.813252 0.6800038
0.91298
0.7254765
0.892863 0.7316137
0.945136 0.8252271
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
0.3927475
0.4128509
0.4495948
0.4444495
0.4900902
0.604316
0.6319974
0.7188862
0.7215066
0.7643553
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
0.3620559
0.3891200
0.4201353
0.4468512
0.4503213
0.5606213
0.5862989
0.6355877
0.7213634
0.6830595
Pada pembebanan 3,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
Dexlite putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 0.81479 kW sedangkan
daya terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar Dexlite minyak lemak
ayam 25 % pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.362055942 kW.
•
Pada pembebanan 4,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 1.17812 kW
sedangkan daya aktual terkecil terjadi pada penggunaan Dexlite minyak
lemak ayam
25 %
putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
0.560621313kW.
Melalui grafik hubungan antara daya aktual dan putaran mesin pada Gambar 4.10
dan 4.11 di bawah ini.
104
Universitas Sumatera Utara
Daya Aktual pada Pembebanan 3,5 kg
0.9
R² = 0.9944
Daya (kW)
0.8
R² = 0.9884
0.7
R² = 0.9357
R² = 0.9319
R² = 0.9193
R² = 0.9539
0.6
0.5
0.4
0.3
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.10 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
Daya Aktual pada Pembebanan 4,5 kg
1.3
1.2
R² = 0.9316
Daya (kW)
1.1
R² = 0.9121
1
R² = 0.8724
0.9
R² = 0.9214
0.8
R² = 0.9296
R² = 0.8181
0.7
0.6
0.5
0.4
1600
1800
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.11 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
105
Universitas Sumatera Utara
•
Dari grafik dapat dilihat bahwa Dexlite 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 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.
4.4.6 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 2.16 dengan nilai LHV untuk masing-masing sesuai dengan variasi
persentase minyak yang didapat melalui percobaan bom kalori meter.
Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3,5 kg
putaran mesin 1800 rpm menggunakan Dexlite didapatkan nilai efisiensi termal:
=
,
,
… (2
ŠŠ
Š , … )
x 3600 x 100
= 23.6833 %
Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar efisiensi
termal aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti
pada Tabel 4.15 dibawah:
106
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.15 Efisiensi Thermal Actual
Beban
Putaran
Dexlite
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
23.683
20.750
20.407
18.736
16.883
37.118
31.141
29.665
26.560
22.954
3.5
4.5
•
Tabel Efisiensi Thermal Aktual (ɳa)
Dexlite +
Dexlite +
Dexlite + Dexlite +
M.lemak
M.lemak
M.lemak
M.lemak
ayam 5% ayam 10% ayam 15% ayam 20%
21.701
18.79322 16.825653 14.658026
18.611
16.55516 13.677590 12.705104
17.764
15.36607 12.988200 12.069584
16.215
13.86254 11.300792 9.8943786
14.129
11.17061 10.152639 9.145512
30.783
26.81529 22.238607 20.773544
27.775
24.43514 19.713444 18.000796
26.76
25.0719
18.195970 18.828135
22.77
20.48095 15.251864 15.589832
19.965
18.62648 15.859396 14.263539
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
13.343374
12.036036
11.198149
10.292786
8.1499920
19.001102
16.398722
15.895020
15.666429
11.687830
Pada pembebanan 3,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan
dexlite
putaran mesin 1800 rpm sebesar 23.6833 %
sedangkan efisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan
minyak lemak ayam
25 %
putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar
8.149992089%
•
Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan dexlite putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 37.1185 %
sedangkan efisiensi termal aktual terendah mesin terjadi pada penggunaan
minyak lemak ayam 25 % putaran 1800 rpm yaitu sebesar 11.687830%
Perbandingan
nilai
efisiensi
termal
aktual
untuk
setiap
variasi
pembebanan, bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.12 dan 4.13 di
bawah ini.
107
Universitas Sumatera Utara
ɳa (%)
Efisiensi Thermal Aktual (Beban 3,5 kg)
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
1600
R² = 0.9537
R² = 0.9676
R² = 0.9814
R² = 0.9476
R² = 0.9726
R² = 0.9663
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.12 Efisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
Efisiensi Thermal Aktual (Beban 4,5 kg
40
35
ɳa (%)
30
25
R² = 0.9648
R² = 0.9763
R² = 0.892
R² = 0.9052
R² = 0.8867
R² = 0.8572
20
15
10
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.13 Efisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
108
Universitas Sumatera Utara
•
Efisiensi termal aktual cenderung tinggi pada penggunaan bahan bakar
Dexlite pada putaran mesin yang tinggi, hal tersebut dikarenakan nilai
kalor bahan bakar yang lebih tinggi dari Dexlite dibandingkan dengan
variasi bahan bakar minyak, sehingga diperoleh efisiensi terendah terjadi
pada penggunaan minyak lemak ayam 25% karena memiliki nilai kalor
terendah.
4.4.7 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 2.17
Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar pada subbab 4.4.2
maka untuk pengujian dengan menggunakan bahan Dexlite dengan beban 3,5 kg
ada putaran mesin 1800 rpm didapat nilai SFC :
SFC =
,
… (
)
,2•
SFC = 132.56 (gr/kWh)
Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar,
dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada Tabel
4.16 di bawah ini:
109
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.16 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
132.56
1
140.83
6
141.36
4
146.96
7
154.31
4
109.28
116.67
3
120.43
1
126.53
5
135.43
2
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
140.43
151.03
154.08
160.82
171.88
119.9
125.52
127.3
137.47
146.33
SFC (g / kWh)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
150.6517 157.88225
4
160.1301 175.00001
5
165.8853 179.49070
5
174.3638 192.34156
5
193.9705 202.85147
6
128.325 139.81828
133.8909 148.14995
4
131.7429 153.90215
4
145.3585 167.82612
152.0635 164.35163
3
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
167.10013
179.70584
184.56245
204.01388
212.35275
143.00401
153.52576
150.03654
164.81287
172.24168
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
172.89478
04
182.63486
74
189.84524
9
198.45313
92
223.43325
46
147.71592
89
159.20199
24
161.86805
44
163.18159
05
189.05890
78
Pada pembebanan 3,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan minyak
lemak ayam 25 % putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 175.111 gr/kWh
dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar dexlite putaran
mesin 2000 rpm yaitu sebesar 126.767 gr/kWh
•
Pada pembebanan 4,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan minyak
lemak ayam 25 % putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 146.361 gr/kWh
dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar dexlite pada
putaran mesin 1800 yaitu sebesar 104.451 gr/kWh
Perbandingan harga SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar
dapat dilihat pada Gambar 4.14 dan 4.15 di bawah ini.
110
Universitas Sumatera Utara
SFC (Beban 3,5 kg)
245
SFC (gr / kWh)
220
R² = 0.9481
R² = 0.9685
195
R² = 0.9445
R² = 0.9774
170
R² = 0.9729
R² = 0.9255
145
120
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.14 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
SFC (Beban 3,5 kg)
200
R² = 0.9832
180
SFC (gr / kWh)
R² = 0.9474
R² = 0.866
160
R² = 0.891
R² = 0.8858
140
R² = 0.8154
120
100
1600
1800
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.15 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
111
Universitas Sumatera Utara
•
SFC terbesar terjadi pada penggunaan minyak lemak ayam 25 % putaran
2600 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.
4.4.8 Heat Loss
Heat loss yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
2.18. Untuk beban 3,5 kg, putaran 1800 rpm bahan bakar Dexlite maka heat loss
dapat dihitung :
Heat Loss = (14,6274 + 0,1898) x (120 –27)
= 1378.0 W
Selanjutnya dengan perhitungan yang sama untuk pembebanan, variasi
nilai LHV sesuai dengan persentase minyak lemak ayam , dan putaran yang
bervariasi maka didapat heat losses seperti pada Tabel 4.17 di bawah ini.
Tabel 4.17 Heat Loss
Beban
3.5
4.5
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
Dexlite
1378.0
1679.2
2008.7
2369.9
3177.5
1423.5
1729.3
2306.8
2692.4
3546.0
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
1333.5
1630.3
1955.3
2406.2
3106.4
1379.9
1843.9
2189.1
2759
3390
Tabel Heat Loss (W)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
1289.445 1244.9657
1581.478 1681.4666
1902.274 2012.6193
2437.879 2375.7081
3037.638 2965.0512
1335.99
1381.4224
1790.972 1584.0647
2130.305 1906.0044
2503.215 2444.0904
3312.569 3037.7224
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
1200.6693
1483.3317
1794.9701
2313.0086
2892.505
1247.176
1684.1354
2014.0038
2557.3763
2966.2499
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
1156.2212
1433.7220
1740.9594
2247.6217
2821.1977
1202.7935
1630.4483
1956.7172
2488.5218
2898.8069
112
Universitas Sumatera Utara
•
Pada pembebanan 3,5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 3177.55 W, sedangkan
Heat Loss terendah terjadi pada penggunaan minyak lemak ayam 25 %
putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1156.22125 W
•
Pada pembebanan 4,5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 2600 yaitu sebesar 3546.06 W sedangkan Heat
Loss terendah terjadi pada penggunaan minyak lemak ayam 25 % pada
putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1202.793579 W.
Nilai dari heat loss dapat dilihat pada Gambar 4.16 dan 4.17 di bawah ini
Heat Loss pada Pembebanan 3,5 kg
3500
R² = 0.9495
R² = 0.9653
Heat Loss (W)
3000
R² = 0.9738
R² = 0.9889
2500
R² = 0.9738
R² = 0.974
2000
1500
1000
1600
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = D
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alur Penelitian
Berikut ini merupakan tahapan penelitian yang diperlihatkan dalam bentuk
bentuk diagram alir pada Gambar 3.1 dibawah ini.
Mulai
Pembuatan Minyak
Lemak Ayam
Tidak
Pengujian
Karakteristik Minyak
Lemak Ayam
Ya
Pengujian nilai kalor
bahan bakar
Perhitungan nilai
kalor bahan bakar
Pengujian
performansi mesin
Analisa data
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
61
Universitas Sumatera Utara
3.2 Waktu dan Tempat
1. Persiapan bahan baku minyak dilakukan di laboratorium PIK (Proses
Industri Kimia) Universitas Sumatera Utara selama 5 minggu.
3. Pengujian nilai kalor bahan bakar dan performansi dilakukan di
laboratorium Motor Bakar Universitas Sumatera Utara selama 4 minggu.
3.3 Alat dan Bahan
3.3.1 Alat
Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah:
1. Oven
Digunakan untuk memanaskan minyak dan bahan lainnya saat proses
transesterifikasi.
Gambar 3.2 Oven
2. Erlenmeyer
Digunakan sebagai wadah cairan.
62
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Erlenmeyer
3. Labu leher tiga
Digunakan sebagai wadah pada proses pemanasan guna mereaksikan
minyak dengan katalis KOH.
Gambar 3.4 Labu Leher Tiga
4. Hotplate Stirrer
Digunakan sebagai penghasil panas dan medan magnet bagi magnetik
stirrer.
63
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.5 Hotplate Stirrer
5. Magnetik Strirrer
Digunakan untuk menghasilkan putaran dalam labu leher tiga guna
mengaduk campuran minyak dan katalis.
Gambar 3.6 Magnetik Stirrer
6. Termometer
Digunakan untuk mengukur temperatur cairan.
Gambar 3.7 Termometer
64
Universitas Sumatera Utara
7. Beaker Glass
Digunakan sebagai wadah cairan.
Gambar 3.8 Beaker Glass
8. Corong Pemisah
Digunakan untuk memisahkan minyak dari metanol, gliserol dan air.
Gambar 3.9 Corong Pemisah
9. Statif dan Klem
Digunakan sebagai penyangga dan pencengkram corong pemisah.
Gambar 3.10 Statif dan Klem
65
Universitas Sumatera Utara
10. Kalorimeter bom
Digunakan untuk mengukur nilai kalor bahan bakar.
Gambar 3.11 Kalorimeter bom
11. TQ Small Engine Test Bed TD115-MKII
Gambar 3.12 TQ Small Engine Test Bed TD115-MKII
Spesifikasi:
Model
: TD 115-MKII
Type
: 1 Silinder, 4 Langkah, dan Horizontal
Engine Power Range
: 2,5 – 7,5 kW
Maximum Torque
: 15 Nm
66
Universitas Sumatera Utara
Maximum Speed
: 6000 rev/min
12. TecQuipment TD114
TecQuipment TD114 digunakan untuk melihat data keluaran yang
akan digunakan untuk perhitungan performansi mesin. Data keluaran yang
diambil antara lain: putaran (rpm), torsi (Nm), exhaust temperature (oC),
tekanan udara (mmH2O), serta jumlah bahan bakar yang dihabiskan (ml).
TecQuipment TD114 ditunjukkan pada gambar 3.12 di bawah ini:
Gambar 3.13 TecQuipment TD114
13. Supercharger
Fungsi supercharger adalah untuk manambah daya akibat perubahan
ketinggian tempat operasi (kepadatan udara), ataupun untuk meningkatkan
daya yang dapat diperoleh dari mesin tanpa suprcharger.
Gambar 3.14 Supercharger
67
Universitas Sumatera Utara
3.3.2 Bahan
Adapun bahan yang di gunakan dalam penelitian ini adalah
1. Minyak lemak ayam
2. Air
3. Etanol
4. Methanol
5. KOH
3.3 Pembuatan Minyak Lemak Ayam
Pembuatan minyak dimulai dengan pengadaan lemak ayam. Setelah
lemak ayam didapatkan, dilakukan pengujian terhadap kadar asam lemak
bebas (free fatty acid/FFA) yang terkandung dalam minyak.
Gambar 3.15 Minyak Lemak Ayam
Sejumlah sampel minyak direkasikan dengan etanol dan phenolphtalein
lalu dititrasi dengan KOH. Setelah dilakukan perhitungan didapatkan kadar
FFA pada minyak kurang dari 4% dengan demikian dapat langsung
dilanjutkan ke proses transesterifikasi.
68
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.16 Proses Transesterifikasi
Proses transesterifikasi dilakukan dengan meraksikan lemak ayam
dengan sejumlah metanol pada perbandingan fraksi mol tertentu. Dalam
reaksi digunakan katalis KOH untuk menurunkan energi aktivasi dari reaksi.
Selanjutnya minyak hasil proses transesterifikasi dipisahkan dari gliserol
yang terbentuk selama reaksi dengan menggunakan corong pemisah.
Gambar 3.17 Proses Pemisahan dari Gliserol
69
Universitas Sumatera Utara
Minyak hasil transesterifikasi yang sudah dipisahkan dari gliserol sudah
berupa metil ester kotor, selanjutnya dilakukan proses pencucian dengan
menggunakan air pada suhu tertentu sampai bahan pengotor habis.
Gambar 3.18 Proses Pencucian
Setelah proses pencucian selesai, metil ester kemudian dipanaskan
didalam oven untuk menghilangkan kadar air sehingga didapatkan minyak
lemak ayam.
Gambar 3.19 Minyak Lemak Ayam
70
Universitas Sumatera Utara
3.3.1 Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas
Berikut adalah prosedur pengujian kadar asam lemak bebas (FFA) yaitu :
Mulai
Dimasukkan sejumlah sampel minyak lemak
ayam (dalam gram) kedalam erlenmeyer
Ditambahkan etanol 95%
sebanyak 100 ml
Campuran dikocok kuat hingga sampel larut
Campuran tersebut diambil sebanyak 10 ml
Ditambahkan 3 tetes phenolphtalein
Larutan dititrasi dengan KOH 0,1 N
Apakah larutan sudah
berubah warna
menjadi merah rosa?
Dicatat volume KOH yang terpakai
Dihitung kadar FFA sampel*
Selesai
Gambar 3.20 Diagram Alir Pengujian Kadar FFA
71
Universitas Sumatera Utara
*kadar FFA sampel dihitung dengan persamaan:
% FFA =
Dimana:
T × V × M
x 100%
10 × berat sampel
T
= normalitas KOH
V
= volume larutan KOH yang terpakai (ml)
M = berat molekul FFA (gr/mol)
3.3.2 Prosedur Transesterifikasi
Berikut adalah prosedur transesterifikasi yaitu :
Mulai
Dimasukkan sejumlah minyak (dalam gram)
kedalam labu leher tiga
Dimasukkan KOH (dilarutkan dalam metanol*)
sebanyak 1% dari berat minyak kedalam labu
leher tiga
Campuran dipanaskan selama 60 menit pada
rentang suhu 40-60 oC
Dipisahkan metil ester dari gliserol dengan
corong pemisah
Metil ester dicuci dengan air hangat hingga
bekas cucian bening
Dipanaskan dalam oven pada suhu 115 oC
selama 2 jam untuk menghilangkan kadar air
Selesai
Gambar 3.21 Diagram Alir Proses Transesterifikasi
72
Universitas Sumatera Utara
*sementara minyak dipanaskan, KOH sebanyak 1% dari berat minyak
dilarutkan kedalam metanol dengan perbandingan sebagai berikut:
G = M x 32 x
Dimana:
6
870.5097
G = massa methanol yang diperlukan
M = massa bahan baku yang akan di transesterifikasi
3.3.3 Bahan Baku
Bahan yang men jadi objek pengujian ini adalah:
1. Dexlite100%
2. Dexlite+ Minyak lemak ayam 5% atau (B5)
3. Dexlite+ Minyak lemak ayam 10% atau (B10)
4. Dexlite+ Minyak lemak ayam 15% atau (B15)
5. Dexlite+ Minyak lemak ayam 20% atau (B20)
6. Dexlite+ Minyak lemak ayam 25% atau (B25)
Persentase campuran bahan bakar dalam pengujian ini adalah sebagai berikut :
Tabel 3.1 Persentase Campuran Bahan Bakar
No.
Bahan Bakar
Jumlah Campuran Bahan Bakar
1
Dexlite
8 ml Dexlite
2
Dexlite + minyak lemak ayam 5%
7,6 ml Dexlite + 0,4 ml M. lemak ayam
3
Dexlite + minyak lemak ayam 10%
7,2 ml Dexlite + 0,8 ml M. lemak ayam
4
Dexlite + minyak lemak ayam 15%
6,8 ml Dexlite + 1,2 ml M. lemak ayam
5
Dexlite + minyak lemak ayam 20%
6,4 ml Dexlite + 1,6 ml M. lemak ayam
6
Dexlite + minyak lemak ayam 25%
6 ml Dexlite + 2 ml M. lemak ayam
73
Universitas Sumatera Utara
3.4 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.
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 Dexlite.
2. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 5%
74
Universitas Sumatera Utara
3. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 10%
4. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 15%
5. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 20%
6. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar Dexlite + Minyak
lemak ayam 25%
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 :
Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom
Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji
Tabung gas oksigen
Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang
dimasukkan ke dalam tabung bom
Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C
Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin
Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar
Pengatur penyalaan (saklar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai
penyala pada tabung bom
75
Universitas Sumatera Utara
Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom
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 di dalam 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.
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.
76
Universitas Sumatera Utara
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. Pasang Supercharger pada mesin diesel
2. Kalibrasi instrumentasi mesin diesel sebelum digunakan
3. Mengoperasikan mesin dengan cara memutar poros engkol mesin,
kemudian memanaskan mesin selama 10 menit
4. Mengatur putaran mesin pada 1800 RPM menggunakan tuas kecepatan
dan melihat data analog pada instrument
5. Menentukan konsumsi bahan bakar yang akan diuji
6. Menimbang bahan bakar yang habis setelah 5 menit pengujian
7. Mengulang pengujian dengan menggunakan variasi putaran yang berbeda
(1800 RPM, 2000 RPM, 2200 RPM, 2400 RPM, 2600 RPM)
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi yang dilakukan dapat
dilihat melalui melalui diagram alir pada Gambar 3.22 di bawah ini.
77
Universitas Sumatera Utara
Mulai
Pemasangan supercharger
Kalibrasi Instrumentasi Mesin Diesel
•
•
•
•
•
Bahan
bakar campuran minyak
dialirkan dari tabung bahan bakar.
Putaran mesin: n rpm
Beban: 3.5 dan 4.5 kg
Mencatat torsi, temperatur exhaust dan
tekanan udara masuk
Mencatat waktu yang habis terpakai
untuk pemakaian 8 ml bahan bakar
Mengulang pengujian dengan beban dan
putaran yang berbeda
Menganalisa data hasil
pengujian
Kesimpulan
Selesai
Gambar 3.22 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin
78
Universitas Sumatera Utara
3.8 Set Up Alat
Pelaksanaan set-up alat akan ditampilkan pada gambar aliran pengerjaan
pada Gambar 3.23 di bawah ini:
Gambar 3.23 Set Up Alat
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. Mesin TD-115
8. Dynamometer
79
Universitas Sumatera Utara
9. Exhaust Muffler
10. Supercharger
Secara lebih terperinci urutan pengujian akan diperlihatkan pada Gambar 3.24
berikut ini.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Gambar 3.24 Set-up Pengujian Performansi Mesin Diesel
80
Universitas Sumatera Utara
Keterangan:
1. Mengatur posisi gas
2. Memasukkan bahan bakar
3. Memasang supercharger
4. Menghidupkan mesin TD-111 dengan menarik tuas engkol
5. Menghidupkan Tec-equipment TD-115
6. Mengatur posisi jarum pengukur torsi pada posisi nol
7. Memberikan beban pada lengan beban
8. Mencatat hasil pembacaan RPM (putaran)
9. Mencatat waktu menghabiskan 8 ml bahan bakar.
10. Mencatat hasil pembacaan torsi (Nm)
11. Mencatat hasil pembacaan tekanan udara
12. Mencatat hasil pembacaan temperatur gas buang.
81
Universitas Sumatera Utara
BAB IV
HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Minyak Lemak Ayam
Berikut hasil dan spesifikasi minyak lemak ayam dibandingkan dengan
SNI (Standar Nasional Indonesia) :
Tabel 4.1 Karakteristik Minyak Lemak Ayam
Parameter
Satuan
Hasil Uji
Standar
Metode Uji
Kadar ester
%
98,4246
96,5
Gascromatography
Densitas
kg/m3
853
850 - 890
Uji Lab PIK USU
Viskositas
cSt
3,46
2,3 - 6
Uji Lab PIK USU
Gliserol bebas
% massa
0
0,02
Gascromatography
Internal
% massa
1,1493
Gliserol total
% massa
0
Gascromatography
0,24
Gascromatography
Dari hasil pengujian didapati bahwa minyak sudah memenuhi standar
nasional. Pengujian minyak ini dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit
(PPKS) Sumatera Utara dan Laboratorium Proses Industri Kimia (PIK)
Universitas Sumatera Utara.
4.2 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
82
Universitas Sumatera Utara
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.
Dik : T1 = 27,85
T2 = 28,6
HHV = (28,6 – 27,85 – 0,05) x 73529.6
= 51470.72
LHV = 51470.72 – 3240
= 48230.72
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya hasil pengujian
bom kalorimeter, beserta nilai HHV dan LHV dari masing-masing pengujian baik
dalam semua variasi persentase minyak lemak ayam. berikut ditunjukkan dalam
Tabel 4.2 dibawah ini:
83
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter
Bahan
Bakar
Dexlite
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
Dexlite +
M.lemak
ayam 10%
Dexlite +
M.lemak
ayam 15%
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
Dexlite +
M.lemak
ayam
25%
Pengujian
T1
T2
HHV
LHV
1
27.85
28.6
51470.72
48230.72
2
28.62
29.39
52941.31
49701.312
3
29.4
30.15
51470.72
48230.72
4
30.16
30.91
51470.72
48230.72
5
30.91
31.67
52206.02
48966.016
1
25.42
26.18
52206.02
48966.016
2
26.19
26.89
47794.24
44554.24
3
26.88
27.62
50735.42
47495.424
4
27.54
28.26
49264.83
46024.832
5
28.28
29.04
52206.02
48966.016
1
25.14
25.9
52206.02
48966.016
2
25.94
26.67
50000.13
46760.128
3
26.72
27.43
48529.54
45289.536
4
27.45
28.19
50735.42
47495.424
5
27.43
28.12
47058.94
43818.944
1
25.67
26.32
44117.76
40877.76
2
26.36
27.1
50735.42
47495.424
3
27.07
27.81
50735.42
47495.424
4
27.53
28.26
50000.13
46760.128
5
27.36
28.1
50735.42
47495.424
1
25.81
26.57
52206.02
48966.016
2
26.7
27.37
45588.35
42348.352
3
27.32
28.08
52206.02
48966.016
4
28.06
28.75
47058.94
43818.944
5
28.96
29.66
47794.24
44554.24
1
25.96
26.67
48529.54
45289.536
2
26.68
27.39
48529.54
45289.536
3
27.32
28.08
52206.02
48966.016
4
28.09
28.8
48529.54
45289.536
5
28.8
29.47
45588.35
42348.352
LHV RataRata
48671.898
47201.306
46466.01
46024.832
45730.714
45436.595
84
Universitas Sumatera Utara
Dapat dilihat LHV rata-rata hasil pengujian pada grafik dibawah ini.
LHV Rata-Rata
49000
Dexlite
LHV (Kj/Kg)
48000
Dexlite + M.lemak
ayam 5%
47000
Dexlite + M.lemak
ayam 10%
46000
Dexlite + M.lemak
ayam 15%
45000
Dexlite + M.lemak
ayam 20%
44000
Dexlite + M.lemak
ayam 25%
43000
Jenis Bahan Bakar
Gambar 4.1 Grafik LHV Rata-rata.
4.3 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 6 variasi, variasi putaran mesin sebanyak 5 variasi, dan variasi
beban statis sebanyak 2 variasi yaitu 3,5 kg dan 4,5 kg.
4.3.1 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Dexlite
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite adalah seperti pada
Tabel 4.3 di bawah sebagai berikut :
85
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
7.6
7.8
7.9
8.2
8.5
9.6
9.6
9.8
9.9
10.3
Waktu mmH2O
(s)
126
14
104
15.5
93
17
79
18.5
67
20
121
14.5
102
16
88
18
76
19.5
63
21
T
(exhaust)
120
130
140
150
170
120
130
150
160
180
4.3.2. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 5%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 5%, seperti pada Tabel 4.4 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 5%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
7.3
7.5
7.5
7.8
8
9.3
9.3
9.5
9.5
9.7
Waktu mmH2O
(s)
124
13.5
101
15
90
16.5
76
18
64
19.5
114
14
98
15.5
86
17
73
18.5
62
20
T
(exhaust)
110
130
140
155
180
120
140
150
170
190
86
Universitas Sumatera Utara
4.3.3. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 10%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 10%, seperti pada Tabel 4.5 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 10%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
7.1
7.3
7.3
7.5
7.7
9.1
9.2
9.3
9.25
9.5
Waktu mmH2O
(s)
119
13
98
14.5
86
16
73
17.5
59
19
109
13.5
93
15
85
16.5
71
18
61
19.5
T
(exhaust)
110
130
140
160
180
110
140
150
160
190
4.3.4. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 15%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 15%, seperti pada Tabel 4.6 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 15%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
6.9
6.9
7
7.1
7.5
8.6
8.7
8.8
8.9
9.1
Waktu mmH2O
(s)
117
12.5
95
14
83
15.5
70
17
58
18.5
106
14
89
14.5
77
16
64
17.5
59
19
T
(exhaust)
120
140
150
160
180
120
130
140
160
180
87
Universitas Sumatera Utara
4.3.5. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 20%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 20%, seperti pada Tabel 4.7 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 20%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
6.7
6.8
6.9
6.9
7.3
8.5
8.6
8.7
8.8
9
Waktu mmH2O
(s)
114
12
94
13.5
82
15
68
16.5
57
18
105
12.5
87
14
80
15.5
66
17
57
18.5
T
(exhaust)
120
130
140
160
180
120
140
150
170
180
4.3.6. Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak Ayam 25%
Hasil pembacaan instrumen alat ukur untuk Dexlite + Minyak Lemak
Ayam 25%, seperti pada Tabel 4.8 di bawah adalah sebagai berikut :
Tabel 4.8 Hasil Pengujian Bahan Bakar Dexlite + Minyak lemak ayam 25%
Beban
3.5
4.5
Putaran
Torsi
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
6.6
6.7
6.8
6.9
7.2
8.4
8.5
8.5
8.9
9
Waktu mmH2O
(s)
112
11.5
94
13
81
14.5
70
16
55
17.5
103
12
85
13.5
76
15
66
16.5
52
18
T
(exhaust)
120
130
140
160
180
120
140
150
170
180
88
Universitas Sumatera Utara
4.4 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel
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.
4.4.1 Daya
Besarnya daya dari masing-masing pengujian dan tiap variasi beban
dihitung dengan menggunakan persamaan 2.5.
Untuk pengujian dengan bahan bakar Dexlite:
Beban
: 3,5 Kg
Putaran mesin
: 1800 rpm
Pb =
.( . )
Pb = 1,4318 kW
Dengan perhitungan yang sama dapat diketahui besarnya daya yang
dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dalam semua variasi persentase
minyak, dan kondisi pembebanan dan putaran mesin seperti ditunjukkan dalam
Tabel 4.9 dibawah ini:
89
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.9 Data Perhitungan Untuk Daya
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
1.4318
4
1.6328
1.8191
1
2.0598
4
2.3131
3
1.8086
4
2.0096
2.2566
1
2.4868
8
2.8029
7
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
1.3753
1.57
1.727
1.9594
2.1771
1.7521
1.9468
2.1875
2.3864
2.6397
Daya (kW)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
1.33764
1.29996
1.528133
1.4444
1.6118666
1.680947
7
1.884
1.78352
2.095427
2.041
1.71444
1.62024
1.925867
1.8212
2.0263466
2.14148
7
2.3236
2.23568
2.4764133
2.585267
3
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
1.26228
1.4234667
1.58884
1.73328
1.9865733
1.6014
1.8002667
2.00332
2.21056
2.4492
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
1.24344
1.4025333
33
1.5658133
33
1.73328
1.95936
1.58256
1.7793333
33
1.9572666
67
2.23568
2.4492
Pada pembebanan 3,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar minyak lemak ayam 25% pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 1.24344 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujian dengan menggunakan bahan bakar Dexlite pada putaran mesin
2600 rpm sebesar 2.31313 kW.
•
Pada pembebanan 4,5 kg daya terendah terjadi pada pengujian dengan
menggunakan bahan bakar minyak lemak ayam 25% pada putaran mesin
1800 rpm sebesar 1.58256 kW sedangkan daya tertinggi terjadi pada
pengujiandengan menggunakan bahan bakar Dexlite pada putaran mesin
2600 rpm sebesar 2.80297 kW.
•
Daya terbesar terjadi pada penggunaan Pertadex karena nilai kalor yang
paling besar yang terdapat pada Pertadex yaitu sebesar 48671.898 kJ/kgoC.
90
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan masing-masing nilai daya pada setiap pembebanan dengan
variasi bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada Gambar 4.2 dan
4.3 di bawah ini :
Daya pada Pembebanan 3,5 Kg
2.4
R² = 0.9957
R² = 0.9958
R² = 0.997
R² = 0.9871
R² = 0.9893
R² = 0.9946
Daya (kW)
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1600
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg
Daya pada Pembebanan 4,5 Kg
2.9
R² = 0.9938
R² = 0.9982
R² = 0.9974
R² = 0.9987
R² = 0.9987
R² = 0.9945
Daya (kW)
2.7
2.5
2.3
2.1
1.9
1.7
1.5
1600
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4,5 kg
91
Universitas Sumatera Utara
•
Dari grafik dapat dilihat bahwa daya tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite sedangkan daya terendah terjadi pada penggunaan Dexlite +
Minyak lemak ayam 25%. Hal ini disebabkan oleh besar torsi yang
diperoleh dengan bahan bakar Dexlite lebih tinggi daripada dengan
menggunakan bahan bakar campuran minyak.
4.4.2. Laju Aliran Bahan Bakar (mf)
Laju aliran bahan bakar didapat adalah banyaknya bahan bakar yang habis
terpakai selama satu jam pemakaian
=
~•51 110€•
1 3600
‚
dimana:
sgf
= spesifik gravitasi Dexlite (0.8304)
Vf
= Volume bahan bakar yang diuji (8 ml)
tf
= waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (detik)
Harga sgf untuk minyak lemak ayam (100 %) adalah 0,853 dan untuk
Dexlite 0,8304, sedangkan untuk bahan bakar yang merupakan campuran antara
minyak dengan Dexlite, harga sgf nya dihitung dengan menggunakan rumus
pendekatan berikut :
sgf (M.lemak ayam %) = (B x 0,853) + (D x 0,8304)
dengan :
92
Universitas Sumatera Utara
D = Persentase kandungan dexlite dalam bahan bakar campuran
Untuk biodiesel dengan persentase minyak lemak ayam 0,05 dan dexlite 0,95
maka :
sgf (M. lemak ayam 5%) = (0,05 x 0,853) + (0,95 x 0,8304)
= 0,83153
Dengan menggunakan perhitungan yang sama maka didapat sgf seperti
table 4.10 dibawah ini :
Tabel 4.10 sgf Campuran Dexlite dan Minyak Lemak Ayam
sgf
0,8304
0,83153
0,83266
0,83379
0,83492
0,83605
Bahan Bakar
Dexlite
Dexlite + M. lemak ayam 5%
Dexlite + M. lemak ayam 10%
Dexlite + M. lemak ayam 15%
Dexlite + M. lemak ayam 20%
Dexlite + M. lemak ayam 25%
Dengan memasukkan harga sgf = 0,83153 dan t f yang didapat dari
percobaan, maka didapatlah laju aliran bahan bakar untuk pengujian dengan
menggunakan bahan bakar minyak lemak ayam (B5) pada kondisi:
Dengan menggunakan harga sgf, dan t f yang didapat dari percobaan, maka
didapatlah laju aliran bahan bakar teoritis menggunakan bahan bakar Dexlite
menggunakan persamaan 2.7 pada kondisi:
Beban
: 3.5 kg
Putaran mesin : 1800 rpm
Waktu
: 126 detik
mƒ =
, • :•
!"
x 3600
93
Universitas Sumatera Utara
mƒ = 0.1898 kg/jam
Dengan cara yang sama untuk setiap pengujian pada putaran mesin, variasi
beban dan variasi persentase bahan bakar maka hasil perhitungan mf untuk
kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel 4.11 dibawah ini
Tabel 4.11 Laju Aliran Bahan Bakar
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
0.1898
1
0.2299
6
0.2571
6
0.3027
3
0.3569
5
0.1976
5
0.2344
7
0.2717
7
0.3146
8
0.3796
1
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
0.1931
0.2371
0.2661
0.3151
0.3742
0.2101
0.2444
0.2785
0.3281
0.3863
Mf (Kg / Jam)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
0.201518 0.2052406
2
0.2447
0.2527700
2
0.278844 0.2893150
8
0.328501 0.3430450
3
0.406451 0.4140198
6
0.220006 0.2265391
7
0.257856 0.2698107
0.282125 0.3118591
2
0.337755 0.3752055
0.393125 0.4070025
8
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
0.2109272
0.2558053
0.2932402
0.3536132
0.4218543
0.2290066
0.2763873
0.3005712
0.3643287
0.4218543
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
0.2149842
86
0.2561514
89
0.2972622
22
0.3439748
57
0.4377861
82
0.2337693
2
0.2832734
12
0.3168189
47
0.3648218
18
0.4630430
77
Pada pembebanan 3,5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan
Dexlite
pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.18981 kg/jam
sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan Dexlite minyak lemak
ayam 25 % pada putaran mesin 2600 yaitu sebesar 0.437786182 kg/jam
•
Pada pembebanan 4,5 kg, mf terendah terjadi pada saat menggunakan
Dexlite pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.19765 kg/ jam.
sedangkan mf tertinggi pada saat menggunakan minyak lemak ayam 25%
pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 0.463043077 kg/jam
94
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan masing-masing nilai mf pada setiap pembebanan dengan variasi
bahan bakar dan variasi putaran mesin dapat dilihat pada Gambar 4.4 dan 4.5 di
bawah ini :
Laju Aliran Bahan Bakar (Beban 3,5 kg)
0.45
R² = 0.9866
R² = 0.9861
R² = 0.9853
R² = 0.9737
R² = 0.9854
R² = 0.9622
0.4
mf (kg/jam)
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
1600
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.4 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 3,5 kg
Laju Aliran Bahan Bakar (Beban 4,5 kg)
0.5
R² = 0.9866
0.45
R² = 0.9861
mf (kg/jam)
0.4
R² = 0.9737
0.35
R² = 0.9853
0.3
R² = 0.9854
0.25
R² = 0.9622
0.2
0.15
1600
1800
2000
2200
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2400
2600
2800
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.5 Grafik mf vs putaran mesin untuk beban 4,5 kg
95
Universitas Sumatera Utara
4.4.3 Rasio udara bahan bakar (AFR)
Rasio udara bahan bakar (AFR) dari masing-masing jenis pengujian
dihitung berdasarkan persamaan 2.8.
Untuk pengujian dengan menggunakan Dexlite, beban 3,5 kg dan putaran
mesin 1800 rpm tekanan udara masuk didapati 14 mmH2O, dengan melakukan
interpolasi pada kurva viscous flow meter didapat besar ma 15,45 kg/jam, dan
kemudian dikalikan dengan faktor koreksi sehingga didapat massa udara yang
sebenarnya:
ma = 15,45 x 0,94
= 14,62 kg/jam
Dengan cara yang sama maka didapat nilai ma untuk masing-masing
pengujian, maka dapat dihitung besarnya AFR.
Untuk pengujian dengan menggunakan Dexlite pada putaran 1800 rpm dan
beban 3.5 kg maka dengan menggunakan persamaan 2.8 didapatkan besar AFR
teori:
AFR =
2,
,
…
AFR = 77,065 kg/jam
96
Universitas Sumatera Utara
Hasil perhitungan AFR untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban,
putaran mesin dan persentase minyak lemak ayam dapat dilihat pada Tabel 4.12
dibawah ini:
Tabel 4.12 Air Fuel Ratio
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
77.065
5
69.897
6
68.127
6
62.648
3
57.183
76.445
9
70.609
1
68.011
9
63.332
7
56.308
5
AFR (Kg / Jam)
Dexlite + Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
M.lemak
ayam 5% ayam 10% ayam 15%
73.243 67.80287
64.224557
3
57.868673
65.756 61.74685
2
64.029 59.37162
55.556881
3
58.658 54.79858
51.070327
3
53.26 47.84683
45.807947
1
69.631 64.29597
64.569256
4
56.000220
65.776 60.46573
2
53.086267
62.914 60.38969
5
57.812
47.977480
54.7243
5
52.844 50.69482
47.781989
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
60.207965
55.297816
53.169556
48.180979
43.814669
57.559415
52.923796
53.476327
48.086853
44.957226
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
56.829745
65
53.341405
05
50.828720
55
48.129786
67
41.119193
15
54.324900
06
49.935759
77
49.212495
79
46.700686
03
39.917252
15
Pada pembebanan 3,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
Minyak lemak ayam 25 % pada putaran mesin 2600 rpm yaitu
41.11919315 kg/jam sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 77.0655 kg/jam.
•
Pada pembebanan 4,5 kg AFR terendah terjadi pada saat menggunakan
minyak lemak ayam 25 % pada putaran mesin 2800 rpm yaitu
39.91725215 kg/jam sedangkan AFR tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 1800 rpm yaitu 76.4459 kg/jam.
Perbandingan harga AFR masing-masing pengujian pada setiap variasi beban dan
putaran dapat dilihat pada Gambar 4.6 dan 4.7 berikut:
97
Universitas Sumatera Utara
AFR pada Pembebanan 3,5 Kg
80
75
70
R² = 0.9768
R² = 0.9745
AFR
65
60
R² = 0.9766
55
R² = 0.9837
50
R² = 0.9883
45
40
1600
R² = 0.9527
1800
2000
2200
2400
2600
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2800
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.6 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
AFR pada Pembebanan 4,5 Kg
80
75
70
R² = 0.9788
AFR
65
R² = 0.9888
60
R² = 0.94
R² = 0.9523
55
50
R² = 0.9298
45
R² = 0.9152
40
35
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.7 Grafik AFR vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
98
Universitas Sumatera Utara
•
Laju aliran bahan bakar berbanding terbalik dengan nilai AFR. Pada sub
bab 4.3.3, laju aliran bahan bakar terendah pada penggunaan Dexlite,
maka dapat dilihat bahwa nilai AFR tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite.
4.4.4 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
2.13.
†
=
1
2
60‡ P%
dimana:
ma = laju aliran udara (kg/jam)
ρa = Kerapatan udara (kg/m3)
Vs = volume langkah torak (m3)= 0.00023 (berdasarkan spesifikasi mesin)
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
efisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
minyak, putaran mesin dan beban.
99
Universitas Sumatera Utara
Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara dapat
diperoleh dengan persamaaan berikut:
ρa =
ˆ%
‰d%
Dimana:
R = Konstanta gas (untuk udara = 287 J/kg K)
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperature udara yaitu sebesar
100 kPa dan suhu 27oC, maka diperoleh massa jenis udara sebesar:
ρa =
Ša( Š' Š•)
= 1.161440186 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara, maka dapat dihitung besarnya
effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dengan variasi persentase
polipropilena cair, putaran mesin dan beban.
Untuk pengujian menggunakan pertadex beban 3.5 kg pada putaran mesin
1800 rpm maka didapatkan nilai effesiensi volumetrik:
ηv =
( )( 2, )
(
) ( ,
)( ,
•)
ηv = 101,429 %
100
Universitas Sumatera Utara
Harga effisiensi volumetrik untuk masing-masing pengujian dapat dihitung
dengan melakukan perhitungan yang sama dengan perhitungan di atas dengan
variasi beban, putaran mesin, dan bahan bakar dengan beberapa variasi seperti
ditunjukkan pada table 4.13 dibawah ini:
Tabel 4.13 Efisiensi Volumetris
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
101.429
100.31
99.3944
98.6315
97.9859
104.771
103.318
104.863
103.645
102.614
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
98.087
97.302
96.66
96.125
95.672
101.43
100.31
99.394
98.631
97.986
Pada pembebanan 3,5 kg
Efisiensi Volumetris (%)
Dexlite + Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15% ayam 20%
94.74442 91.402219 88.060017
6
88.277962
94.29393 91.285944
5
93.92534 91.190810 88.456281
4
93.61818 91.111532
88.60488
93.35828 91.044450 88.730618
2
91.40222
98.08662 101.42882
7
97.30191 94.293926 91.285945
8
96.65987 93.925339
91.19081
8
96.12484 93.618183 91.111532
9
95.67212 93.358282
91.04445
8
efisiensi volumetris terendah terjadi
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
84.717814
47
85.269979
93
85.721751
68
86.098228
13
86.416785
13
88.060017
03
88.277962
24
88.456281
04
88.604880
05
88.730617
67
pada
penggunaan minyak lemak ayam 25 % dengan putaran mesin 1800 rpm
yaitu sebesar 84.71781447 % sedangkan efisiensi volumetris tertinggi
terjadi pada penggunaaan Dexlite pada putaran mesin 1800 rpm yaitu
sebesar 101.429 %.
•
Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi volumetris terendah terjadi pada
penggunaan minyak lemak ayam 25 % dengan putaran mesin 1800 rpm
yaitu sebesar 88.06001703 % sedangkan efisiensi volumetris tertinggi
terjadi pada penggunaaan Dexlite pada putaran mesin 2200 rpm yaitu
sebesar 104.863 %
101
Universitas Sumatera Utara
Perbandingan efisiensi volumetrik dari masing-masing pengujian pada tiap
variasi putaran dapat dilihat pada Gambar 4.8 dan 4.9 berikut:
Efisiensi Volumetris pada Pembebanan 3,5 Kg
104
R² = 0.9883
R² = 0.9883
ɳv (%)
100
96
R² = 0.9883
92
R² = 0.9883
R² = 0.9883
88
R² = 0.9883
84
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.8 Grafik efisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 3,5 kg
Efisiensi Volumetris pada Pembebanan 4,5 Kg
108
104
R² = 0.4265
ɳv (%)
100
R² = 0.9883
R² = 0.9883
R² = 0.9883
R² = 0.9883
R² = 0.9883
96
92
88
84
1600
1800
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2000
2200
2400
Putaran (Rpm)
2600
2800
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.9 Grafik efisiensi volumetrik vs putaran mesin pada beban 4,5 kg
102
Universitas Sumatera Utara
•
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 minyak lemak ayam
25%. Dapat disimpulkan laju konsumsi udara berbanding lurus dengan
besarnya efisiensi volumetris.
4.4.5 Daya Aktual
Daya aktual didapat dengan mengalikan daya hasil pembacaan dengan
efisiensi thermal, efisiensi volumetris dan efisiensi mekanis, dapat dihitung
dengan menggunakan persamaan 2.15.
Untuk beban 3,5 kg putaran mesin 1800 dengan bahan bakar Dexlite maka
didapat daya aktual:
Pa = 1,43184 x 1,01429 x 0,75
= 0.60775 kW
Dengan menggunakan cara yang sama untuk setiap variasi putaran mesin,
beban dan bahan bakar maka didapat hasil seperti pada Tabel 4.14 dibawah ini:
103
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.14 Daya Aktual
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
0.6077
0.6451
0.7095
0.7668
0.8147
0.9918
0.9871
1.09
1.1299
1.1781
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
0.5495
0.5786
0.6197
0.6699
0.6932
0.8479
0.8899
0.977
0.9794
1.0111
Daya aktual (Pa) (kW)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
0.488818 0.4414941
0.522878 0.4420026
0.553041 0.4804075
0.587778 0.4956210
0.586027 0.5373903
0.761463 0.6440811
0.813252 0.6800038
0.91298
0.7254765
0.892863 0.7316137
0.945136 0.8252271
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
0.3927475
0.4128509
0.4495948
0.4444495
0.4900902
0.604316
0.6319974
0.7188862
0.7215066
0.7643553
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
0.3620559
0.3891200
0.4201353
0.4468512
0.4503213
0.5606213
0.5862989
0.6355877
0.7213634
0.6830595
Pada pembebanan 3,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
Dexlite putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 0.81479 kW sedangkan
daya terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar Dexlite minyak lemak
ayam 25 % pada putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 0.362055942 kW.
•
Pada pembebanan 4,5 kg daya aktual terbesar terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 1.17812 kW
sedangkan daya aktual terkecil terjadi pada penggunaan Dexlite minyak
lemak ayam
25 %
putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar
0.560621313kW.
Melalui grafik hubungan antara daya aktual dan putaran mesin pada Gambar 4.10
dan 4.11 di bawah ini.
104
Universitas Sumatera Utara
Daya Aktual pada Pembebanan 3,5 kg
0.9
R² = 0.9944
Daya (kW)
0.8
R² = 0.9884
0.7
R² = 0.9357
R² = 0.9319
R² = 0.9193
R² = 0.9539
0.6
0.5
0.4
0.3
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.10 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
Daya Aktual pada Pembebanan 4,5 kg
1.3
1.2
R² = 0.9316
Daya (kW)
1.1
R² = 0.9121
1
R² = 0.8724
0.9
R² = 0.9214
0.8
R² = 0.9296
R² = 0.8181
0.7
0.6
0.5
0.4
1600
1800
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.11 Grafik Daya aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
105
Universitas Sumatera Utara
•
Dari grafik dapat dilihat bahwa Dexlite 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 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.
4.4.6 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 2.16 dengan nilai LHV untuk masing-masing sesuai dengan variasi
persentase minyak yang didapat melalui percobaan bom kalori meter.
Maka dengan memasukkan nilai-nilai ke persamaan untuk beban 3,5 kg
putaran mesin 1800 rpm menggunakan Dexlite didapatkan nilai efisiensi termal:
=
,
,
… (2
ŠŠ
Š , … )
x 3600 x 100
= 23.6833 %
Dengan menggunakan cara yang sama maka didapatkan besar efisiensi
termal aktual untuk variasi putaran mesin, pembebanan, dan bahan bakar seperti
pada Tabel 4.15 dibawah:
106
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.15 Efisiensi Thermal Actual
Beban
Putaran
Dexlite
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
23.683
20.750
20.407
18.736
16.883
37.118
31.141
29.665
26.560
22.954
3.5
4.5
•
Tabel Efisiensi Thermal Aktual (ɳa)
Dexlite +
Dexlite +
Dexlite + Dexlite +
M.lemak
M.lemak
M.lemak
M.lemak
ayam 5% ayam 10% ayam 15% ayam 20%
21.701
18.79322 16.825653 14.658026
18.611
16.55516 13.677590 12.705104
17.764
15.36607 12.988200 12.069584
16.215
13.86254 11.300792 9.8943786
14.129
11.17061 10.152639 9.145512
30.783
26.81529 22.238607 20.773544
27.775
24.43514 19.713444 18.000796
26.76
25.0719
18.195970 18.828135
22.77
20.48095 15.251864 15.589832
19.965
18.62648 15.859396 14.263539
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
13.343374
12.036036
11.198149
10.292786
8.1499920
19.001102
16.398722
15.895020
15.666429
11.687830
Pada pembebanan 3,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan
dexlite
putaran mesin 1800 rpm sebesar 23.6833 %
sedangkan efisiensi termal aktual terendah terjadi pada penggunaan
minyak lemak ayam
25 %
putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar
8.149992089%
•
Pada pembebanan 4,5 kg efisiensi termal aktual tertinggi terjadi pada
penggunaan dexlite putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 37.1185 %
sedangkan efisiensi termal aktual terendah mesin terjadi pada penggunaan
minyak lemak ayam 25 % putaran 1800 rpm yaitu sebesar 11.687830%
Perbandingan
nilai
efisiensi
termal
aktual
untuk
setiap
variasi
pembebanan, bahan bakar dan putaran dapat dilihat pada Gambar 4.12 dan 4.13 di
bawah ini.
107
Universitas Sumatera Utara
ɳa (%)
Efisiensi Thermal Aktual (Beban 3,5 kg)
25
23
21
19
17
15
13
11
9
7
5
1600
R² = 0.9537
R² = 0.9676
R² = 0.9814
R² = 0.9476
R² = 0.9726
R² = 0.9663
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.12 Efisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
Efisiensi Thermal Aktual (Beban 4,5 kg
40
35
ɳa (%)
30
25
R² = 0.9648
R² = 0.9763
R² = 0.892
R² = 0.9052
R² = 0.8867
R² = 0.8572
20
15
10
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.13 Efisiensi termal aktual vs putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
108
Universitas Sumatera Utara
•
Efisiensi termal aktual cenderung tinggi pada penggunaan bahan bakar
Dexlite pada putaran mesin yang tinggi, hal tersebut dikarenakan nilai
kalor bahan bakar yang lebih tinggi dari Dexlite dibandingkan dengan
variasi bahan bakar minyak, sehingga diperoleh efisiensi terendah terjadi
pada penggunaan minyak lemak ayam 25% karena memiliki nilai kalor
terendah.
4.4.7 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 2.17
Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar pada subbab 4.4.2
maka untuk pengujian dengan menggunakan bahan Dexlite dengan beban 3,5 kg
ada putaran mesin 1800 rpm didapat nilai SFC :
SFC =
,
… (
)
,2•
SFC = 132.56 (gr/kWh)
Dengan menggunakan cara yang sama untuk variasi beban, bahan bakar,
dan putaran mesin maka didapatkan hasil perhitungan SFC seperti pada Tabel
4.16 di bawah ini:
109
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.16 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Beban
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
3.5
4.5
•
Dexlite
132.56
1
140.83
6
141.36
4
146.96
7
154.31
4
109.28
116.67
3
120.43
1
126.53
5
135.43
2
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
140.43
151.03
154.08
160.82
171.88
119.9
125.52
127.3
137.47
146.33
SFC (g / kWh)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
150.6517 157.88225
4
160.1301 175.00001
5
165.8853 179.49070
5
174.3638 192.34156
5
193.9705 202.85147
6
128.325 139.81828
133.8909 148.14995
4
131.7429 153.90215
4
145.3585 167.82612
152.0635 164.35163
3
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
167.10013
179.70584
184.56245
204.01388
212.35275
143.00401
153.52576
150.03654
164.81287
172.24168
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
172.89478
04
182.63486
74
189.84524
9
198.45313
92
223.43325
46
147.71592
89
159.20199
24
161.86805
44
163.18159
05
189.05890
78
Pada pembebanan 3,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan minyak
lemak ayam 25 % putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 175.111 gr/kWh
dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar dexlite putaran
mesin 2000 rpm yaitu sebesar 126.767 gr/kWh
•
Pada pembebanan 4,5 kg SFC tertinggi terjadi pada penggunaan minyak
lemak ayam 25 % putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 146.361 gr/kWh
dan SFC terendah terjadi pada penggunaan bahan bakar dexlite pada
putaran mesin 1800 yaitu sebesar 104.451 gr/kWh
Perbandingan harga SFC untuk masing-masing pengujian bahan bakar
dapat dilihat pada Gambar 4.14 dan 4.15 di bawah ini.
110
Universitas Sumatera Utara
SFC (Beban 3,5 kg)
245
SFC (gr / kWh)
220
R² = 0.9481
R² = 0.9685
195
R² = 0.9445
R² = 0.9774
170
R² = 0.9729
R² = 0.9255
145
120
1600
1800
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.14 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 3,5 kg
SFC (Beban 3,5 kg)
200
R² = 0.9832
180
SFC (gr / kWh)
R² = 0.9474
R² = 0.866
160
R² = 0.891
R² = 0.8858
140
R² = 0.8154
120
100
1600
1800
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2000
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = Dexlite
B = M. lemak ayam
Gambar 4.15 SFC vs Putaran mesin pada pembebanan 4,5 kg
111
Universitas Sumatera Utara
•
SFC terbesar terjadi pada penggunaan minyak lemak ayam 25 % putaran
2600 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.
4.4.8 Heat Loss
Heat loss yang terjadi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan
2.18. Untuk beban 3,5 kg, putaran 1800 rpm bahan bakar Dexlite maka heat loss
dapat dihitung :
Heat Loss = (14,6274 + 0,1898) x (120 –27)
= 1378.0 W
Selanjutnya dengan perhitungan yang sama untuk pembebanan, variasi
nilai LHV sesuai dengan persentase minyak lemak ayam , dan putaran yang
bervariasi maka didapat heat losses seperti pada Tabel 4.17 di bawah ini.
Tabel 4.17 Heat Loss
Beban
3.5
4.5
Putaran
1800
2000
2200
2400
2600
1800
2000
2200
2400
2600
Dexlite
1378.0
1679.2
2008.7
2369.9
3177.5
1423.5
1729.3
2306.8
2692.4
3546.0
Dexlite +
M.lemak
ayam 5%
1333.5
1630.3
1955.3
2406.2
3106.4
1379.9
1843.9
2189.1
2759
3390
Tabel Heat Loss (W)
Dexlite +
Dexlite +
M.lemak
M.lemak
ayam 10% ayam 15%
1289.445 1244.9657
1581.478 1681.4666
1902.274 2012.6193
2437.879 2375.7081
3037.638 2965.0512
1335.99
1381.4224
1790.972 1584.0647
2130.305 1906.0044
2503.215 2444.0904
3312.569 3037.7224
Dexlite +
M.lemak
ayam 20%
1200.6693
1483.3317
1794.9701
2313.0086
2892.505
1247.176
1684.1354
2014.0038
2557.3763
2966.2499
Dexlite +
M.lemak
ayam 25%
1156.2212
1433.7220
1740.9594
2247.6217
2821.1977
1202.7935
1630.4483
1956.7172
2488.5218
2898.8069
112
Universitas Sumatera Utara
•
Pada pembebanan 3,5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 2600 rpm yaitu sebesar 3177.55 W, sedangkan
Heat Loss terendah terjadi pada penggunaan minyak lemak ayam 25 %
putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1156.22125 W
•
Pada pembebanan 4,5 kg Heat Loss tertinggi terjadi pada penggunaan
Dexlite pada putaran mesin 2600 yaitu sebesar 3546.06 W sedangkan Heat
Loss terendah terjadi pada penggunaan minyak lemak ayam 25 % pada
putaran mesin 1800 rpm yaitu sebesar 1202.793579 W.
Nilai dari heat loss dapat dilihat pada Gambar 4.16 dan 4.17 di bawah ini
Heat Loss pada Pembebanan 3,5 kg
3500
R² = 0.9495
R² = 0.9653
Heat Loss (W)
3000
R² = 0.9738
R² = 0.9889
2500
R² = 0.9738
R² = 0.974
2000
1500
1000
1600
1800
2000
Dexlite
Dexlite + M.lemak ayam 5%
Dexlite + M.lemak ayam 10%
Dexlite + M.lemak ayam 15%
Dexlite + M.lemak ayam 20%
Dexlite + M.lemak ayam 25%
2200
2400
2600
2800
Putaran (Rpm)
R2 = Ketepatan
D = D