PENGUJIAN PENGARUH BESAR MEDAN MAGNET DAN KATALITIK KONVERTER PADA SALURAN BUANG TERHADAP PERFORMANSI MESIN DIESEL STASIONER SATU SILINDER

PENGUJIAN PENGARUH BESAR MEDAN MAGNET DAN KATALITIK KONVERTER PADA SALURAN BUANG TERHADAP PERFORMANSI MESIN DIESEL STASIONER SATU SILINDER SKRIPSI

  Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Oleh : KAPRIANTO B P MANULLANG (100401026) DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA M E D A N 2015

  

ABSTRAK

  Dunia saat ini mengalami perkembangan yang sangat cepat. Perkembangan itu terlihat jelas dari segi pertambahan jumlah penduduk yang ditandai juga dengan perkembangan infrastruktur. Perkembangan mengakibatkan kebutuhan bahan bakar sebagi sumber energi meningkat, yang membuat permasalah baru akan kelangkaan bahan bakar minyak terjadi. Permasalahan akan kelangkaann ini mendorong untuk dilakukannya berbagai penelitian untuk menciptakan alat penghemat bahan bakar. Penelitian yang telah dilakukan menghasilkan berbagai alat yang diklaim mampu menghemat konsumsi bahan bakar, diantaranya adalah magnet penghemat bahan bakar dan katalitik konverter. Berdasarkan pemikiran itu maka dilakukan pengujian pada mesin diesel stasioner satu silinder dengan menggunakan kombinasi pemakaian magnet dan katalitik konverter. Adapun tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh pemakaian variasi besar medan magnet dan katalitik konverter terhadap performansi mesin diesel dan pengaruhnya terhadap penghematan bahan bakar yang terjadi. Daya tertinggi mesin diperoleh 3,892kW, AFR tertinggi mesin diperoleh 51,96, SFC terendah mesin diperoleh 96 dan Efisiensi Termal tertinggi mesin diperoleh 20,945 % Kata kunci : Magnet penghemat Bahan Bakar, Katalitik Konverter, Mesin Diesel, Performansi Mesin Diesel.

  i

Abstract

  The world is currently experiencing rapid growth. The development was evident in terms of the number of people who marked also by the development of infrastructure. The development resulted in the need for fuel as a source of energy increases, which makes the new problems will be scarcity of fuel occurs. Problems of shortages fuel will encouraged to undertake various research to create a fuel-saving device. Research that has been done, resulting in a wide range of tools that claimed to save fuel consumption, such as magnetic fuel saver and catalytic converters. Based on the premise that the testing done on stationary single-cylinder diesel engine by using a combination of magnetic and catalytic converters use. The purpose of this study was to determine the effect of the use of large variations in the magnetic field and catalytic converters for diesel engine performance and its impact on fuel economy occurs . The highest power obtained 3,892kW engines , engines highest AFR obtained 51.96 , the lowest SFC obtained engine 96 and the highest thermal efficiency of 20,945 % was obtained engine.

  Keywords:Magnetic Fuel saver, Catalytic converter, Diesel Engine, Diesel Engine Performance.

  ii Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, kesehatan, dan kasih karuniaNya yang diberikan selama pengerjaan skripsi ini, sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan.

  Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan dan mendapat gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu

  “Pengujian Pengaruh Besar Medan Magnet dan Katalitik Konverter Pada Saluran Buang Terhadap Performansi

Mesin Diesel Stasioner Satu Silinder”.

  Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh penulis. Penulis telah berupaya keras dengan segala kemampuan dan penyajian, baik dengan disiplin ilmu yang diperoleh, serta bimbingan dan arahan dari Dosen Pembimbing.

  Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:

  1. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, M.T sebagai dosen pembimbing yang telah meluangkan waktunya untuk memberikan arahan dan bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini.

  2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU.

  3. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.

  4. Kedua orang tua penulis, Ayahanda D. Simanullang, S.Pd dan Ibunda S. br Samosir, yang telah memberikan dukungan, doa, kasih sayang, semangat yang sangat luar biasa.

  5. Bang Atin dan Bang Andre, Laboran Laboratorium Prestasi Mesin Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah banyak memberikan arahan kepada penulis selama pengujian berlangsung.

  6. Oppung boru K. Pasaribu yang selalu mendoakan penulis dan mengingatkan penulis, semua uda ,bou rina, amang boru yang sudah menjadi sahabat sejati, serta semua keluarga.

  iii iv 7.

  Saudaraku yang tercinta, Evi Sara H. br. Manullang, Davit H. Manullang, menyelesaikan skripsi ini.

  8. Sesilia Gloria Simarmata, ST yang menjadi seorang wanita tangguh yang menemani penulis menyelesaikan kuliah dan selalu menjadi inspirasi serta pemberi semangat dan doa dalam keseharian penulis.

  9. Bang Frans Manuel Sitompul, ST , bang Hisar Fransco Sidauruk, ST , Kak Anggie Yosephine Sinaga, SH dan Adek Naburju Christina Sondang P Silalahi, Sked (adek naburju yang menemani ku memulai semua ini ) 10. Nugraha Munthe alias lae Joker yang menjadi parter penulis dalam kegalauan skripsi serta Kevin YAP, Andre Bob sebagai sahabat setia berdiskusi di lab.

  11. Seluruh teman-teman penulis, khususnya angkatan 2010 dan adek-adek 2011, 2012 yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan masukan serta semangat kepada penulis.

  12. Para Pastor, Suster serta teman-teman Pemuda Katolik yang mendoakan penulis.

  13. Abang, kakak, teman, dan adek-adek di KMK Albertus Magnus USU terkhusus di KMK St. Yoseph Engneering Fakultas Teknik USU.

  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, 22 Desember 2014 Penulis Kaprianto B P Manullang

  DAFTAR ISI

  ABSTRAK ............................................................................................................. i KATA PENGANTAR ............................................................................................ iii DAFTAR ISI .......................................................................................................... v DAFTAR GAMBAR .............................................................................................. viii DAFTAR TABEL .................................................................................................. xii DAFTAR NOTASI ................................................................................................ xiii

  BAB I PENDAHULUAN ................................................................................... 1

  1.1 Latar Belakang ................................................................................. 1

  1.2 Tujuan Pengujian ........................................................................... 2

  1.3 Batasan Masalah ........................................................................... 3

  1.4 Manfaat Pengujian ......................................................................... 3

  1.5 Metodologi Penelitian .................................................................... 3

  1.6 Sistematika Penulisan .................................................................... 4

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA .......................................................................... 5

  2.1 Bahan Bakar Hidrokarbon .............................................................. 5

  2.2 Bahan Bakar Diesel .......................................................................... 5

  2.3 Karakteristik Bahan Bakar Diesel (Solar) ........................................ 6

  2.4 Magnet ............................................................................................. 9

  2.4.1 Asal Kemagnetan . ................................................................ 9

  2.4.2 Medan Magnet ...................................................................... 10

  2.4.3 Magnetic Flux Density .......................................................... 12

  2.4.4 Sifat Kemagnetan Bahan ...................................................... 12

  2.5 Efek Magnetisasi PadaBahan Bakar Solar ....................................... 13

  2.5.1 Reaktifitas Molekul .............................................................. 13

  v

  2.5.2 Prinsip Kerja Magnet Pada Saluran Bahan Bakar ................ 14

  2.6.1 Tipe-tipe KatalitikKonverter ................................................ 16

  2.6.2 Fungsi Lain Dari Katalitik Konverter ................................... 18

  2.6.2.1 Sound Absorption Muffler/Silencer .......................... 18

  2.6.2.2 Sound Cancelation Muffler/Silencer ......................... 19

  2.7 Mesin Diesel ................................................................................... 20

  2.7.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ................................................... 21

  2.7.2 Bentuk Ruang Bakar Mesin Diesel ........................................ 23

  2.7.2.1 Keuntungan dan Kerugian Tipe Ruang Bakar Langsung (Direct Combustion Chamber) .................................. 23

  2.7.2.2 Keuntungan dan Kerugian Tipe Ruang Bakar Tambahan (Auxiliary Combustion Chamber) .......... 24

  2.7.3 Performansi Motor Bakar ...................................................... 26

  2.7.3.1 Torsi . ....................................................................... 26

  2.7.3.2 Daya Poros................................................................. 26

  2.7.3.3 Rasio Udara

• – Bahan Bakar (AFR) ........................... 27

  2.7.3.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) .................... 28

  2.7.3.5 Efisiensi Thermal....................................................... 28

  2.7.3.6 Efisiensi Volumetris .................................................. 29

  2.8 Nilai Kalor Bahan Bakar ................................................................. 29

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN DAN PENGOLAHAN DATA ............. 32

  3.1 Metodologi Pengujian ...................................................................... 32

  3.2 Waktu dan Tempat .......................................................................... 32

  3.3 Alat dan Bahan ................................................................................ 32

  3.3.1 Alat ....................................................................................... 32

  3.3.2 Bahan ................................................................................... 35

  3.4 Metode Pengumpulan Data .............................................................. 37

  3.5 Metode Pengolahan Data ................................................................... 38

  3.6 Variasi Pengujian .............................................................................. 38

  3.7 Pengamatan dan Tahap Pengujian ..................................................... 39

  vi

  vii

  4.3 Daya ................................................................................................. 51

  5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 89

  BAB V Kesimpulan dan Saran ............................................................................. 89

  4.8 Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Tanpa Menggunakan Magnet dan Katalitik Konverter Terhadap Menggunakan Magnet dan Katalitik Konverter ......................................................................... 86

  4.7 Efisiensi Termal .............................................................................. 79

  4.6 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Spesific Fuel Consumption / SFC) .......................................................................................................... 73

  4.5 Efisiensi Volumetris ......................................................................... 67

  4.4 Air Fuel Ratio (AFR) ....................................................................... 58

  4.2 Nilai Kalor Bahan Bakar .................................................................. 49

  3.8.1 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ..................... 39

  4.1.4 Hasil Pengujian Magnet 3 dan Katalitik Konverter .............. 48

  4.1.3 Hasil Pengujian Magnet 2 dan Katalitik Konverter .............. 47

  4.1.2 Hasil Pengujian Magnet 1 dan Katalitik Konverter ............... 46

  4.1.1 Hasil Pengujian Tanpa Magnet dan Katalitik Konverter ...... 45

  4.1 Hasil Pengujian Diesel Satu Silinder Tecquipment TD 111 ............ 44

  BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN .................................................. 44

  3.8.3 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel .................... 42

  3.8.2 Prosedur Pengujian Nilai Gauss Magnet ............................. 41

  5.2 Saran ................................................................................................ 90 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ xiv LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penyulingan Minyak ......................................................................... 5Gambar 2.2 Kutub-kutub Magnet ......................................................................... 9Gambar 2.3 Garis-garis Gaya Magnet .................................................................. 10Gambar 2.4 Formasi Serbuk Besi Yang Dipengaruhi Medan Magnet ................. 11Gambar 2.5 Mekanisme Kerja Magnet ................................................................ 15Gambar 2.6 Catalitic Converter ............................................................................ 16Gambar 2.7 Sound Absorption Muffler/Silencer ................................................. 19Gambar 2.8 Sound Cancelation Muffler/Silencer ................................................ 19Gambar 2.9 Muffler Yang merupakan kombinasi dari tipe Absorption dan Cancelation

  ............................................................................................................ 20

Gambar 2.10 Prinsip Kerja Mesin Diesel ................................................................ 22Gambar 3.1 Tecquipment TD111 ......................................................................... 33Gambar 3.2 Katalitik Konverter ........................................................................... 34Gambar 3.3 IC Engine Instrumentation TD 114 .................................................. 34Gambar 3.4 Bahan Bakar Solar ........................................................................... 35Gambar 3.5 Magnet 1 ............................................................................................ 35Gambar 3.6 Magnet 2 ........................................................................................... 36Gambar 3.7 Magnet 3 ........................................................................................... 37Gambar 3.8 Pengujian Bom Kalorimeter .............................................................. 41Gambar 3.9 Gauss Meter ..................................................................................... 42Gambar 3.10 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin .................................... 43Gambar 4.1 Bahan Bakar yang dicari nilai kalornya ............................................ 49Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran Mesin dengan beban 3,5 kg ........................ 53Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran Mesin dengan beban 4,5 kg ........................ 53

  viii

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Daya vs Putaran tanpa magnet dan magnet 1 (3,5Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Daya vs Putaran tanpa magnet dan magnet 1 (4,5 kg) ....................................................................................................... 54Gambar 4.6 Grafik Perbandingan Daya vs Putaran tanpa magnet dan magnet 2 (3,5 kg)

  ........................................................................................................... 55

Gambar 4.7 Grafik Perbandingan Daya vs Putaran tanpa magnet dan magnet 2 (4,5 kg) ..................................................................................................... 56Gambar 4.8 Grafik Perbandingan Daya vs Putaran tanpa magnet dan magnet 3 (3,5 kg) ..................................................................................................... 57Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Daya vs Putaran tanpa magnet dan magnet 3 (4,5 kg) .................................................................................................... 57Gambar 4.10 Kurva Viscous Flow Meter Calibration ........................................... 59Gambar 4.11 Grafik AFR vs Putaran Mesin dengan beban 3,5 kg ........................ 62Gambar 4.12 Grafik AFR vs Putaran Mesin dengan beban 4,5 kg ........................ 62Gambar 4.13 Grafik Perbandingan AFR vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 1 (3,5 kg) ..................................................................................................... 63Gambar 4.14 Grafik Perbandingan AFR vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 1 (4,5 kg) ..................................................................................................... 63Gambar 4.15 Grafik Perbandingan AFR vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 2 (3,5 kg) ..................................................................................................... 64Gambar 4.16 Grafik Perbandingan AFR vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 2 (4,5 kg) ..................................................................................................... 64Gambar 4.17 Grafik Perbandingan AFR vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 3 (3,5 kg) ..................................................................................................... 65Gambar 4.18 Grafik Perbandingan AFR vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 3 (4,5 kg) ..................................................................................................... 66Gambar 4.19 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran Mesin dengan beban 3,5 kg..69

  ix

Gambar 4.20 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran Mesin dengan beban 4,5 kg.. 69Gambar 4.21 Grafik Perbandingan Efisiensi Volumetris vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 1 (3,5 kg) ............................................................................. 70

Gambar 4.22 Grafik Perbandingan Efisiensi Volumetris vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 1 (4,5 kg) ............................................................................. 70

Gambar 4.23 Grafik Perbandingan Efisiensi Volumetris vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 2 (3,5 kg) ............................................................................. 71

Gambar 4.24 Grafik Perbandingan Efisiensi Volumetris vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 2 (4,5 kg) ............................................................................. 71

Gambar 4.25 Grafik Perbandingan Efisiensi Volumetris vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 3 (3,5 kg) ............................................................................. 72

Gambar 4.26 Grafik Perbandingan Efisiensi Volumetris vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 3 (4,5 kg) ............................................................................. 72

Gambar 4.27 Grafik SFC vs Putaran Mesin dengan beban 3,5 kg ......................... 75Gambar 4.28 Grafik SFC vs Putaran Mesin dengan beban 4,5 kg .......................... 75Gambar 4.29 Grafik Perbandingan SFC vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 1 (3,5 kg) .................................................................................................... 76Gambar 4.30 Grafik Perbandingan SFC vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 1 (4,5 kg) ..................................................................................................... 76Gambar 4.31 Grafik Perbandingan SFC vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 2 (3,5 kg) .................................................................................................... 77Gambar 4.32 Grafik Perbandingan SFC vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 2 (4,5 kg) ..................................................................................................... 77Gambar 4.33 Grafik Perbandingan SFC vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 3 (3,5 kg) .................................................................................................... 78Gambar 4.34 Grafik Perbandingan SFC vs Putaran Tanpa Magnet dan Magnet 3 (4,5 kg) ..................................................................................................... 79Gambar 4.35 Grafik Efisiensi Termal vs Putaran Mesin dengan beban 3,5 kg .... 82

  x

  xi

Gambar 4.36 Grafik Efisiensi Termal vs Putaran Mesin dengan beban 4,5 kg .... 82Gambar 4.37 Grafik Perbandingan Efisiensi Termal vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 1 (3,5 kg) .............................................................................. 83

Gambar 4.38 Grafik Perbandingan Efisiensi Termal vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 1 (4,5 kg) ............................................................................. 83

Gambar 4.39 Grafik Perbandingan Efisiensi Termal vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 2 (3,5 kg) ............................................................................ 84

Gambar 4.40 Grafik Perbandingan Efisiensi Termal vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 2 (4,5 kg) ............................................................................ 84

Gambar 4.41 Grafik Perbandingan Efisiensi Termal vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 3 (3,5 kg) ............................................................................ 85

Gambar 4.42 Grafik Perbandingan Efisiensi Termal vs Putaran Tanpa Magnet dan

  Magnet 3 (4,5 kg) ............................................................................ 85

  

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Spesifikasi Minyak Solar sesuai Surat Keputusan Dirjen Migas

  3675K/DJM/2006 .................................................................................. 8

Tabel 4.1 Data hasil pengujian tanpa magnet dan katalitik konverter..................... 45Tabel 4.2 Data hasil pengujian magnet 1 dan katalitik konverter ........................... 46Tabel 4.3 Data hasil pengujian magnet 2 dan katalitik konverter ........................... 47Tabel 4.4 Data hasil pengujian magnet 3 dan katalitik konverter ........................... 48Tabel 4.5 Data hasil pengujian dan perhitungan nilai kalor bahan bakar solar pada bom kalorimeter ............................................................................................. 50Tabel 4.6 Daya hasil perhitungan ............................................................................ 52Tabel 4.7 AFR hasil perhitungan ............................................................................. 61Tabel 4.8 Efisiensi Volumetris hasil perhitungan ................................................... 68Tabel 4.9 Konsumsi Bahan Bakar (SFC) hasil perhitungan .................................... 74Tabel 4.10 Efisiensi Termal Hasil Perhitungan ...................................................... 81

  Tabel 4. 11 Perhitungan Perbandingan Presentasi SFC .......................................... 87

  xii

  xiii

DAFTAR NOTASI

SIMBOL KETERANGAN SATUAN

  P

  3

  3 V s Volume langkah torak m

  Densitas udara kg/m

  Waktu menghabiskan bahan bakar sebanyak 56ml detik T Torsi keluaran mesin N.m

  f

  Konsumsi bahan bakar spesifik g/kW.h t

  FC

  S

  N Putaran mesin rpm Efisiensi termal % Efisiensi volumetris % Efisiensi Mekanis %

  Tekanan ambien kPa Laju aliran massa udara kg/jam Laju aliran bahan bakar kg/jam

  a

  Air Fuel Ratio

  P B Daya keluaran kW HHV Nilai kalor atas kJ/kg LHV Nilai kalor bawah kJ/kg Ta Temperatur ambien

  C AFR

  o

  C Cv Panas jenis bom kalorimeter kJ/kg

  o

  C T kp Kenaikan temperatur akibat kawat penyala

  o

  C Te Temperatur gas buang

  2 Temperatur air pendingin stlh penyalaan o

  C T

  1 Temperatur air pendingin sblm penyalaan o

  C T

  o

  sgf Spesifik gravity