Kajian Performansi Mesin Diesel Stasioner Satu Silinder Menggunakan Blower yang Dimodifikasi Menjadi Supercharger Dengan Sistem Dua Bahan Bakar (Solar dan Biogas)
LAMPIRAN
xviii
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 1. Data Hasil Pengujian Bom Kalorimeter Solar
Bahan
Pengujian
Bakar
Solar
HHV
(kJ/kg)
LHV
(Kj/kg)
LHV
Ratarata
(Kj/kg)
T1(0C)
T2(0C)
1
25.49
26.27
53676.61 50436.61
2
3
4
5
26.54
27.53
28.42
26.07
27.33
28.25
29.21
26.84
54411.9 51171.9
49264.83 46024.83 49701.31
54411.9 51171.9
52941.31 49701.31
HHV = (t2 - t1 - tkp) X Cv
LHV = HHV – 3240 Kj/kg 0C
Dimana :
HHV = High Heating Value (Nilai Kalor Atas)
t2
= Suhu air setelah penyalaan (0C)
t1
= Suhu air sebelum penyalaan (0C)
tkp
= Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,050C)
Cv
= Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 kJ/kg0C)
xix
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 2. Perhitungan Nilai LHV Biogas
Biogas Kering (CH4 dan CO2) pada 32 F & 1 atm
%
Densitas
%Volume
g mol
LHV
Berat
3
ft3/lb
3
CH 4
wt
Btu/ft
lbs d.g/ft
CH4
d.g
40
32,8
19,60
0,09160
10,920
385
42
32,3
20,90
0,09000
11,110
405
44
31,7
22,30
0,08850
11,300
424
46
31,1
23,70
0,08690
11,500
443
48
30,6
25,20
0,08540
11,710
463
50
30,0
26,70
0,08380
11,930
482
52
29,5
28,30
0,08220
12,160
501
54
28,9
30,00
0,08070
12,390
520
56
28,4
31,70
0,07910
12,640
540
58
27,8
33,50
0,07760
12,890
559
60
27,2
35,40
0,07600
13,160
578
62
26,7
37,30
0,07440
13,430
598
64
26,1
39,30
0,07290
13,720
617
66
25,6
41,40
0,07130
14,020
636
68
25,0
43,70
0,06980
14,340
655
70
24,4
46,00
0,06820
14,660
675
Biogas Kering
Sumber : David Ludington, President DLtech, Inc. Ithaca NY
Perhitungan Low Heating Value (LHV) biogas dengan kandungan
methana 63,44 %, maka LHV yang digunakan didapat dari interpolasi antara
biogas 62% dan 64% sehingga didapat 611,68 Btu/ft3 . Densitas juga didapat dari
interpolasi yang sama yaitu 0,07332 lb/ft3
611,68 Btu/ft3 = 22775,5 kj/m3
0,07332 lb/ft3 = 1,17 kg/m3
LHV
=
= 19466.077 kj/kg
xx
Universitas Sumatera Utara
Gambar spesifikasi biogas PT. Multimas Nabati Asahan pada panel gas analyzer
Lampiran 3. Perhitungan Tekan Masuk Intake Menggunakan Supercharger
Mencari kecepatan aliran udara pada blower
Pb= Y . Q. H
Q = V. A
Y=ρ.g
H= (U-
)
U=
Dimana,
Pb = daya blower
U = kecepatan sudu bagian luar
Y = berat jenis udara
R = jari-jari luar blower
Q = aliran volumetric
β = sudut sudu bagian luar
H = total head
N = Putaran blower
V = kecepatan udara
b = tebal sudu blower
A = Luas outlet blower
g = kecepatan gravitasi
ρ = massa jenis udara
data spesifikasi blower
Pb = 150 watt
ρ = 1,215 kg/m3
g = 9,8 m/s2
xxi
Universitas Sumatera Utara
A = 0,0032 m2
π = 3,14
R = 0,11 m
N = 3000 rpm
β = 150
b = 0,06 m
Pb = Y . Q . H
H=
H=
H=
H=
………………(a)
H=
(
-
H=
)
(
-
)
H = 121,6 – 1,056V……………………………..(b)
Pers (a) = Pers (b)
= 121,6 – 1,056V
V= 78,14 m/s
P = Patm +
P = 101,3 . 103 +
P = 101,68. 103
P = 101,68 kPa
xxii
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi blower
xxiii
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 4. Spesifikasi Mesin dan Generator
xxiv
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 5
solar
Daya
500
1000
1500
RPM
Time
(s)
Volt(V)
Arus
(A)
Vf (ml)
Daya
Torsi
SFC
ηb
(W)
(N.m)
(g/kW.Jam)
(%)
AFR
BMEP
Nilai Ekonomis
Opc
CO
HC
(kPa)
(Rp)
(%)
(%)
(ppm)
1000
300
121.7
1.3
18.3
158.21
1.51
1138.18
6.83
54.96
53.74
760.44
9.2
0.02
5
1100
300
143.8
1.5
22.4
215.70
1.87
1021.86
7.61
49.39
66.61
930.82
9.7
0.02
5
1200
300
168.1
1.7
26.9
285.77
2.28
926.26
8.40
44.87
80.90
1117.81
10.2
0.02
7
1300
300
189.6
1.8
31.5
341.28
2.51
908.23
8.56
41.51
89.18
1308.96
10.5
0.03
8
1400
300
211.0
1.9
35.9
400.90
2.74
881.16
8.83
39.22
97.28
1491.80
11.8
0.03
8
1500
300
230.2
2.1
40.8
483.42
3.08
830.48
9.37
36.98 109.48
1695.42
12.1
0.02
8
1000
300
119.5
2.5
24.2
298.75
2.85
797.08
9.76
41.56 101.49
1005.61
10.7
0.02
8
1100
300
132.2
2.8
28.7
370.16
3.22
762.93
10.20 38.55 114.31
1192.61
11.1
0.02
7
1200
300
151.4
3.2
34.4
484.48
3.86
698.68
11.13 35.08 137.15
1429.47
11.7
0.03
6
1300
300
167.5
3.6
39.2
603.00
4.43
639.68
12.16 33.35 157.57
1628.93
13.2
0.03
6
1400
300
183.1
4.0
43.1
732.40
5.00
579.06
13.43 32.67 177.71
1790.99
15.4
0.03
5
1500
300
199.2
4.3
47.1
856.56
5.46
541.08
14.38 32.03 193.98
1957.21
16.2
0.02
6
1000
300
115.5
4.1
30.5
473.55
4.52
633.77
12.27 32.98 160.87
1267.41
15.2
0.02
3
1100
300
130.7
4.5
36.2
588.15
5.11
605.64
12.84 30.56 181.63
1504.27
15.6
0.02
3
xxv
Universitas Sumatera Utara
2000
2500
1200
300
149.7
5.0
41.4
748.50
5.96
544.26
14.29 29.15 211.89
1720.35
18.5
0.02
3
1300
300
162.2
5.4
47.1
875.88
6.44
529.14
14.70 27.76 228.88
1957.21
22.1
0.02
4
1400
300
178.1
5.6
51
997.36
6.81
503.17
15.46 27.61 242.00
2119.27
23.5
0.03
5
1500
300
195.3
6.1
56.2
1191.33
7.59
464.19
16.76 26.84 269.80
2335.35
25.4
0.03
6
1000
300
109.4
4.5
30.5
492.30
4.70
609.63
12.76 32.98 167.24
1267.41
20.1
0.02
4
1100
300
118.2
4.9
36.8
579.18
5.03
625.21
12.44 30.06 178.86
1529.20
22.3
0.03
4
1200
300
130.1
5.3
41.0
689.53
5.49
585.09
13.29 29.44 195.20
1703.73
28.7
0.02
3
1300
300
138.9
5.7
46.7
791.73
5.82
580.41
13.40 28.00 206.89
1940.59
39.9
0.02
5
1400
300
148.7
6.1
50.1
907.07
6.19
543.49
14.31 28.10 220.10
2081.87
48.9
0.04
3
1500
300
163.6
6.8
54.9
1112.48
7.09
485.60
16.02 27.48 251.94
2281.33
50.2
0.04
6
1000
300
105.3
6.7
39.8
705.51
6.74
555.10
14.01 25.27 239.66
1653.86
36.3
0.04
2
1100
300
117.7
7.3
45.5
859.21
7.46
521.08
14.93 24.31 265.34
1890.72
38.9
0.03
2
1200
300
126.2
7.8
51.2
984.36
7.84
511.81
15.20 23.57 278.66
2127.58
42.7
0.02
3
1300
300
136.1
8.1
56.5
1102.41
8.10
504.31
15.42 23.14 288.07
2347.82
55.6
0.02
4
1400
300
146.4
8.5
61.4
1244.40
8.49
485.52
16.02 22.93 301.95
2551.44
60.8
0.04
4
1500
300
164.7
8.8
68.5
1449.36
9.23
465.06
16.73 22.02 328.23
2846.27
71.2
0.03
7
xxvi
Universitas Sumatera Utara
1500
Watt
SOLAR
MURNI
SOLAR
+
BIOGAS
2 LPM
SOLAR
+
BIOGAS
4 LPM
SOLAR
+
BIOGAS
6 LPM
RPM
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1000
1100
1200
1300
1400
1500
DATA SOLAR + BIOGAS FESES SAPI 70% DENGAN PEMBEBANAN 1500 WATT
Efisiensi
Nilai
Emisi Gas Buang
Daya
Torsi
SFC
BMEP
Thermal
AFR
Ekonomis
Watt
Nm
g.kW/jam
kPa
Opacity
HC
CO
%
Rp
549.00
5.25
541.2896
16.08
33.30
186.50
1681.38
25.1
0.04
10
666.21
5.79
502.1827
17.33
32.54
205.74
1892.94
30.3
0.03
8
799.61
6.37
541.4645
16.07
27.43
226.36
2449.69
50.9
0.02
8
960.71
7.06
536.7017
16.22
24.95
251.04
2917.36
51.9
0.02
8
1110.15
7.58
455.5944
19.10
27.39
269.37
2861.68
38.9
0.04
8
1267.73
8.07
442.4278
19.67
26.47
287.10
3173.46
60.9
0.03
8
574.56
5.49
287.95
19.63
59.82
195.18
1144.38
22.4
0.14
230
722.39
6.27
302.58
18.68
49.80
223.09
1445.02
30.3
0.13
208
861.00
6.86
313.30
18.04
44.03
243.74
1734.53
38.8
0.11
187
1056.38
7.76
303.79
18.61
40.09
276.04
2024.04
42.7
0.12
163
1193.08
8.14
313.52
18.03
37.04
289.49
2324.68
55.6
0.1
142
1341.32
8.54
322.89
17.51
34.28
303.77
2658.73
64.5
0.1
126
587.20
5.61
188.13
30.05
89.59
199.47
1041.64
9.5
0.15
290
728.31
6.33
224.64
25.16
66.54
224.92
1342.28
13.6
0.15
268
863.81
6.88
241.80
23.38
56.86
244.53
1598.39
18.3
0.14
243
1011.04
7.43
257.20
21.98
49.48
264.20
1887.90
22.9
0.13
218
1165.66
7.95
272.04
20.78
43.69
282.84
2210.81
25.8
0.12
197
1322.87
8.43
270.96
20.86
41.42
299.59
2444.64
30.2
0.12
173
589.72
5.63
120.81
46.79
138.92
200.33
1027.98
2.4
0.16
322
726.15
6.31
141.47
39.95
105.97
224.25
1206.14
4.3
0.16
297
836.70
6.66
172.17
32.83
82.44
236.86
1439.98
6.7
0.17
265
1002.80
7.37
184.87
30.58
69.40
262.04
1673.81
8.6
0.16
247
1177.94
8.04
197.48
28.62
59.56
285.82
1941.05
10.8
0.17
232
1317.71
8.39
216.86
26.07
51.95
298.42
2241.69
12.8
0.17
215
xxvii
Universitas Sumatera Utara
xviii
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 1. Data Hasil Pengujian Bom Kalorimeter Solar
Bahan
Pengujian
Bakar
Solar
HHV
(kJ/kg)
LHV
(Kj/kg)
LHV
Ratarata
(Kj/kg)
T1(0C)
T2(0C)
1
25.49
26.27
53676.61 50436.61
2
3
4
5
26.54
27.53
28.42
26.07
27.33
28.25
29.21
26.84
54411.9 51171.9
49264.83 46024.83 49701.31
54411.9 51171.9
52941.31 49701.31
HHV = (t2 - t1 - tkp) X Cv
LHV = HHV – 3240 Kj/kg 0C
Dimana :
HHV = High Heating Value (Nilai Kalor Atas)
t2
= Suhu air setelah penyalaan (0C)
t1
= Suhu air sebelum penyalaan (0C)
tkp
= Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,050C)
Cv
= Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 kJ/kg0C)
xix
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 2. Perhitungan Nilai LHV Biogas
Biogas Kering (CH4 dan CO2) pada 32 F & 1 atm
%
Densitas
%Volume
g mol
LHV
Berat
3
ft3/lb
3
CH 4
wt
Btu/ft
lbs d.g/ft
CH4
d.g
40
32,8
19,60
0,09160
10,920
385
42
32,3
20,90
0,09000
11,110
405
44
31,7
22,30
0,08850
11,300
424
46
31,1
23,70
0,08690
11,500
443
48
30,6
25,20
0,08540
11,710
463
50
30,0
26,70
0,08380
11,930
482
52
29,5
28,30
0,08220
12,160
501
54
28,9
30,00
0,08070
12,390
520
56
28,4
31,70
0,07910
12,640
540
58
27,8
33,50
0,07760
12,890
559
60
27,2
35,40
0,07600
13,160
578
62
26,7
37,30
0,07440
13,430
598
64
26,1
39,30
0,07290
13,720
617
66
25,6
41,40
0,07130
14,020
636
68
25,0
43,70
0,06980
14,340
655
70
24,4
46,00
0,06820
14,660
675
Biogas Kering
Sumber : David Ludington, President DLtech, Inc. Ithaca NY
Perhitungan Low Heating Value (LHV) biogas dengan kandungan
methana 63,44 %, maka LHV yang digunakan didapat dari interpolasi antara
biogas 62% dan 64% sehingga didapat 611,68 Btu/ft3 . Densitas juga didapat dari
interpolasi yang sama yaitu 0,07332 lb/ft3
611,68 Btu/ft3 = 22775,5 kj/m3
0,07332 lb/ft3 = 1,17 kg/m3
LHV
=
= 19466.077 kj/kg
xx
Universitas Sumatera Utara
Gambar spesifikasi biogas PT. Multimas Nabati Asahan pada panel gas analyzer
Lampiran 3. Perhitungan Tekan Masuk Intake Menggunakan Supercharger
Mencari kecepatan aliran udara pada blower
Pb= Y . Q. H
Q = V. A
Y=ρ.g
H= (U-
)
U=
Dimana,
Pb = daya blower
U = kecepatan sudu bagian luar
Y = berat jenis udara
R = jari-jari luar blower
Q = aliran volumetric
β = sudut sudu bagian luar
H = total head
N = Putaran blower
V = kecepatan udara
b = tebal sudu blower
A = Luas outlet blower
g = kecepatan gravitasi
ρ = massa jenis udara
data spesifikasi blower
Pb = 150 watt
ρ = 1,215 kg/m3
g = 9,8 m/s2
xxi
Universitas Sumatera Utara
A = 0,0032 m2
π = 3,14
R = 0,11 m
N = 3000 rpm
β = 150
b = 0,06 m
Pb = Y . Q . H
H=
H=
H=
H=
………………(a)
H=
(
-
H=
)
(
-
)
H = 121,6 – 1,056V……………………………..(b)
Pers (a) = Pers (b)
= 121,6 – 1,056V
V= 78,14 m/s
P = Patm +
P = 101,3 . 103 +
P = 101,68. 103
P = 101,68 kPa
xxii
Universitas Sumatera Utara
Spesifikasi blower
xxiii
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 4. Spesifikasi Mesin dan Generator
xxiv
Universitas Sumatera Utara
Lampiran 5
solar
Daya
500
1000
1500
RPM
Time
(s)
Volt(V)
Arus
(A)
Vf (ml)
Daya
Torsi
SFC
ηb
(W)
(N.m)
(g/kW.Jam)
(%)
AFR
BMEP
Nilai Ekonomis
Opc
CO
HC
(kPa)
(Rp)
(%)
(%)
(ppm)
1000
300
121.7
1.3
18.3
158.21
1.51
1138.18
6.83
54.96
53.74
760.44
9.2
0.02
5
1100
300
143.8
1.5
22.4
215.70
1.87
1021.86
7.61
49.39
66.61
930.82
9.7
0.02
5
1200
300
168.1
1.7
26.9
285.77
2.28
926.26
8.40
44.87
80.90
1117.81
10.2
0.02
7
1300
300
189.6
1.8
31.5
341.28
2.51
908.23
8.56
41.51
89.18
1308.96
10.5
0.03
8
1400
300
211.0
1.9
35.9
400.90
2.74
881.16
8.83
39.22
97.28
1491.80
11.8
0.03
8
1500
300
230.2
2.1
40.8
483.42
3.08
830.48
9.37
36.98 109.48
1695.42
12.1
0.02
8
1000
300
119.5
2.5
24.2
298.75
2.85
797.08
9.76
41.56 101.49
1005.61
10.7
0.02
8
1100
300
132.2
2.8
28.7
370.16
3.22
762.93
10.20 38.55 114.31
1192.61
11.1
0.02
7
1200
300
151.4
3.2
34.4
484.48
3.86
698.68
11.13 35.08 137.15
1429.47
11.7
0.03
6
1300
300
167.5
3.6
39.2
603.00
4.43
639.68
12.16 33.35 157.57
1628.93
13.2
0.03
6
1400
300
183.1
4.0
43.1
732.40
5.00
579.06
13.43 32.67 177.71
1790.99
15.4
0.03
5
1500
300
199.2
4.3
47.1
856.56
5.46
541.08
14.38 32.03 193.98
1957.21
16.2
0.02
6
1000
300
115.5
4.1
30.5
473.55
4.52
633.77
12.27 32.98 160.87
1267.41
15.2
0.02
3
1100
300
130.7
4.5
36.2
588.15
5.11
605.64
12.84 30.56 181.63
1504.27
15.6
0.02
3
xxv
Universitas Sumatera Utara
2000
2500
1200
300
149.7
5.0
41.4
748.50
5.96
544.26
14.29 29.15 211.89
1720.35
18.5
0.02
3
1300
300
162.2
5.4
47.1
875.88
6.44
529.14
14.70 27.76 228.88
1957.21
22.1
0.02
4
1400
300
178.1
5.6
51
997.36
6.81
503.17
15.46 27.61 242.00
2119.27
23.5
0.03
5
1500
300
195.3
6.1
56.2
1191.33
7.59
464.19
16.76 26.84 269.80
2335.35
25.4
0.03
6
1000
300
109.4
4.5
30.5
492.30
4.70
609.63
12.76 32.98 167.24
1267.41
20.1
0.02
4
1100
300
118.2
4.9
36.8
579.18
5.03
625.21
12.44 30.06 178.86
1529.20
22.3
0.03
4
1200
300
130.1
5.3
41.0
689.53
5.49
585.09
13.29 29.44 195.20
1703.73
28.7
0.02
3
1300
300
138.9
5.7
46.7
791.73
5.82
580.41
13.40 28.00 206.89
1940.59
39.9
0.02
5
1400
300
148.7
6.1
50.1
907.07
6.19
543.49
14.31 28.10 220.10
2081.87
48.9
0.04
3
1500
300
163.6
6.8
54.9
1112.48
7.09
485.60
16.02 27.48 251.94
2281.33
50.2
0.04
6
1000
300
105.3
6.7
39.8
705.51
6.74
555.10
14.01 25.27 239.66
1653.86
36.3
0.04
2
1100
300
117.7
7.3
45.5
859.21
7.46
521.08
14.93 24.31 265.34
1890.72
38.9
0.03
2
1200
300
126.2
7.8
51.2
984.36
7.84
511.81
15.20 23.57 278.66
2127.58
42.7
0.02
3
1300
300
136.1
8.1
56.5
1102.41
8.10
504.31
15.42 23.14 288.07
2347.82
55.6
0.02
4
1400
300
146.4
8.5
61.4
1244.40
8.49
485.52
16.02 22.93 301.95
2551.44
60.8
0.04
4
1500
300
164.7
8.8
68.5
1449.36
9.23
465.06
16.73 22.02 328.23
2846.27
71.2
0.03
7
xxvi
Universitas Sumatera Utara
1500
Watt
SOLAR
MURNI
SOLAR
+
BIOGAS
2 LPM
SOLAR
+
BIOGAS
4 LPM
SOLAR
+
BIOGAS
6 LPM
RPM
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1000
1100
1200
1300
1400
1500
DATA SOLAR + BIOGAS FESES SAPI 70% DENGAN PEMBEBANAN 1500 WATT
Efisiensi
Nilai
Emisi Gas Buang
Daya
Torsi
SFC
BMEP
Thermal
AFR
Ekonomis
Watt
Nm
g.kW/jam
kPa
Opacity
HC
CO
%
Rp
549.00
5.25
541.2896
16.08
33.30
186.50
1681.38
25.1
0.04
10
666.21
5.79
502.1827
17.33
32.54
205.74
1892.94
30.3
0.03
8
799.61
6.37
541.4645
16.07
27.43
226.36
2449.69
50.9
0.02
8
960.71
7.06
536.7017
16.22
24.95
251.04
2917.36
51.9
0.02
8
1110.15
7.58
455.5944
19.10
27.39
269.37
2861.68
38.9
0.04
8
1267.73
8.07
442.4278
19.67
26.47
287.10
3173.46
60.9
0.03
8
574.56
5.49
287.95
19.63
59.82
195.18
1144.38
22.4
0.14
230
722.39
6.27
302.58
18.68
49.80
223.09
1445.02
30.3
0.13
208
861.00
6.86
313.30
18.04
44.03
243.74
1734.53
38.8
0.11
187
1056.38
7.76
303.79
18.61
40.09
276.04
2024.04
42.7
0.12
163
1193.08
8.14
313.52
18.03
37.04
289.49
2324.68
55.6
0.1
142
1341.32
8.54
322.89
17.51
34.28
303.77
2658.73
64.5
0.1
126
587.20
5.61
188.13
30.05
89.59
199.47
1041.64
9.5
0.15
290
728.31
6.33
224.64
25.16
66.54
224.92
1342.28
13.6
0.15
268
863.81
6.88
241.80
23.38
56.86
244.53
1598.39
18.3
0.14
243
1011.04
7.43
257.20
21.98
49.48
264.20
1887.90
22.9
0.13
218
1165.66
7.95
272.04
20.78
43.69
282.84
2210.81
25.8
0.12
197
1322.87
8.43
270.96
20.86
41.42
299.59
2444.64
30.2
0.12
173
589.72
5.63
120.81
46.79
138.92
200.33
1027.98
2.4
0.16
322
726.15
6.31
141.47
39.95
105.97
224.25
1206.14
4.3
0.16
297
836.70
6.66
172.17
32.83
82.44
236.86
1439.98
6.7
0.17
265
1002.80
7.37
184.87
30.58
69.40
262.04
1673.81
8.6
0.16
247
1177.94
8.04
197.48
28.62
59.56
285.82
1941.05
10.8
0.17
232
1317.71
8.39
216.86
26.07
51.95
298.42
2241.69
12.8
0.17
215
xxvii
Universitas Sumatera Utara