Analisa Eksperimental Performansi Mesin Diesel Menggunakan Bahan Campuran Biofuel Vitamine Engine (Power Booster)

• + solar berikut diselesaikan berdasarkan literatur 15, dengan mengambil variable

  data – data dari tabel hasil pengujian performansi motor diesel.
• 3

  b) Sfc = …..?

  T = torsi (N.m) Dengan memasukkan harga torsi yang diperoleh dari data tabel pengujian dari laboratorium, maka daya brake motor diesel dengan memakai bahan bakar

  P B = daya (Watt) n = putaran (rpm)

  x T dimana :

  60

  2

  a). P B =

  c) AFR = …..? Jawab.

  η b = …..?

  e)

  = …..?

  

LAMPIRAN A

PERHITUNGAN DENGAN MANUAL

  η v

  d)

  = …..?

  B

  a) P

  Ditanya :

  V f = 100 ml LHV = 35299,10014 kJ/kg

  V s = 1.76·10

  Dari tabel diketahui : n = 1000 rpm = 1,161440186 sgf = 0,845

  Perhitungan performansi motor diesel berbahan bakar biofuel vitamin engine

  biofuel vitamin engine pada beban 10 kg dan 25 kg :

• Untuk beban 10 kg

  2·3,14·1000 P B = x 34

  60·1000

  = 3,558666667 kW

• Untuk beban 25 kg

  2·3,14·1000 P = x 76

  B 60·1000

  = 7,954666667 kW Dengan memakai bahan bakar solar murni dengan beban 10 kg dan 25 kg dengan putaran 1000 rpm.

• Untuk beban 10 kg

  2·3,14·1000 P B = x 32

  60·1000

  = 3,349333333 kW

• Untuk beban 25 kg

  2·3,14·1000 P = x 75,5

  B 60·1000

  = 7,902333333 kW

  3

  10

  b). Sfc = dimana

  Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h) m = laju aliran bahan bakar (kg/jam) f

  ) dapat dihitung dengan persamaan berikut :

  Besarnya laju aliran bahan bakar (m f

  −3 · ·10

m = x 3600

_f

  dimana :

  sg = spesifik gravity solar (0,845) f

  V f = Volume bahan bakar yang di uji (100 ml) t f = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji ( detik),

  dengan memasukkan harga sg f , harga t f yang telah diperoleh dari dta hasil pengujian dari tabel hasil pengujian, dan harga V f yaitu sebesar 100 ml, maka laju aliran bahan bakar untuk motor diesel dengan bahan bakar biofuel vitamin engine dan solar murni dengan putaran 1000 rpm didapat:

• Untuk beban 10 kg

  −3 0,845·100·10 m f = x 3600

  329

  = 0,92462006 kg/jam Maka Sfc didapat :

  3 0,9246200610

  Sfc = 3,55

  = 260,4563552 g/kW.h

• Untuk beban 25 kg

  −3 0,845·100·10 m = x 3600 f

  420

  = 0,724285714 kg/jam

• Untuk beban 10 kg

  3 3,34

  3 7,95

  Sfc = 0,724285714 ·10

  Maka sfc didapat :

  x 3600 = 1,000657895 kg/jam

  −3 304

  m f = 0,845·100·10

  = 302,5842004 g/kW.h

  Sfc = 1,010631229 ·10

  Maka Sfc didapat :

  x 3600 = 1,010631229 kg/jam

  −3 301

  m f = 0,845·100·10

  = 91,10512129 g/kW.h Dengan memakai bahan bakar solar murni dengan beban 10 kg dan 25 kg dengan putaran 1000 rpm.

  3 7,95

  0,724285714 ·10

  Maka Sfc didapat : Sfc =

• Untuk beban 25 kg

  = 110,6655563 g/kW.h c). AFR = dimana : AFR = air fuel ratio

  m = laju aliran massa bahan bakar (kg/jam) a

  Besarnya laju aliran udara (m a ) diperoleh dengan membandingkan besarnya tekanan udara masuk yang telah diperoleh melalui pembacaan air fuel manometer (tabel 4.2) terhadap kurva viscous flow metre calibration.

  Pada pengujian ini, dianggap tekanan udara (Pa) sebesar 100kPa ( ≈1 bar) dan temperature sbesar 27 °C. Kurva kalibrasi dibawah dikondisikan untuk pengujian pada tekanan udara 1013 mb dan temperature 20 °C, maka besarnya laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor koreksi:

  ( +114) C = 3564 x P f a 2,5

  [(27+273)+(114)]

  = 3564 x1x

  2,5 (27+273)

  = 0,946531125 Maka dari itu didapat : m a = x . 0,946531125

  Dimana adalah faktor pembagi untuk mendapatkan m udara (Tabel Hasil

  a

  pengujian performansi mesin) :

  Pada bahan bakar biofuel vitamin engine + solar pada beban 10 kg dan putaran 1000 rpm didapat P = 4 mmH

  a 10 11,38

  =

  4

  x = 4,552 maka

  m a = 4,552 x 0,946531125

  = 4,308609681 Maka didapat AFR :

  8,078643152

  AFR =

  0,92462006

  = 4,659870435 Pada bahan bakar biofuel vitamin engine + solar pada beban 25 kg dan putaran 1000 rpm didapat P = 4 mmH O

  a

  2 10 11,38

  =

  4

  x = 4,552 maka

  m a = 4,552 x 0,946531125

  = 4,308609681 Maka didapat AFR :

  4,308609681

  AFR =

  0,724285714

  = 5,948770765

  2·

  1

  d) = v ·

   η 60· ·

  dimana :

  m = laju aliran udara (kg/jam) a

  3

  = Kerapatan udara (kg/m )

  

3 -3

V s = Volume langkah torak (m ) = 1,76 x 10 [berdasarkan spesifikasi mesin]

  Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara diperoleh dari persamaan berikut : =

  ·

  Dimana R = konstanta gas (untuk udara 287 J/kg.K) Dengan memasukkan harga tekanan dan temperatur udara yaitu sebesar 100 kPa dan 27 °C, maka diperoleh massa jenis udara yaitu sebesar :

  100.000

  =

  287·(27+273)

  3

  = 1,161440186 kg/m Dengan diperolehnya massa jenis udara maka dapat dihitung besarnya efisiensi volumetris ( ) untuk masing-masing pengujian pada variasi beban dan putaran.

  η v

  Maka dengan demikian dapat dihitung efisiensi volumetris dari motor diesel dengan bahan bakar biofuel engine + solar pada putaran 1000 rpm pada beban 10 kg dan 25 kg.

• Pada beban 10 kg

  2·4,308609681

  1 v = ·

  η −3

  60·1000 2,044134727

  

10

  = 0,07025971

• Pada beban 25 kg

  2·4,308609681

  1

  =

  η v · −3

  60·1000 2,044134727

  

10

  = 0,07025971

  e) b = ·3600 η

  ·

  dimana :

  b =Efisiensi thermal brake η LHV = nilai kalor pembakaran bahan bakar (kJ/kg)

  Dalam pengujian ini diasumsikan gas buang yang keluar dari knalpot mesin uji mengandung uap air (uap air yang terbentuk dari proses pembakaran bahan bakar yang belum sempat mengalami kondensasi di dalam silinder sebelum langkah buang terjadi) sehingga kalor laten kondensasi uap air tidak diperhitungkan sebagai nilai kalor pembakaran bahan bakar LHV (Low Heating Value), hal ini berarti untuk mendapatkan nilai LHV, maka nilai kalor bahan bakar yang telah diperoleh dari pengujian sebelumnya, HHV (High Heating Value) dengan menggunakan bom kalorimeter harus dikurangkan dengan besarnya kalor laten kondensaiuap air yang terbentuk dari proses pembakaran.

  LHV = HHV - Ql c dimana : Ql c = kalor laten kondensasi uap air

  Dengan mengasumsikan tekanan parsial yang terjadi pada knalpot mesin uji adalah

  2

  sebesar 20 kN/m (tekanan parsial yang umumnya terjadi pada knalpot motor bakar), maka Dari tabel uap diperoleh besarnya kalor laten kondensasi uap air yaitu sebesar 2400 kJ/kg [Lit.9 hal 12]. Bila diasumsikan pembakaran yang terjadi adalah pembakaran sempurna maka besarnya uap air yang terbentuk dari pembakaran bahan bakar dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : . .

  % Berat H dalam bahan bakar = x 100

  � �

  dimana :

  x,y dan z = konstanta (jumlah atom) AR H = Berat atom Hidrogen

  = Berat molekul C x H y O z

  � � x x x

  Massa air yang terbentuk = ½ y (% berat H dalam bahan bakar) massa bahan bakar.

  Dimana bahan bakar yang dipakai adalah solar (C

  = 1010 O = 17 . 16 = 272 +

  Sehingga besarnya LHV untuk solar murni dapat dihitung sebagai berikut : LHV = HHV – Qlc = 42139,225 – 40349,603961 J/kg = 38099,62139 J/kg

  Maka Qlc = 2400.1,6833168317 J/kg = 4039,603961 J/kg

  x 100 Maka % H = 1,683168317

  17,1 1010

  % Berat H dalam bahan bakar =

  Dengan diperolehnya massa air yang terbentuk, maka dapat dihitung besarnya kalor laten kondensasi uap air dari proses pembakaran tiap 1 kg.

  Jadi : C = 16 . 12 = 192 O = 16 . 32 = 256 H = 17 . 2 = 34

  16 H 34 ) :

  2 O

  2 + 17 H

  16 CO

  2 O

  34 CO

2 + H

  Maka didapat : C

  Dan untuk LHV biofuel vitamin + solar dapat dihitung sebagai berikut : LHV = 42533,05 – 4039,6039

  Maka untuk perhitungan dengan menggunakan bahan bakar biofuel vitamin engine +

  solar pada putaran 1000 rpm dan beban 10 kg dan 25 kg didapat :

• Pada beban 10 kg

  η ^{b =} 3,558666667 0,92462006 ·(38493,44603 )

  ·3600 = 0,392516568

• Pada beban 25 kg

  η ^{b =} 7,954666667 0,724285714 ·(38493,44603)

  ·3600 = 1,120072309

  

LAMPIRAN B

Tabel hasil perhitungan

  Tabel. Data perhitungan daya

  Beban Putaran Daya (kW)

(kg) (rpm) Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar

  1000 3,349333333 3,558666667 1400 6,3009333 6,300933333 1800 8,949 9,5142

  10

  2200 11,0528 12,54953333 2600 13,0624 14,96733333 2800 14,0672 16,11866667 1000 7,902333333 7,954666667 1400 11,4296 11,6494 1800 15,2604 15,6372

  25

  2200 19,3424 19,91706667 2600 23,6756 24,0838 2800 25,78986667 25,78986667

• Data tabel hasil perhitungan daya didapat dari (Lampiran A hal.ii)
• Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biofuel vitamin engine
• + solar pada beban 10 kg dan putaran 1000 rpm yaitu 3558,44 W. sedangkan

  daya tertinggi terjadi ketika menggunakan bahan bakar biofuel vitamin engine

  solar pada beban 25 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 25789,28 W

  

engine + solar pada beban 25 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 88 Nm

  55

  tertinggi ketika menggunaka bahan bakar solar murni dan biofuel vitamin

  solar pada beban 10 kg dan putaran 1000rpm yaitu 32 Nm. Sedangkan torsi

  88

  88

  83 2200 84 86,5 2600 87 88,5 2800

  81

  76 1400 78 79,5 1800

  1000 75,5

  25

  48

  Tabel Data hasil pembacaan unit instrumentasi unit

  55 2800

  48

  43 1800 47,5 50,5 2200 48 54,5 2600

  43

  34 1400

  32

  1000

  10

  Beban (kg) Putaran (rpm) Torsi (Nm) Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar

• Data tabel torsi didapat dari (Tabel 4.2 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi hal 43 )
• Torsi putaran terjadi ketika menggunakan bahan bakar biofuel vitamin engine +

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan untuk Sfc

  Beban (kg) Putaran (rpm) Sfc (g/kWh)

  Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar

  10

  1000 302,5842004 260,4563552 1400 289,1360137 248,8954345 1800 292,1348315 268,8015269 2200 352,9411765 269,53748 2600 352,9166087 294,6989072 2800 338,0600996 286,1012358

  25

  1000 110,6655563 91,10512129 1400 112,6192515 109,3473666 1800 119,2281457 113,1544882 2200 127,5115477 124,2175154 2600 129,8152629 126,3289037 2800 131,1093871 119,1903519

• Data hasil perhitungan Sfc didapat dari (lampiran A hal iv)
• Dari hasil perhitungan pada ( Lampiran A hal.iv) memakai biofuel vitamin

  engine + solar, konsumsi bahan bakar lebih hemat dibanding memakai solar murni.

Tabel 4.5 Data hasil perhitungan untuk AFR

  Beban (kg) Putaran (rpm) AFR Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar

  10

  1000 3,730375098 4,659870435 1400 4,13935299 4,804967865 1800 4,764328012 5,477826554 2200 4,971472709 5,736314817 2600 5,72569186 5,98595074 2800 6,232045562 6,426797155

  25

  1000 4,8440041 5,948770765 1400 6,453353996 6,347125949 1800 7,3350381012 7,613010203 2200 7,648420682 7,837808929 2600 8,588537789 8,852337442 2800 9,082498219 9,99074804

• Data hasil perhitungan AFR didapat dari (lampiran A hal vi)
• AFR terndah terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar murni pada beban 10 kg dan putaran 1000 rpm yaitu sebesar 3,730375098. Sedangkan AFR tertinggi ketika menggunakan biofuel vitamin engine + solar pada beban 25 kg dan putaran 2800 rpm sebesar 9,99074804

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan untuk Efisiensi Volumetrik

  Beban (kg) Putaran (rpm) Efisiensi Volumetrik ( η v

  ) Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar

  10

  1000 0,61156042 0,70259714 1400 0,87824643 0,87758493 1800 1,12220377 1,26857821 2200 1,43714476 1,43713056 2600 1,65515674 1,65515678 2800 1,72512692 1,72512696

  25

  1000 0,79042261 0,70259714 1400 0,94072071 0,94097832 1800 1,17099524 1,21978671 2200 1,27716899 1,43679668 2600 1,65515674 1,68893544 2800 1,78785881 1,78785881

• Data tabel hasil perhitungan efisiensi volumetrik didapat dari (lampiran A hal vii)
• Dengan memakai biofuel vitamin engine + solar efisiensi volumetriknya naik hingga 34,84 % pada rata-rata semua putaran, akan tetapi pada putaran 2500 rpm dengan beban 25 kg, efisieni volumetriknya sama nilainya 1,78785881.

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan untuk Efisiensi Themal Brake

  Beban (kg) Putaran (rpm) Efisiensi Thermal Brake ( η b

  ) Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar

  10

  1000 0,341301409 0,392516568 1400 0,356233345 0,409808912 1800 0,354465183 0,379571872 2200 0,291863729 0,37656023 2600 0,291863729 0,346232878 2800 0,304790095 0,356654603

  25

  1000 0,813283838 1,120072309 1400 0,940265538 0,933418153 1800 0,898402624 0,901700316 2200 0,884010335 0,821308789 2600 0,793504515 0,807420545 2800 0,785786965 0,855971048