BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.3 Emisi Gas Buang
4.3.3 Kadar CO
Hasil pengukuran kadar CO gas buang sebelum dan sesudah menggunakan katalitik konverter dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.20 Kadar CO Pada Beban Statis 3,5 kg
CO (%)
No Bahan Bakar
Non Katalitik Beban Statis 3,5 kg Katalitik Beban Statis 3,5 kg Value 1 Value 2 Value 3 Average Value 1 Value 2 Value 3 Average 1 Pertadex 0,05 0,05 0,04 0,0467 0,02 0,02 0,03 0,0233 2 B5 biji karet 0,06 0,05 0,06 0,0567 0,04 0,03 0,03 0,0333 3 B10 biji karet 0,04 0,04 0,05 0,0433 0,02 0,02 0,02 0,02 4 B15 biji karet 0,06 0,06 0,05 0,0567 0,02 0,03 0,03 0,0267 5 B20 biji karet 0,07 0,06 0,06 0,0633 0,03 0,03 0,03 0,03
Tabel 4.21 Kadar CO Pada Beban Statis 4,5 kg
CO (%)
No Bahan Bakar
Non Katalitik Beban Statis 4,5 kg Katalitik Beban Statis 4,5 kg Value 1 Value 2 Value 3 Average Value 1 Value 2 Value 3 Average 1 Pertadex 0,05 0,05 0,05 0,05 0,02 0,03 0,02 0,0233 2 B5 biji karet 0,06 0,06 0,06 0,06 0,02 0,02 0,02 0,02 3 B10 biji karet 0,05 0,04 0,04 0,0433 0,02 0,02 0,03 0,0233 4 B15 biji karet 0,06 0,06 0,05 0,0567 0,03 0,03 0,03 0,03 5 B20 biji karet 0,07 0,06 0,06 0,0633 0,03 0,03 0,03 0,03
Pada pembebanan statis 3,5 kg, kadar CO tertinggi diperoleh pada pengujian B20 biji karet tanpa penggunaan katalitik konverter yaitu sebesar 0,0633 %, sedangkan kadar CO terendah diperoleh pada pengujian B10 biji karet dengan penggunaan katalitik konverter yaitu sebesar 0,02 %.
Pada pembebanan statis 4,5 kg, kadar CO tertinggi diperoleh pada pengujian B20 biji karet tanpa penggunaan katalitik konverter yaitu sebesar 0,0633 %, sedangkan kadar CO terendah diperoleh pengujian B5 biji karet dengan penggunaan katalitik konverter yaitu sebesar 0,02 %. Kadar CO tertinggi diperoleh pada pengujian B20 biji karet tanpa penggunaan katalitik konverter pada kedua variasi pembebanan yaitu sebesar 0,0633 %, sedangkan kadar HC terendah diperoleh pada pengujian B10 biji karet dengan penggunaan katalitik konverter pada beban statis 3,5 kg dan pengujian B5 biji karet dengan penggunaan katalitik konverter pada beban statis 4,5 kg yaitu sebesar 0,02 %.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan
1. Daya aktual tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 2,2946 kW, sedangkan daya aktual terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 0,2156 kW.
2. AFR tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 2200 rpm yaitu sebesar 69,9785, sedangkan AFR terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 44,9693.
3. Efisiensi volumetris tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2200 rpm yaitu sebesar 93,7154 %, sedangkan efisiensi volumetris terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan putaran 1800 rpm di kedua variasi pembebanan yaitu sebesar 56,4640 %.
4. Efisiensi termal aktual tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2600 rpm yaitu sebesar 34,6718 %, sedangkan efisiensi termal aktual terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet
dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 8,4029 %.
5. SFC tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B20 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 698,1436 gr/kWh, sedangkan SFC terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan Pertadex dengan beban statis 4,5 kg dan putaran 2400 rpm yaitu sebesar 139,6979 gr/kWh.
6. Heat loss exhaust tertinggi diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B5 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 2800 rpm yaitu sebesar 19,7643 %, sedangkan Heat loss exhaust terendah diperoleh pada pengujian mesin menggunakan B15 biji karet dengan beban statis 3,5 kg dan putaran 1800 rpm yaitu sebesar 6,3051 %.
7. Nilai opacity tertinggi diperoleh pada pengujian B20 biji karet tanpa penggunaan katalitik konverter dengan beban statis 3,5 kg yaitu sebesar 15,00 %, sedangkan nilai opacity terendah diperoleh pada pengujian B10 biji karet dengan penggunaan katalitik konverter pada beban statis 4,5 kg yaitu sebesar 7,77 %.
8. Kadar HC tertinggi diperoleh pada pengujian B20 biji karet tanpa penggunaan katalitik konverter dengan beban statis 4,5 kg yaitu sebesar 26,33 ppm, sedangkan kadar HC terendah diperoleh pada pengujian Pertadex dengan penggunaan katalitik konverter pada beban
9. Kadar CO tertinggi diperoleh pada pengujian B20 biji karet tanpa penggunaan katalitik konverter pada kedua variasi pembebanan yaitu sebesar 0,0633 %, sedangkan kadar HC terendah diperoleh pada pengujian B10 biji karet dengan penggunaan katalitik konverter pada beban statis 3,5 kg dan pengujian B5 biji karet dengan penggunaan katalitik konverter pada beban statis 4,5 kg yaitu sebesar 0,02 %.
5.2 Saran
1. Mengkalibrasi semua perlengkapan alat uji sesuai dengan standar agar diperoleh hasil pengujian yang akurat.
2. Melakukan perawatan rutin terhadap mesin uji yang terdapat di laboratorium.
3. Mengembangkan pengujian ini dengan menggunakan bahan biodisel dan variasi campuran yang berbeda.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Biodiesel
Biodiesel merupakan bahan bakar terbarukan yang dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar solar, yang terbuat dari minyak bumi. Biodiesel terdiri dari campuran mono-alkil ester dari rantai panjang asam lemak, yang dipakai sebagai alternatif bagi bahan bakar dari mesin diesel dan terbuat dari sumber terbaharui seperti minyak sayur atau lemak hewan.
Biodiesel merupakan kandidat yang paling baik untuk menggantikan bahan bakar fosil sebagai sumber energi transportasi utama dunia, karena biodiesel merupakan bahan bakar terbaharui yang dapat menggantikan diesel petrol di mesin sekarang ini dan dapat diangkut dan dijual dengan menggunakan infrastruktur zaman sekarang.
Biodiesel memiliki karakteristik kimia sama seperti diesel berbasis minyak bumi, sehingga dapat digunakan sebagai pengganti langsung untuk bahan bakar diesel. Biodiesel juga dapat dicampur dengan solar dalam setiap tingkat persentase tanpa mengalami masalah ekonomi yang signifikan.
Mesin berbahan-bakar biodiesel baru populer akhir-akhir ini, tapi sebenarnya biodiesel bukanlah ide baru. Sebelum solar populer, Rudolf Diesel, penemu mesin diesel pada tahun 1897, bereksperimen dengan menggunakan minyak nabati (biodiesel) sebagai bahan bakar. Rudolf Diesel yang merekayasa atau mencipta mesin diesel melakukan demonstrasi mesin yang memakai minyak
Penggunaan dan produksi biodiesel meningkat dengan cepat, terutama di Eropa, Amerika Serikat, dan Asia, meskipun dalam pasar masih sebagian kecil saja dari penjualan bahan bakar. Pertumbuhan SPBU membuat semakin banyaknya penyediaan biodiesel kepada konsumen dan juga pertumbuhan kendaraan yang menggunakan biodiesel sebagai bahan bakar.
Ada beberapa campuran biodiesel dan hidrokarbon yang berbeda – yang berasal dari solar. Saat ini di seluruh dunia menggunakan suatu sistem yang disebut sebagai faktor B, untuk menentukan jumlah diesel yang digunakan dalam campuran bahan bakar. Faktor B itu terbagi sebagai berikut:
B100 : 100 persen biodiesel B20 : 20 persen biodiesel
B5 : 5 persen biodiesel, 95 persen solar B2 : 2 persen biodiesel, 98 persen solar
Campuran apapun dari 20 persen biodiesel atau kurang bisa digunakan pada semua tipe mesin tanpa modifikasi. Biodiesel biasanya dapat digunakan dalam bentuk B100 saja, tetapi mungkin membutuhkan beberapa modifikasi mesin untuk menghindari masalah dengan mesin.
Disamping sifatnya yang menyerupai solar, biodiesel memiliki kelebihan antara lain :
1. Bahan bakar yang ramah lingkungan karena menghasilkan emisi yang jauh lebih baik (bebas sulfur, smoke number rendah) sesuai dengan isu-isu global, asap buangan biodiesel tidak hitam, asap gas buang berkurang
75% dibanding solar biasa, cetane number lebih tinggi (>57) sehingga efisiensi pembakaran lebih baik dibandingkan dengan minyak solar. 2. Biodegradable (dapat terurai), lebih dari 90% biodiesel dapat terurai dalam
21 hari.
3. Renewable energy karena terbuat dari bahan alam yang dapat diperbarui. 4. Mempunyai sifat pelumasan yang lebih baik dibanding solar sehingga
mesin dapat bertahan lebih lama.
5. Titik bakar lebih tinggi dibandingkan solar sehingga memudahkan dalam penyimpanan dan penanganan.
6. Biodiesel dapat dicampur dengan solar dengan berbagai perbandingan. 7. Secara relatif, bau dari gas buang biodiesel lebih baik dibanding solar. 8. Motor diesel tidak membutuhkan modifikasi khusus untuk menggunakan
biodiesel.
9. Mengurangi gas emisi buang; particulate matter (PM), total hydrocarbon (THC), dan carbon monoxide (CO), tetapi menambah nitrogen oxides (NO).
10. Biodiesel mengandung sulfur yang lebih rendah dibanding solar sehingga tidak terlalu banyak mengeluarkan zat toksik.
2.2 Biodiesel Biji Karet
Indonesia merupakan salah satu negara yang memiliki luas areal perkebunan karet terbesar di dunia yang mencapai 3,4 juta hektar. Disamping itu, Indonesia juga merupakan penghasil karet terbesar nomor 2 di dunia setelah Thailand, dengan total produksi sebesar 2,55 juta ton/tahun pada 2007. Hasil
percuma sebagai limbah (Setyawardhani, DA, dkk 2010). Biji karet (Hevea brasilliensis) di Indonesia saat ini masih merupakan produk sampingan yang dapat di kategorikan belum bermanfaat karena baru sebagian kecil yang di gunakan sebagai bibit. Setiap pohon di perkirakan dapat menghasilkan 5.000 butir biji/tahun atau satu hektar lahan dapat menghasilkan 2 sampai 3 juta biji/tahun. Hal ini tentu saja sangat mendukung apabila kita dapat memanfaatkan buah/biji dari pohon karet tersebut yang saat ini belum dimanfaakan secara maksimal, dan hanya dibuang tanpa ada pengolahan sama sekali. Ini dikarenakan pada pemikiran masyarakat yang menganggap bahwa biji karet itu tidak bisa diolah terutama sebagai produk makanan karena racun yang terkandung di dalamnya. Hal ini tentu saja hanya anggapan masyarakat yang kurang paham dalam pengolahan terhadap biji karet ini.
Jika kita melihat komposisi biji karet yang begitu banyak mengandung minyak, seharusnya ada suatu pemanfaatan lebih dalam pengolahan biji karet tersebut. Dengan luasnya lahan perkebunan karet di Indonesia, maka tentu dapat menjadi kemudahan tersendiri dalam mengatasi krisis energi yang semakin menghantui. Salah satu energi alternatif yang dihasilkan dari bahan dasar biji karet adalah Biodiesel.
Gambar 2.1 Pohon, Biji, dan Getah Karet (Santoso, H., dkk, 2013)
Biji karet mengandung sekitar 40-50 % minyak nabati dengan komposisi asam lemak yang dominan adalah asam oleat dan asam linoleat, sementara sisanya berupa asam palmitat, asam stearat, asam arachidat, dan asam lemak lainnya. Tabel 2.1 berikut merangkum komposisi asam lemak dalam minyak biji karet (Setyawardhani, DA, dkk, 2010).
Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Biji Karet
Komposisi Persentase (%-b) Asam Palmitat 13,11 Asam Stearat 12,66 Asam Arachidat 0,54 Asam Oleat 39,45 Asam Linoleat 33,12
Asam lemak lainnya 1,12
Sumber : Setyawardhani, dkk (2010)
Salah satu kendala dalam pemanfaatan minyak biji karet sebagai bahan baku pembuatan biodiesel adalah kandungan asam lemak bebasnya yang tinggi. Dalam proses pembuatan biodiesel secara konvensional, minyak nabati direaksikan dengan alkohol rantai pendek melalui reaksi transesterifikasi menggunakan katalis basa untuk menghasilkan biodiesel. Namun katalis basa hanya bekerja dengan baik pada bahan baku minyak dengan kadar asam lemak bebas rendah yaitu < 0,5 % dan dalam kondisi bebas dari air (Lotero, dkk, 2005). Untuk itu, dalam proses pembuatan biodiesel dengan bahan baku yang mengandung asam lemak bebas tinggi seperti minyak biji karet, perlu dilakukan proses esterifikasi terlebih dahulu untuk menurukan kandungan asam lemak bebas yang terdapat pada minyak biji karet.
2.3 Pembuatan Biodiesel
Agar biodiesel bisa digunakan sebagai bahan bakar maka diperlukan teknologi untuk mengkonversinya. Terdapat beberapa teknologi untuk konversi biomassa, dijelaskan pada Gambar 2.2. Teknologi konversi biodiesel tentu saja membutuhkan perbedaan pada alat yang digunakan untuk mengkonversi biodiesel dan menghasilkan perbedaan bahan bakar yang dihasilkan.
Gambar 2.2 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel (Ira Syahirah, 2008) 2.3.1 Esterifikasi
Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas (FFA) menjadi ester. Esterifikasi mereaksikan asam lemak dengan alkohol. Reaksi ini merupakan reaksi kesetimbangan, jadi memerlukan katalis untuk mempercepat tercapainya keadaan setimbang. Katalis-katalis yang cocok adalah zat yang berkarakter asam
kuat, dan karena ini asam sulfat, asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis terpilih dalam praktek industrial
2.3.2 Transesterifikasi
Saat ini sebagian besar biodiesel muncul dari sumber daya yang dapat dimakan, seperti lemak hewan, minyak sayur, dan bahkan limbah minyak goreng, dengan katalis kondisi basa. Namun konsumsi tinggi katalis membuat biodiesel saat ini lebih mahal daripada bahan bakar yang diturunkan dari minyak bumi.
Transesterifikasi adalah pertukaran alkohol dengan suatu ester untuk membentuk ester yang baru. Reaksi ini bersifat reversible dan berjalan lambat tanpa adanya katalis. Penggunaan alkohol atau mengambil alih salah satu produk adalah langkah untuk mendorong reaksi kearah kanan atau produk.
2.4 Mesin Diesel
Mesin diesel juga disebut “Motor Penyalaan Kompresi” oleh karenapenyalaannya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam udarayang telah bertekanan dan bertemperatur ringgi sebagai akibat dari proseskompresi di dalam ruang bakar. Mesin diesel pertama kali ditemukan oleh Rudolf Diesel pada tahun 1892. Prinsip kerja pembakaran motor diesel yaitu udara segar dihisap masuk kedalam silinder atau ruang bakar kemudian udara tersebut dikompressi oleh torak sehingga udara memiliki temperature dan tekanan yang tinggi, dan sebelum torak mencapai titik mati atas, bahan bakar disemprotkan ke ruang bakar dan terjadilah pembakaran.
Menurut Willard W.P (1996) efisiensi termis motor diesel berada di bawah 50% sedangkan menurut Khovakh (1979), efisiensi termis berkisar pada 29% - 42% dan sisanya adalah kerugian-kerugian energi. Energi kalor yang dimanfaatkan oleh mesin tidaklah terlalu besar, sisanya merupakan kerugian - kerugian energi, diantaranya energi kalor yang hilang akibat pendinginan mesin, energi kalor yang hilang bersama gas buang, energi kalor yang hilang akibat pembakaran tidak sempurna, energi kalor yang hilang karena kebocoran gas, dan kehilangan lainnya akibat radiasi dan konveksi.
Adapun P-V dan T-S diagram siklus diesel ditunjukkan pada gambar berikut :
Gambar 2.3 Diagram P-V Mesin Diesel (Cengel, 1982) Keterangan Gambar:
P = Tekanan (atm)
V = Volume Spesifik (m3/kg)
q
in = Kalor yang masuk (kJ)Gambar 2.4 Diagram T-S Mesin Diesel (Cengel, 2004)
Keterangan Gambar :
T = Temperatur (K) S = Entropi (kJ/kg.K)
q
in = Kalor yang masuk (kJ)q
out = Kalor yang dibuang (kJ)Keterangan Grafik:
1-2 Kompresi Isentropik
2-3 Pemasukan Kalor pada Tekanan Konstan 3-4 Ekspansi Isentropik
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel
Prinsip kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya sama dengan prinsip kerja mesin otto, yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada mesin diesel bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan menggunakan injektor. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4 langkah :
Gambar 2.5 Langkah Kerja Mesin Diesel
Keterangan : 1. Langkah Isap
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan ruang didalam silinder menjadi vakum,sehingga udara murni langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.
2. Langkah kompresi
Poros engkol terus berputar, piston bergerak dari TMB ke TMA, kedua katup tertutup. Udara murni yang terhisap tadi terkompresi dalam ruang bakar. Karena terkompresi suhu dan tekanan udara tersebut naik hingga mencapai 35 atm dengan temperatur 500⁰ -800⁰ (pada perbandingan kompresi 20 : 1).
3. Langkah Usaha
Poros engkol masih terus berputar, beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA di akhir langkah kompresi, bahan bahar diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Karena suhu udara kompresi yang tinggi terjadilah pembakaran yang menghasilkan tekanan eksplosif yang mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB. Kedua katup masih dalam keadaan tertutup. Gaya dorong ke bawah diteruskan oleh batang piston ke poros engkol untuk dirubah menjadi gerak rotasi.Langkah usaha ini berhenti ketika katup buang mulai membuka beberapa derajat sebelum torak mencapai TMB.
4. Langkah Buang
Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju exhaust manifold dan langsung menuju knalpot.
2.4.2 Proses Pembakaran dan Bahan Bakar
Proses pembakaran adalah suatu reaksi kimia cepat antara bahan bakar (hidrokarbon) dengan oksigen dari udara. Proses pembakaran ini tidak terjadi sekaligus tetapi memerlukan waktu dan terjadi dalam beberapa tahap.
Gambar 2.6 Grafik Tekanan vs Sudut Engkol (Arismunandar, 2002)
Pada gambar dapat dilihat tekanan udara akan naik selama langkah kompresi berlangsung. Beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai disemprotkan. Bahan bakar akan segera menguap dan bercampur dengan udara yang sudah bertemperatur tinggi. Oleh karena temperaturnya sudah melebihi temperatur penyalaan bahan bakar, bahan bakar akan terbakar sendiri dengan cepat. Waktu yang diperlukan antara saat bahan bakar mulai disemprotkan dengan saat mulai terjadinya pembakaran dinamai periode persiapan pembakaran (1). Sesudah melampaui periode persiapan pembakaran, bahan bakar akan terbakar dengan cepat, hal tersebut dapat dilihat pada grafik sebagai garis lurus yang menanjak, karena proses pembakaran tersebut terjadi dalam suatu proses
pengecilan volume (selama itu torak masih bergerak menuju TMA). Sampai torak bergerak kembali beberapa derajat sudut engkol sesudah TMA, tekanannya masih bertambah besar tetapi laju kenaikan tekanannya berkurang. Hal ini disebabkan karena kenaikan tekanan yang seharusnya terjadi dikompensasi oleh bertambah besarnya volume ruang bakar sebagai akibat bergeraknya torak dari TMA ke TMB.
Periode pembakaran. Ketika terjadi kenaikan tekanan yang berlangsung dengan cepat (garis tekanan yang curam dan lurus, garis BC pada grafik) dinamai periode pembakaran cepat (2). Periode pembakaran ketika masih terjadi kenaikan tekanan sampai melewati tekanan yang maksimum dalam tahap berikutnya (garis CD), dinamai periode pembakaran terkendali (3). Dalam hal terakhir ini jumlah bahan bakar yang masuk ke dalam silinder sudah mulai berkurang, bahkan mungkin sudah dihentikan. Selanjutnya dalam periode pembakaran lanjutan (4) terjadi proses penyempurnaan pembakaran dan pembakaran dari bahan bakar yang belum sempat terbakar. Laju kenaikan tekanan yang terlalu tinggi tidaklah dikehendaki karena dapat menyebabkan beberapa kerusakan. Maka haruslah diusahakan agar periode persiapan pembakaran terjadi sesingkat-singkatnya sehingga belum terlalu banyak bahan bakar yang siap untuk terbakar selama waktu persiapan pembakaran. Karena itu segenap usaha haruslah ditujukan untuk mempersingkat periode persiapan pembakaran, antara lain dengan cara sebagai berikut :
1. Menggunakan perbandingan kompresi yang tinggi 2. Memperbesar tekanan dan temperatur udara masuk
3. Memperbesar volume silinder sedemikian rupa sehingga dapat diperoleh perbandingan luas dinding terhadap volume yang sekecil-kecilnya untuk mengurangi kerugian panas
4. Menyemprotkan bahan bakar pada saat yang tepat dan mengatur pemasukan jumlah bahan bakar yang sesuai dengan kondisi pembakaran
5. Menggunakan jenis bahan bakar yang sebaik-baiknya
6. Mengusahakan adanya gerakan udara yang turbulen untuk menyempurnakan proses pencampuran bahan bakar udara
7. Menggunakan jumlah udara untuk memperbesar kemungkinan bertemunya bahan bakar dengan oksigen dari udara.
Hal tersebut terakhir merupakan persyaratan mutlak bagi motor Diesel karena proses pencampuran bahan bakar-udara hanya terjadi dalam waktu yang singkat. Jadi, bahan bakar yang sebaiknya digunakan pada motor Diesel adalah jenis bahan bakar yang dapat segera terbakar (sendiri), yaitu yang dapat memberikan periode persiapan pembakaran yang pendek. Sebagai bahan bakar standar dipergunakan bahan bakar hidrokarbon rantai lurus, yaitu hexadecane atau cetane (C16H34) dan alpha-methylnaphtalene.
Gambar 2.8 Alpha-methylnaphtalene (de Lasa, Hugo, 2014)
C16H34 adalah bahan bakar dengan periode persiapan pembakaran yang pendek, kepadanya diberikan angka 100 (bilangan setana = 100). Sedangkan alpha-methylnaphtalene mempunyai periode pembakaran yang panjang, jadi tidak baik dipergunakan sebagai bahan bakar motor Diesel, kepadanya diberikan angka 0 (bilangan setana = 0).
Bahan bakar dengan bilangan setana yang lebih tinggi menunjukkan kualitas bahan bakar yang lebih baik untuk motor diesel. Bahan bakar motor Diesel komersial yang diperdagangkan mempunyai bilangan setana antara 35-55. Pada umumnya boleh dikatakan bahan bakar hidrokarbon dengan struktur atom rantai lurus mempunyai bilangan setana lebih tinggi daripada bahan bakar dengan struktur atom yang rumit. Motor Diesel kecepatan tinggi sebaiknya menggunakan bahan bakar dengan bilangan setana yang tinggi.
yang baik supaya tidak merusak pompa tekanan tinggi; bulk modulus yang tinggi untuk memudahkan penyemprotan, dan titik didih yang tinggi supaya tidak mudah menguap. Selain itu diusahakan agar kadar belerang dan aromatiknya rendah serta adanya aditif untuk meningkatkan mutu bahan bakar.
2.5 Performansi Mesin Diesel a. Nilai Kalor Bahan Bakar
Reaksi kimia antara bahan bakar dengan oksigen dari udara menghasilkan panas.Besarnya panas yang ditimbulkan jika satu satuan bahan bakar dibakar sempurna disebut nilai kalor bahan bakar (Calorific Value, CV). Bedasarkan asumsi ikut tidaknya panas laten pengembunan uap air dihitung sebagai bagian dari nilai kalor suatu bahan bakar, maka nilai kalor bahan bakar dapat dibedakan menjadi nilai kalor atas dan nili kalor bawah.
Nilai kalor atas (High Heating Value, HHV), merupakan nilai kalor yang diperoleh secara eksperimen dengan menggunakan kalorimeter dimana hasil pembakaran bahan bakar didinginkan sampai suhu kamar sehingga sebagian besar uap air yang terbentuk dari pembakaran hidrogen mengembun dan melepaskan panas latennya. Secara teoritis, besarnya nilai kalor atas (HHV) dapat dihitung bila diketahui komposisi bahan bakarnya dengan menggunakan persamaan :
HHV = (T2 - T1 - Tkp) x Cv ... (2.1) Dimana:
HHV = High Heating Value (Nilai Kalor Atas) T2 = Suhu air setelah penyalaan (oC)
T1 = Suhu air sebelum penyalaan (oC)
Tkp = Kenaikan temperatur akibat kawat penyala (0,05oC) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529,6 kj/kgoC)
Nilai kalor bawah (low Heating Value, LHV), merupakan nilai kalor bahan bakar tanpa panas laten yang berasal dari pengembunan uap air. Umumnya kandungan hidrogen dalam bahan bakar cair berkisar 15 % yang berarti setiap satu satuan bahan bakar, 0,15 bagian merupakan hidrogen. Pada proses pembakaran sempurna, air yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar adalah setengah dari jumlah mol hidrogennya.
Selain berasal dari pembakaran hidrogen, uap air yang terbentuk pada proses pembakaran dapat pula berasal dari kandungan air yang memang sudah ada didalam bahan bakar (moisture). Panas laten pengkondensasian uap air pada tekanan parsial 20 kN/m2 (tekanan yang umum timbul pada gas buang) adalah sebesar 2400 kJ/kg, sehingga besarnya nilai kalor bawah (LHV) dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut :
LHV = HHV – 3240 kj/kgoC ... (2.2)
b. Daya Poros
Daya mesin adalah besarnya kerja mesin selama waktu tertentu. Pada motor bakar daya yang berguna adalah daya poros, dikarenakan poros tersebut