Kajian Performansi Mesin Diesel Satu Silinder Dengan Bahan Bakar Solar Akrasol dan Campuran Solar Akrasol dengan Minyak Jagung
KAJIAN PERFORMANSI MESIN DIESEL SATU SILINDER
DENGAN BAHAN BAKAR SOLAR MURNI AKRASOL DAN
CAMPURAN SOLAR AKRASOL DENGAN MINYAK
JAGUNG
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
FRANSISKUS SAMOSIR
NIM : 110401062
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pengembangan bahan bakar alternatif salah satunya didapat dari penelitian
mengenai biodiesel. Salah satu sumber dari biodiesel yang masih jarang diteliti
yaitu menggunakan jagung (Zea Mays). Indonesia memiliki produksi jagung yang
tinggi dan mudah untuk ditemukan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa
performansi mesin diesel dengan biodiesel jagung 2,5 %, 5%,7,5%, 10 %,
12,5%,15%,17,5%, dan 20 % dengan variasi beban 3,5 kg dan 4,5 kg serta putaran
mesin dari 1800 rpm sampai 2800 rpm. Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai
kalor (CV), putaran mesin (rpm), dan pembebanan (W) yang diberikan
mengakibatkan penurunan daya (P) hingga 28,81 %, peningkatan konsumsi bahan
bakar spesifik (SFC) hingga 131 %, penurunan efisiensi volumentris ( ) hingga
28,32%, penurunan efisiensi termal aktual ( hingga 53,95 % dan penurunan heat
loss hingga 21,42 %.
Kata kunci: Biodiesel, Diesel, Performansi, Jagung
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Development of alternative fuels one obtained from research on biodiesel. One
source of biodiesel that is rarely studied were using corn (Zea Mays). Indonesia
has a high production of maize and easy to find. This study aims to analyze the
performance of diesel engines with biodiesel corn 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5%,
15%, 17.5%, and 20% with variations in load 3.5 kg and 4.5 kg, and the engine
rotation from 1800 rpm to 2800rpm. The test results showed that the calorific
value (CV), the engine rotation (rpm), and loading (W) provided results in
decreased power (P) up to 28.81%, an increase in specific fuel consumption
(SFC) of up to 131%, a decrease in efficiency volumentris () up to 28.32%, a
decrease in the actual thermal efficiency (up to 53.95% and a reduction in heat
loss of up to 21.42%.
Keywords: Biodiesel, Diesel, Performance, Corn
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat, kasih, kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi
ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk
mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “Kajian Performansi
Mesin Diesel Satu Silinder Dengan Bahan Bakar Solar Akrasol dan Campuran
Solar Akrasol dengan Minyak Jagung”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh
penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada
dosen pembimbing Bapak Ir. Tekad Sitepu MT yang telah bersedia meluangkan
waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta sumbangan pikiran
bagi penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU.
2.
Bapak Ir M Syahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU
3.
Bapak Ir Tekad Sitepu, MT selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan banyak bimbingan, arahan, dan masukan yang positif kepada
penulis selama penyusunan skripsi ini
4.
Bapak Ir. A. Halim Nasution, M.Sc dan Bapak Suprianto, S.T, M.T selaku
dosen pembanding
5.
Kedua Orang Tua Saya T.Samosir dan D. Sianipar serta saudara saudari
yang mendoakan dan mendukung penulis dalam pengerjaan Skripsi ini.
6.
Partner TA saya Gindo TA Samosir.
iv
Universitas Sumatera Utara
7.
Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU,
Artur KM Bintang, Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan
2011 juga teman- teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang
telah menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna,oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
penyempurnaan dimasa mendatang.
Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Terima kasih.
Medan,
Penulis
Fransiskus Samosir
NIM. 110401062
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR NOTASI ........................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang……………………………………...…………... 1
1.2 Tujuan Penelitian……………………………………...…………. 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................. ...2
1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................... ...3
1.5 Metodologi Penulisan ..................................................................... ...3
1.6 Sistematika Penulisan ..................................................................... ...4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Biodiesel ...................................................................................... ...5
2.1.1
Sejarah Biodiesel ............................................................. ...5
2.1.2
Penjelasan Biodiesel ........................................................ ...7
2.1.3
Pembuatan Biodiesel ...................................................... ..10
2.1.3.1 Esterifikasi ..................................................................... ..11
2.1.3.2 Transesterifikasi………………………. ……………….12
vi
Universitas Sumatera Utara
2.2
Komposisi Bahan Baku ............................................................... .13
2.2.1 Minyak jagung……………………………………………...13
2.2.2 Solar Akrasol……………………………………………….18
2.3
Mesin Diesel ................................................................................ .20
2.3.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ................................................. .22
2.3.2 Performansi Mesin Diesel .................................................. .24
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Waktu Dan Tempat...................................................................... .33
3.2
Alat Dan Bahan ........................................................................... .33
3.2.1 Alat ..................................................................................... .33
3.2.2 Bahan .................................................................................. .35
3.3
Metode Pengumpulan Data ......................................................... .41
3.4
Metode Pengolahan Data ............................................................. .42
3.5
Pengamatan Dan Tahap Pengujian .............................................. .42
3.6
Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ............................. .43
3.7
Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ........................... .44
3.8
Set Up alat.................................................................................... .45
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1
Hasil Pengujian Bom Kalorimeter............................................... .48
4.2
Hasil pengujian Engine Test Bed ................................................. .50
4.2.1 Pada Bahan Bakar Akra Sol .............................................. .50
4.2.2 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 2.5% ............................. .51
4.2.3 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 5% ................................ .51
4.2.4 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 7.5% ............................. .52
4.2.5 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 10% .............................. .53
4.2.6 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 12.5% ........................... .53
4.2.7 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 15% .............................. .54
4.2.8 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 17.5% ........................... .55
4.2.2 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 20% .............................. .55
4.3
Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ................................ .56
4.3.1 Daya.................................................................................... .56
4.3.2 Laju aliran bahan bakar ...................................................... .59
4.3.3 Rasio Udara Bahan bakar ................................................... .62
4.3.4 Efisiensi Volumetris ........................................................... .65
4.3.5 Daya Aktual ........................................................................ .68
4.3.6 Efisiensi Termal Aktual ..................................................... .70
4.3.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ........................................ .73
4.3.8 Heat Loss ............................................................................ .75
4.3.9 Persentase Heat Loss .......................................................... .78
viii
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan .................................................................................. .81
5.2
Saran ........................................................................................... .82
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................95
LAMPIRAN........................................................................................................xvii
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Rudolf Christian Karl Diesel………………………………………6
Gambar 2.2
Diagram Alir Biodiesel……...……………………………………11
Gambar 2.3
Jagung..........................................................................................14
Gambar 2.4
Biji Jagung................................................................................... 16
Gambar 2.5
SPBU Solar Akrasol...…….……………………………………..19
Gambar 2.6
Diagram P-V...…….……………………………………………..21
Gambar 2.7
Diagram T -S……………………………………………………..21
Gambar 2.8
Prinsip Kerja Mesin Diesel……………………………………....23
Gambar 2.9
Viscous Flow Meter……………………………………………...29
Gambar 3.1
Bom Kalorimeter……………………………………………... ….34
Gambar 3.2
Mesin Diesel Small Engine Test .............................................. ….34
Gambar 3.3
Tec Equipment TD-114 ............................................................ ….35
Gambar 3.4
Minyak Jagung ......................................................................... ….36
Gambar 3.5
Proses Mengukur Nilai FFA ..................................................... ….36
Gambar 3.6
Transesterifikasi ....................................................................... ….37
Gambar 3.7
Pemisahan minyak dari gliserol............................................... ….38
Gambar 3.8
Pencucian Biodiesel dengan air ................................................ ….38
Gambar 3.9
Biodiesel Jagung ....................................................................... ….38
Gambar 3.10 Diagram Alir Pengujian performansi mesin ............................. ....52
Gambar 3.11 Set up alat………………………………………………………...53
Gambar 3.12 Set up Pengujian Mesin Diesel…………………………….……..54
Gambar 4.1
Grafik nilai LHV rata-rata Akrasol dan Biodiesel Jagung……….54
Gambar 4.2
Grafik Daya vs Putaran untuk beban 3,5 kg ............................. ….66
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2
Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4,5 kg…… ..................... ….66
Gambar 4.3
Grafik mf vs Putaran untuk beban 3,5 kg ................................ ….69
Gambar 4.4
Grafik mf vs Putaran untuk beban 4,5 kg ................................ ….69
Gambar 4.6
Grafik AFR vs Putaran untuk beban 3,5 kg ............................. ….72
Gambar 4.7
Grafik AFR vs Putaran untuk beban 4,5 kg ............................. ….72
Gambar 4.8
Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 3,5 kg. ... ….75
Gambar 4.9
Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 4,5 kg .... ….75
Gambar 4.10 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 3,5 kg ................. ….78
Gambar 4.11 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 4,5 kg ................. ….78
Gambar 4.12 Grafik Efisiensi Termal Brake Aktual vs Putaran untuk beban
3,5 kg ........................................................................................ ….80
Gambar 4.13 Grafik Efisiensi Termal Brake Aktual vs Putaran untuk beban
4,5 kg ........................................................................................ ….81
Gambar 4.14 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..
3,5 kg ....................................................................................... ….83
Gambar 4.15 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..
4,5 kg ........................................................................................ ….83
Gambar 4.16 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 3,5 kg ................... ….85
Gambar 4.17 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 4,5 kg ................... ….86
Gambar 4.18 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 3,5 kg…….88
Gambar 4.19 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 4,5 kg ... ….88
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Karakteristik Biodiesel ............................................................. …...8
Tabel 2.2
Kandungan Gizi Jagung….…… …… … ……………………….14
Tabel 2.3
Sifat Fisika Minyak Jagung ...................................................... ….17
Tabel 2.4
Sifat Kimia Minyak Jagung ...................................................... ….15
Tabel 2.5
Karakteristik Solar Akrasol ...................................................... ….20
Tabel 4.1
Hasil Pengujian Bom Kalorimeter............................................ ….52
Tabel 4.2
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol ...................... ….54
Tabel 4.3
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 2.5%..................................................................................55
Tabel 4.4
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 5%.....................................................................................56
Tabel 4.5
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 7.5%..................................................................................56
Tabel 4.6
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 10%...................................................................................57
Tabel 4.7
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 12.5%................................................................................58
xii
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.8
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 15%..................................................................................58
Tabel 4.9
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 17.5%...............................................................................59
Tabel 4.10
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%..................................................................................60
Tabel 4.11
Data Perhitungan Untuk Daya.. ................................................ …61
Tabel 4.12
Data Perhitungan Untuk Laju Aliran Bahan Bakar .................. ....64
Tabel 4.13
Data Perhitungan Untuk AFR .................................................. ….67
Tabel 4.14
Data Perhitungan Untuk Efisiensi Volumetris ......................... ….70
Tabel 4.15
Data Perhitungan Untuk Daya Aktual ...................................... ….72
Tabel 4.16
Data Perhitungan Untuk Efisiensi Termal Aktual ................... ….75
Tabel 4.17
Data Perhitungan Untuk Specific Fuel Consumption ............... ….77
Tabel 4.18
Data Perhitungan Untuk Heat Losses ....................................... ….80
Tabel 4.19
Data Perhitungan Untuk Persentase Heat Loss ........................ ….82
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Lambang
Keterangan
Satuan
HHV
Nilai Kalor Atas
kJ/kg
LHV
Nilai Kalor Bawah
kJ/kg
PB
Daya Keluaran
Watt
PA
Daya Aktual
Watt
T
Torsi
N.m
n
Putaran
rpm
Sfc
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
g/kWh
Laju Aliran Bahan Bakar
kg/jam
CV
Panas Jenis Bom Kalorimeter
kJ/kgoC
ηa
Efisiensi Thermal (%)
ηv
Efisiensi Volumetris (%)
ηm
Efisiensi Mekanis
t
Waktu
detik
Laju Massa Udara dalam Silinder
kg/jam
D
Diameter Silinder
mm
S
Panjang Langkah
mm
rc
Rasio Kompresi
Vf
Volume Bahan Bakar Uji
m3
Vd
Volume Silinder
m3
Vc
Volume Sisa di Silinder
m3
AFR
Rasio Campuran Bahan Bakar dan Udara
P
Tekanan
kPa
xiv
Universitas Sumatera Utara
Te
Suhu Udara Keluar
o
C
Ta
Suhu Udara Luar
o
C
ρa
Kerapatan Udara
Vs
Volume Langkah Torak
Q
Kalor
kg/m3
m3
Joule
xv
Universitas Sumatera Utara
DENGAN BAHAN BAKAR SOLAR MURNI AKRASOL DAN
CAMPURAN SOLAR AKRASOL DENGAN MINYAK
JAGUNG
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
FRANSISKUS SAMOSIR
NIM : 110401062
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Pengembangan bahan bakar alternatif salah satunya didapat dari penelitian
mengenai biodiesel. Salah satu sumber dari biodiesel yang masih jarang diteliti
yaitu menggunakan jagung (Zea Mays). Indonesia memiliki produksi jagung yang
tinggi dan mudah untuk ditemukan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisa
performansi mesin diesel dengan biodiesel jagung 2,5 %, 5%,7,5%, 10 %,
12,5%,15%,17,5%, dan 20 % dengan variasi beban 3,5 kg dan 4,5 kg serta putaran
mesin dari 1800 rpm sampai 2800 rpm. Hasil pengujian menunjukkan bahwa nilai
kalor (CV), putaran mesin (rpm), dan pembebanan (W) yang diberikan
mengakibatkan penurunan daya (P) hingga 28,81 %, peningkatan konsumsi bahan
bakar spesifik (SFC) hingga 131 %, penurunan efisiensi volumentris ( ) hingga
28,32%, penurunan efisiensi termal aktual ( hingga 53,95 % dan penurunan heat
loss hingga 21,42 %.
Kata kunci: Biodiesel, Diesel, Performansi, Jagung
ii
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
Development of alternative fuels one obtained from research on biodiesel. One
source of biodiesel that is rarely studied were using corn (Zea Mays). Indonesia
has a high production of maize and easy to find. This study aims to analyze the
performance of diesel engines with biodiesel corn 2.5%, 5%, 7.5%, 10%, 12.5%,
15%, 17.5%, and 20% with variations in load 3.5 kg and 4.5 kg, and the engine
rotation from 1800 rpm to 2800rpm. The test results showed that the calorific
value (CV), the engine rotation (rpm), and loading (W) provided results in
decreased power (P) up to 28.81%, an increase in specific fuel consumption
(SFC) of up to 131%, a decrease in efficiency volumentris () up to 28.32%, a
decrease in the actual thermal efficiency (up to 53.95% and a reduction in heat
loss of up to 21.42%.
Keywords: Biodiesel, Diesel, Performance, Corn
iii
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas
berkat, kasih, kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi
ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
untuk
mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “Kajian Performansi
Mesin Diesel Satu Silinder Dengan Bahan Bakar Solar Akrasol dan Campuran
Solar Akrasol dengan Minyak Jagung”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh
penulis. Untuk itu penulis secara khusus menyampaikan terima kasih kepada
dosen pembimbing Bapak Ir. Tekad Sitepu MT yang telah bersedia meluangkan
waktunya untuk memberikan saran dan membimbing serta sumbangan pikiran
bagi penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari
berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU.
2.
Bapak Ir M Syahril Gultom, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU
3.
Bapak Ir Tekad Sitepu, MT selaku dosen pembimbing yang telah
memberikan banyak bimbingan, arahan, dan masukan yang positif kepada
penulis selama penyusunan skripsi ini
4.
Bapak Ir. A. Halim Nasution, M.Sc dan Bapak Suprianto, S.T, M.T selaku
dosen pembanding
5.
Kedua Orang Tua Saya T.Samosir dan D. Sianipar serta saudara saudari
yang mendoakan dan mendukung penulis dalam pengerjaan Skripsi ini.
6.
Partner TA saya Gindo TA Samosir.
iv
Universitas Sumatera Utara
7.
Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU,
Artur KM Bintang, Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan
2011 juga teman- teman yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang
telah menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna,oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
penyempurnaan dimasa mendatang.
Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Terima kasih.
Medan,
Penulis
Fransiskus Samosir
NIM. 110401062
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK ......................................................................................................... i
KATA PENGANTAR ....................................................................................... iii
DAFTAR ISI ...................................................................................................... v
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... ix
DAFTAR TABEL ............................................................................................. xii
DAFTAR NOTASI ........................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang……………………………………...…………... 1
1.2 Tujuan Penelitian……………………………………...…………. 2
1.3 Batasan Masalah ............................................................................. ...2
1.4 Manfaat Penelitian .......................................................................... ...3
1.5 Metodologi Penulisan ..................................................................... ...3
1.6 Sistematika Penulisan ..................................................................... ...4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Biodiesel ...................................................................................... ...5
2.1.1
Sejarah Biodiesel ............................................................. ...5
2.1.2
Penjelasan Biodiesel ........................................................ ...7
2.1.3
Pembuatan Biodiesel ...................................................... ..10
2.1.3.1 Esterifikasi ..................................................................... ..11
2.1.3.2 Transesterifikasi………………………. ……………….12
vi
Universitas Sumatera Utara
2.2
Komposisi Bahan Baku ............................................................... .13
2.2.1 Minyak jagung……………………………………………...13
2.2.2 Solar Akrasol……………………………………………….18
2.3
Mesin Diesel ................................................................................ .20
2.3.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ................................................. .22
2.3.2 Performansi Mesin Diesel .................................................. .24
BAB III METODE PENELITIAN
3.1
Waktu Dan Tempat...................................................................... .33
3.2
Alat Dan Bahan ........................................................................... .33
3.2.1 Alat ..................................................................................... .33
3.2.2 Bahan .................................................................................. .35
3.3
Metode Pengumpulan Data ......................................................... .41
3.4
Metode Pengolahan Data ............................................................. .42
3.5
Pengamatan Dan Tahap Pengujian .............................................. .42
3.6
Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ............................. .43
3.7
Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ........................... .44
3.8
Set Up alat.................................................................................... .45
vii
Universitas Sumatera Utara
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1
Hasil Pengujian Bom Kalorimeter............................................... .48
4.2
Hasil pengujian Engine Test Bed ................................................. .50
4.2.1 Pada Bahan Bakar Akra Sol .............................................. .50
4.2.2 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 2.5% ............................. .51
4.2.3 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 5% ................................ .51
4.2.4 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 7.5% ............................. .52
4.2.5 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 10% .............................. .53
4.2.6 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 12.5% ........................... .53
4.2.7 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 15% .............................. .54
4.2.8 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 17.5% ........................... .55
4.2.2 Pada Akra Sol+ Biodiesel Jagung 20% .............................. .55
4.3
Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ................................ .56
4.3.1 Daya.................................................................................... .56
4.3.2 Laju aliran bahan bakar ...................................................... .59
4.3.3 Rasio Udara Bahan bakar ................................................... .62
4.3.4 Efisiensi Volumetris ........................................................... .65
4.3.5 Daya Aktual ........................................................................ .68
4.3.6 Efisiensi Termal Aktual ..................................................... .70
4.3.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ........................................ .73
4.3.8 Heat Loss ............................................................................ .75
4.3.9 Persentase Heat Loss .......................................................... .78
viii
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan .................................................................................. .81
5.2
Saran ........................................................................................... .82
DAFTAR PUSTAKA..........................................................................................95
LAMPIRAN........................................................................................................xvii
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Rudolf Christian Karl Diesel………………………………………6
Gambar 2.2
Diagram Alir Biodiesel……...……………………………………11
Gambar 2.3
Jagung..........................................................................................14
Gambar 2.4
Biji Jagung................................................................................... 16
Gambar 2.5
SPBU Solar Akrasol...…….……………………………………..19
Gambar 2.6
Diagram P-V...…….……………………………………………..21
Gambar 2.7
Diagram T -S……………………………………………………..21
Gambar 2.8
Prinsip Kerja Mesin Diesel……………………………………....23
Gambar 2.9
Viscous Flow Meter……………………………………………...29
Gambar 3.1
Bom Kalorimeter……………………………………………... ….34
Gambar 3.2
Mesin Diesel Small Engine Test .............................................. ….34
Gambar 3.3
Tec Equipment TD-114 ............................................................ ….35
Gambar 3.4
Minyak Jagung ......................................................................... ….36
Gambar 3.5
Proses Mengukur Nilai FFA ..................................................... ….36
Gambar 3.6
Transesterifikasi ....................................................................... ….37
Gambar 3.7
Pemisahan minyak dari gliserol............................................... ….38
Gambar 3.8
Pencucian Biodiesel dengan air ................................................ ….38
Gambar 3.9
Biodiesel Jagung ....................................................................... ….38
Gambar 3.10 Diagram Alir Pengujian performansi mesin ............................. ....52
Gambar 3.11 Set up alat………………………………………………………...53
Gambar 3.12 Set up Pengujian Mesin Diesel…………………………….……..54
Gambar 4.1
Grafik nilai LHV rata-rata Akrasol dan Biodiesel Jagung……….54
Gambar 4.2
Grafik Daya vs Putaran untuk beban 3,5 kg ............................. ….66
x
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2
Grafik Daya vs Putaran untuk beban 4,5 kg…… ..................... ….66
Gambar 4.3
Grafik mf vs Putaran untuk beban 3,5 kg ................................ ….69
Gambar 4.4
Grafik mf vs Putaran untuk beban 4,5 kg ................................ ….69
Gambar 4.6
Grafik AFR vs Putaran untuk beban 3,5 kg ............................. ….72
Gambar 4.7
Grafik AFR vs Putaran untuk beban 4,5 kg ............................. ….72
Gambar 4.8
Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 3,5 kg. ... ….75
Gambar 4.9
Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 4,5 kg .... ….75
Gambar 4.10 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 3,5 kg ................. ….78
Gambar 4.11 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 4,5 kg ................. ….78
Gambar 4.12 Grafik Efisiensi Termal Brake Aktual vs Putaran untuk beban
3,5 kg ........................................................................................ ….80
Gambar 4.13 Grafik Efisiensi Termal Brake Aktual vs Putaran untuk beban
4,5 kg ........................................................................................ ….81
Gambar 4.14 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..
3,5 kg ....................................................................................... ….83
Gambar 4.15 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..
4,5 kg ........................................................................................ ….83
Gambar 4.16 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 3,5 kg ................... ….85
Gambar 4.17 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 4,5 kg ................... ….86
Gambar 4.18 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 3,5 kg…….88
Gambar 4.19 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 4,5 kg ... ….88
xi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
Karakteristik Biodiesel ............................................................. …...8
Tabel 2.2
Kandungan Gizi Jagung….…… …… … ……………………….14
Tabel 2.3
Sifat Fisika Minyak Jagung ...................................................... ….17
Tabel 2.4
Sifat Kimia Minyak Jagung ...................................................... ….15
Tabel 2.5
Karakteristik Solar Akrasol ...................................................... ….20
Tabel 4.1
Hasil Pengujian Bom Kalorimeter............................................ ….52
Tabel 4.2
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol ...................... ….54
Tabel 4.3
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 2.5%..................................................................................55
Tabel 4.4
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 5%.....................................................................................56
Tabel 4.5
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 7.5%..................................................................................56
Tabel 4.6
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 10%...................................................................................57
Tabel 4.7
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 12.5%................................................................................58
xii
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.8
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 15%..................................................................................58
Tabel 4.9
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 17.5%...............................................................................59
Tabel 4.10
Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Akra Sol + Biodiesel
Jagung 20%..................................................................................60
Tabel 4.11
Data Perhitungan Untuk Daya.. ................................................ …61
Tabel 4.12
Data Perhitungan Untuk Laju Aliran Bahan Bakar .................. ....64
Tabel 4.13
Data Perhitungan Untuk AFR .................................................. ….67
Tabel 4.14
Data Perhitungan Untuk Efisiensi Volumetris ......................... ….70
Tabel 4.15
Data Perhitungan Untuk Daya Aktual ...................................... ….72
Tabel 4.16
Data Perhitungan Untuk Efisiensi Termal Aktual ................... ….75
Tabel 4.17
Data Perhitungan Untuk Specific Fuel Consumption ............... ….77
Tabel 4.18
Data Perhitungan Untuk Heat Losses ....................................... ….80
Tabel 4.19
Data Perhitungan Untuk Persentase Heat Loss ........................ ….82
xiii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR NOTASI
Lambang
Keterangan
Satuan
HHV
Nilai Kalor Atas
kJ/kg
LHV
Nilai Kalor Bawah
kJ/kg
PB
Daya Keluaran
Watt
PA
Daya Aktual
Watt
T
Torsi
N.m
n
Putaran
rpm
Sfc
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
g/kWh
Laju Aliran Bahan Bakar
kg/jam
CV
Panas Jenis Bom Kalorimeter
kJ/kgoC
ηa
Efisiensi Thermal (%)
ηv
Efisiensi Volumetris (%)
ηm
Efisiensi Mekanis
t
Waktu
detik
Laju Massa Udara dalam Silinder
kg/jam
D
Diameter Silinder
mm
S
Panjang Langkah
mm
rc
Rasio Kompresi
Vf
Volume Bahan Bakar Uji
m3
Vd
Volume Silinder
m3
Vc
Volume Sisa di Silinder
m3
AFR
Rasio Campuran Bahan Bakar dan Udara
P
Tekanan
kPa
xiv
Universitas Sumatera Utara
Te
Suhu Udara Keluar
o
C
Ta
Suhu Udara Luar
o
C
ρa
Kerapatan Udara
Vs
Volume Langkah Torak
Q
Kalor
kg/m3
m3
Joule
xv
Universitas Sumatera Utara