BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.2 Saran
1. Melakukan pengujian dengan memperhitungkan lama waktu pemberian medan magnet agar mendapat data yang lebih optimal.
2. Melakukan pengujian pemberian induksi medan magnet pada aliran bahan bakar terhadap jarak sebelum bahan bakar di injeksikan, untuk mengetahui jarak ukuran maksimal dan minimal yang akan terjadi pada unjuk kerja mesin.
85
[1] Hamdhani, Mirza. (2016). Studi Eksperimental Variasi
Kuat Medan Mgnet Induksi Pada Aliran Bahan
Bakar Terhadap Unjuk Kerja dan Emisi Mesin Sinjai 2 Silinder 650 CC (Study Kasus : Mapping Sumber Tegangan Induksi Magnet), Fakultas Teknologi Industri,
Jurusan Teknik Mesin. Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
[2] S. Permadi, Galih. (2016). Studi Eksperimental Variasi
Kuat Medan Mgnet Induksi Pada Aliran Bahan
Bakar Terhadap Unjuk Kerja dan Emisi Mesin Sinjai 2
Silinder 650 CC (Study Kasus : Sumber Tegangan
listrik dari alternator Mesin), Fakultas Teknologi
Industri, Jurusan Teknik Mesin. Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
[3] Syarifudin. (2013). Kajian Variasi Kuat Medan Magnet
Pada Aliran Bahan Bakar Terhadap Unjuk Kerja
dan Emisi Mesin SINJAI 3 Silinder 650 CC, Fakultas
Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, Intitut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
[4] http://belajar.kemdiknas.go.id/file_storage/materi_pokok/M
P_194/zip/MP_194.html.
[5] Chalid, M, saksono, N, Adiwar & Darsono, N. (2005). Studi
Pengaruh Magnetisasi Dipol Terhadap Karakterisitik Kerosin, Makara Teknologi, Vol.8 no1
[6] Prasetya, A, B. (2007). Pengaruh Penambahan Single
Medan Magnet Arah Radial Terhadap Bahan Bakar
Terhadap Unjuk Kerja Motor Bensin 4 langkah,
Fakultas Teknologi Industri, Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Sepuluh November, Surabaya.
[7] Marcott,C., 1986, “Material Characterization Hand Book vol. 10: Infrared Spektroskopy”, ASM International,
[8] Pudjanarsa, Astu. Nursuhud, Djati. 2008. Mesin Konversi
Energi. Yogyakarta: Penerbit Andi.
[9] Sungkono Kawano, D. 2014. Pencemaran Udara. Surabaya: ITS Press.
[10] Ferdi Yuda. 2012. Pengaruh Kuat Medan Magnet Pada
Saluran Bahan Bakar Dengan Variasi Tegangan
Listrik Terhadap Unjuk Kerja Motor Bensin Empat
Langkah. Jurusan Teknik Mesin. Universitas
Jember.
[12] Nelson Saksono. 2005. Magnetizing Kerosene For
Increasing Combustion Efficiency, Faculty of
Engineering, University of Indonesia, Depok, Indonesia.
[13] Ali S. Faris. 2012. Effects of Magnetic Field on Fuel
Consumption and Exhaust Emissions in Two-Stroke Engine, Department of Physics, College of Education,
Aliraqia University, Baghdad, Iraq
[14] Setyawan, T, R. (2005). Studi Pengaruh Medan Magnet
Pada Aliran bahan bakar Terhadap Unjuk Kerja Mesin Bensin, FTI, UK Petra, Surabaya.
87
LAMPIRAN A1
PENGAMBILAN DATA DAN HASIL PENGOLAHAN DATA
rpm rps Konsumsi laju bahan bakar (kg/s) pitot static (mm) laju massa udara (kg/s) bb 15 ml (s) head exhaust pendingin CO (%) CO2 (%) HC (ppm)
2000 33.33333 18.51 0.000606969 67 256 72 1.538 8.02 85 1.4 0.008246365 2500 41.66667 14.26 0.000787868 70 283 74 1.516 8.11 72 2.3 0.010569696 3000 50 12.4 0.000906048 72 310 72 1.708 8.77 64 3.5 0.013038649 3500 58.33333 9.97 0.001126881 74 321 68 1.982 8.43 53 5.3 0.016044881 4000 66.66667 9.24 0.001215909 78 330 84 2.13 8.22 54 6.8 0.018174104 4500 75 7.99 0.001406133 76 365 80 2.329 7.65 56 7.8 0.019464617 5000 83.33333 7.27 0.001545392 79 367 79 2.951 6.14 60 9 0.020908352 PENGUJIAN STANDAR
rpm torsi (N.m) daya (kW) bmep (bar) bsfc (kg/kW.h) eff. Thermal eff. Volumetris afr 2000 29.5281 6.1812156 5.7655215 0.353504761 23.68311252 65.32975498 13.58613 2500 33.30495 8.71479525 6.50297192 0.325460932 25.72380337 66.98860231 13.41556 3000 37.42515 11.7514971 7.3074633 0.277562439 30.1629178 68.86360824 14.39068 3500 38.11185 13.9616411 7.44154519 0.290565435 28.81310714 72.63516002 14.23831 4000 39.1419 16.3874088 7.64266803 0.26711195 31.34301183 71.98988374 14.94693 4500 35.36505 16.6569386 6.90521761 0.303902039 27.54865692 68.53490179 13.84266 5000 30.55815 15.9920985 5.96664434 0.347885006 24.06569092 66.25646446 13.52948 rata-rata 34.77645 12.8065136 6.79029027 0.309427509 27.33432864 68.65691079 13.99282
unjuk kerja pengujian standar
rpm rps Konsumsi laju bahan bakar (kg/s) pitot static (mm) laju massa udara (kg/s) bb 15 ml (s) head exhaust pendingin CO (%) CO2 (%) HC (ppm)
2000 33.33333 18.39 0.00061093 69 252 74 1.438 7.02 75 1.4 0.008246365 2500 41.66667 15.03 0.000747505 72 276 76 1.416 7.11 62 2.3 0.010569696 3000 50 12.24 0.000917892 74 308 74 1.608 7.77 54 3.5 0.013038649 3500 58.33333 10.65 0.00105493 76 317 68 1.882 7.43 43 5.4 0.01619554 4000 66.66667 8.41 0.00133591 80 325 86 2.03 7.22 44 6.9 0.01830725 4500 75 8.88 0.001265203 78 351 82 2.229 6.65 46 7.8 0.019464617 5000 83.33333 7.45 0.001508054 80 352 80 2.851 5.14 50 9 0.020908352 PENGUJIAN 10 V
emisi gas buang temperatur
89 rpm torsi (N.m) daya (kW) bmep (bar) bsfc (kg/kW.h) eff. Thermal eff. Volumetris afr 2000 30.9015 6.468714 6.03368529 0.339997637 24.62397418 65.32975498 13.49806 2500 30.55815 7.99604925 5.96664434 0.336543445 24.87670801 66.98860231 14.13997 3000 39.48525 12.3983685 7.70970898 0.266519886 31.41263917 68.86360824 14.20499 3500 41.202 15.093666 8.04491372 0.251611933 33.27383134 73.31719526 15.35225 4000 39.48525 16.531158 7.70970898 0.290921826 28.77780995 72.51728921 13.70396 4500 36.05175 16.9803743 7.03929951 0.268234944 31.21179109 68.53490179 15.38458 5000 32.2749 16.890531 6.30184908 0.321422298 26.04702 66.25646446 13.86446 rata-rata 35.7084 13.194123 6.97225856 0.296464567 28.60339625 68.82968804 14.30689
rpm rps Konsumsi laju bahan bakar (kg/s) pitot static (mm) laju massa udara (kg/s) bb 15 ml (s) head exhaust pendingin CO (%) CO2 (%) HC (ppm)
2000 33.33333 18.86 0.000595705 70 250 74 1.338 5.82 65 1.4 0.008246365 2500 41.66667 14.57 0.000771105 73 282 79 1.316 5.9 52 2.3 0.010569696 3000 50 12.73 0.000882561 76 308 76 1.508 6.57 44 3.5 0.013038649 3500 58.33333 10.42 0.001078215 78 310 70 1.782 6.23 33 5.5 0.016344811 4000 66.66667 9.27 0.001211974 82 315 88 1.93 6.02 34 6.9 0.01830725 4500 75 8.26 0.001360169 80 358 84 2.029 5.45 36 7.8 0.019464617 5000 83.33333 7.9 0.001422152 85 360 83 2.651 4.04 40 9.1 0.021024189 PENGUJIAN 15 V
temperatur emisi gas buang
rpm torsi (N.m) daya (kW) bmep (bar) bsfc (kg/kW.h) eff. Thermal eff. Volumetris afr 2000 30.2148 6.3249648 5.8996034 0.33905939 24.69211375 65.32975498 13.84303 2500 33.99165 8.89448175 6.63705382 0.312101156 26.82493435 66.98860231 13.70721 3000 37.7685 11.859309 7.37450424 0.2679093 31.24972906 68.86360824 14.77365 3500 40.17195 14.7163244 7.84379088 0.263759741 31.74136052 73.99294407 15.15914 4000 40.85865 17.1061548 7.97787277 0.25506064 32.82393165 72.51728921 15.10531 4500 36.05175 16.9803743 7.03929951 0.288368801 29.03258946 68.53490179 14.31043 5000 31.5882 16.531158 6.16776719 0.309702855 27.03266333 66.62353909 14.78336 rata-rata 35.8065 13.2018239 6.99141311 0.290851698 29.0567603 68.97866281 14.52602
91
rpm rps Konsumsi laju bahan bakar (kg/s) pitot static (mm) laju massa udara (kg/s) bb 15 ml (s) head exhaust pendingin CO (%) CO2 (%) HC (ppm)
2000 33.33333 19.11 0.000587912 74 250 76 1.238 5.32 60 1.4 0.008246365 2500 41.66667 15.2 0.000739145 77 274 80 1.216 5.2 48 2.4 0.010797027 3000 50 12.02 0.000934692 79 296 78 1.408 6.27 40 3.6 0.013223603 3500 58.33333 10.76 0.001044145 80 305 72 1.682 5.76 30 5.3 0.016044881 4000 66.66667 9.4 0.001195213 85 321 90 1.83 5.78 31 6.8 0.018174104 4500 75 8.51 0.001320212 82 349 85 1.929 5.05 32 7.8 0.019464617 5000 83.33333 8 0.001404375 86 350 83 2.551 3.96 36 9 0.020908352 PENGUJIAN 20 V
temperatur emisi gas buang
rpm torsi (N.m) daya (kW) bmep (bar) bsfc (kg/kW.h) eff. Thermal eff. Volumetris afr 2000 30.9015 6.468714 6.03368529 0.327187678 25.58804495 65.32975498 14.02653 2500 33.6483 8.8046385 6.57001287 0.302218093 27.70215692 68.42938225 14.60746 3000 38.79855 12.1827447 7.57562709 0.276201458 30.31154538 69.8404458 14.14755 3500 42.23205 15.4710077 8.24603656 0.242965553 34.45794233 72.63516002 15.36653 4000 39.8286 16.6749072 7.77674993 0.258038375 32.44514705 71.98988374 15.20575 4500 35.7084 16.8186564 6.97225856 0.282588653 29.62643027 68.53490179 14.74356 5000 31.5882 16.531158 6.16776719 0.30583157 27.37484895 66.25646446 14.88801 rata-rata 36.1008 13.2788324 7.04887678 0.285004483 29.64373084 69.00228472 14.7122
rpm rps Konsumsi laju bahan bakar (kg/s) pitot static (mm) laju massa udara (kg/s) bb 15 ml (s) head exhaust pendingin CO (%) CO2 (%) HC (ppm)
2000 33.33333 19.41 0.000578825 75 247 78 1.138 4.32 58 1.4 0.008246365 2500 41.66667 15.44 0.000727655 78 273 80 1.116 4.98 46 2.4 0.010797027 3000 50 12.52 0.000897364 80 284 79 1.308 5.97 38 3.6 0.013223603 3500 58.33333 10.76 0.001044145 82 302 73 1.582 5.16 28 5.3 0.016044881 4000 66.66667 9.4 0.001195213 86 323 91 1.73 5.18 29 6.8 0.018174104 4500 75 8.51 0.001320212 88 346 86 1.829 4.9 32 7.9 0.019588993 5000 83.33333 8 0.001404375 89 350 84 2.451 3.96 34 9.1 0.021024189
temperatur emisi gas buang PENGUJIAN 25 V
rpm torsi (N.m) daya (kW) bmep (bar) bsfc (kg/kW.h) eff. Thermal eff. Volumetris afr 2000 30.9015 6.468714 6.03368529 0.322130682 25.9897411 65.32975498 14.24672 2500 33.6483 8.8046385 6.57001287 0.297520402 28.1395594 68.42938225 14.8381 3000 39.48525 12.3983685 7.70970898 0.260559378 32.13122895 69.8404458 14.73605 3500 42.91875 15.7225688 8.38011846 0.239078104 35.01823408 72.63516002 15.36653 4000 40.5153 16.9624056 7.91083183 0.253664843 33.00454614 71.98988374 15.20575 4500 36.73845 17.30381 7.1733814 0.274665607 30.48103884 68.97282894 14.83777 5000 31.5882 16.531158 6.16776719 0.30583157 27.37484895 66.62353909 14.9705 rata-rata 36.54225 13.4559519 7.13507229 0.279064369 30.30559964 69.11728497 14.88592
93
LAMPIRAN A2 DATA FTIR
STANDART
15 VOLT
95 25 VOLT
LAMPIRAN A3
ṁ BAHAN BAKAR FUNGSI PUTARAN MESIN
ṁ UDARA FUNGSI PUTARAN MESIN 0,0004 0,0006 0,0008 0,001 0,0012 0,0014 0,0016 1500 2500 3500 4500 5500 m do t bb ( kg /s ) Putaran Mesin (Rpm) standart 10V 15V 20V 25V 0,007 0,009 0,011 0,013 0,015 0,017 0,019 0,021 0,023 1500 2500 3500 4500 5500
md
ot
u
d
ar
a
(k
g
/s)
Putaran Mesin (Rpm) standart 10V 15V 20V 25VPenulis dilahirkan di Sidoarjo, 12 Juli 1993, merupakan anak kedua dari dua bersaudara. Penulis telah menempuh pendidikan formal di SDN Percobaan Surabaya, SMPN 3 Sidoarjo dan SMAN 1 Waru Sidoarjo. Setelah lulus dari SMAN tahun 2011, Penulis melanjutkan pendidikannya di D3 Teknik Mesin FTI-ITS. Penulis banyak mengikuti beberapa pelatihan misalnya LKMM Pra-TD FTI-ITS, LKMM TD HMDM 2012 FTI-ITS, PMB HMDM 2012 FTI-ITS dan lain-lain. Selain pelatihan, penulis juga aktif dalam pengurus himpunan tahun kepengurusan bidang minat bakat tahun 2013-2014. Penulis mengerjakan tugas akhir ini selama kurang lebih 4 bulan pada semester akhir pendidikan di Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS. Penulis berharap tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak orang untuk kedepannya.
TUGAS AKHIR - TM 141585
PENGARUH PEMBERIAN INDUKSI MEDAN
MAGNET PADA ALIRAN BAHAN BAKAR
TERHADAP PENYERAPAN RADIASI INFRA
MERAH MOLEKUL HIDROKARBON DAN UNJUK
KERJA MESIN SINJAI 650 CC 2 SILINDER
(Studi Kasus: Mapping Sumber Tegangan
Induksi Magnet)
AFIF ALFALAH NRP 2114 105 026 Dosen Pembimbing
Dr. Bambang Sudarmanta, ST., MT. JURUSAN TEKNIK MESIN
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017
TUGAS AKHIR – TM 141585
PENGARUH PEMBERIAN INDUKSI MEDAN
MAGNET PADA ALIRAN BAHAN BAKAR
TERHADAP PENYERAPAN RADIASI INFRA
MERAH MOLEKUL HIDROKARBON DAN UNJUK
KERJA MESIN SINJAI 650 CC 2 SILINDER
(Studi Kasus: Mapping Sumber Tegangan
Induksi Magnet)
AFIF ALFALAH NRP 2114 105 026 Dosen Pembimbing:
Dr. Bambang Sudarmanta, ST., MT. JURUSAN TEKNIK MESIN
Fakultas Teknologi Industri
Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2017
FINAL PROJECT – TM 141585
THE EFFECT OF GIVING INDUCED MAGNETIC
FIELD ON THE FUEL FLOW TOWARDS THE
RADIATION INFRARED TRANSMITTANCE
MOLECULAR HYDROCARBONS AND
PERFORMANCE SINJAI 650 CC 2 CYLINDER
ENGINE
(Case Study: Mapping Voltage Source
Induction Magnet)
AFIF ALFALAH NRP 2114 105 026 Advisory Lecture :
Dr. Bambang Sudarmanta, ST., MT. MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT Faculty of Industrial Technology
Sepuluh Nopember Institute of Technology Surabaya 2017
i
PENYERAPAN RADIASI INFRA MERAH MOLEKUL HIDROKARBON DAN UNJUK KERJA MESIN SINJAI 650
CC 2 SILINDER
(Studi Kasus: Mapping Sumber Tegangan Induksi Magnet)
Nama Mahasiswa : Afif Alfalah
NRP : 2114105026
Jurusan : Teknik Mesin FTI-ITS
Dosen Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta ST., MT
Abstrak
Molekul bahan bakar pada umumnya tersusun secara bergerombol (clustering) sehingga pada proses pencampuran dengan udara menyebabkan udara tidak bisa menjangkau bahan bakar yang ada dibagian dalam gerombol tersebut. Hal ini mengakibatkan ketidaksempurnaan pembakaran yang dapat diukur pada kandungan gas buang. Pemberian medan magnet dapat merubah molekul bahan bakar menjadi lebih teratur dan pembakaran menjadi lebih baik.
Magnet terdiri dari besi karbon dengan diameter luar 2cm, 3cm dan 4,5cm yang dililit oleh kawat tembaga dengan diameter 3mm kemudian dialiri oleh listrik dengan arus DC. Instrumen medan magnet memiliki variasi tegangan yaitu 10V, 15V, 20V, dan 25V. Pengujian instrumen hanya menggunakan instrumen dengan diameter luar 2cm karena memiliki nilai gauss yang paling tinggi. Variasi tegangan ini berdasarkan besarnya tegangan output alternator. Kemudian melakukan pengujian spektroskopi fourier transform infrared (FTIR) terhadap resonansi partikel bahan bakar. Spektroskopi FTIR akan mengetahui gugus fungsional senyawa bahan bakar dan mempelajari reaksi yang terjadi melaui radiasi infra merah yang divisualkan sebagai fungsi frekuensi
(atau panjang gelombang) radiasi. Terakhir melakukan pengujian unjuk kerja dan emisi gas buang mesin dengan kondisi full open throttle pada putaran mesin 5000 rpm hingga 2000 rpm dengan menggunakan waterbrake dynamometer. Data pengujian unjuk kerja diantaranya torsi, daya, tekanan efektif rata-rata, konsumsi bahan bakar spesifik, efisiensi thermal, efisiensi volumetris dan emisi gas buang.
Kebutuhan kuat medan magnet yang meningkat seiring dengan kenaikan beban dan putaran mesin memerlukan adanya pemetaan tentang kebutuhan kuat medan magnet untuk setiap variasi tegangan dengan putaran yang bervariasi. Pengujian FTIR bahan bakar setelah dipengaruhi induksi magnet menunjukkan perubahan intensitas transmittance pada panjang gelombang. Kenaikan perubahan intensitas transmittance pada 25 V yaitu 19.86%. Pada unjuk kerja terhadap pada variasi tegangan 25 V, yakni menaikkan persentase torsi = 4.58%, daya = 4.46%, bmep = 4.58%, efficiency thermal = 9.81%, dan menurunkan bsfc = 10.75%. Emisi gas buang menunjukkan perbaikan kualitas pada 25 V. Secara rata-rata menurunkan CO = 26.9%, HC = 67.54% dan untuk CO2 menaikkan sebesar 60.54%.
Kata kunci: Induksi Medan Magnet, FTIR, Unjuk Kerja SINJAI 650 CC
iii
INFRARED TRANSMITTANCE MOLECULAR HYDROCARBONS AND PERFORMANCE SINJAI 650 CC
2 CYLINDER ENGINE
(Case Study: Mapping Voltage Source Induction Magnet)
Student Name : Afif Alfalah
NRP : 2114105026
Department : Teknik Mesin FTI-ITS
Advisor : Dr. Bambang Sudarmanta ST., MT
Abstract
Fuel molecules are generally arranged in clusters (clustering) so that the process of mixing with the air causes the air cannot reach the fuel contained in the section of the clump. This resulted in the burning of imperfections that can be measured in the flue gas content. Giving the magnetic field may change the fuel molecules become more organized and better combustion.
Magnet consists of carbon steel with an outside diameter of 2cm, 3cm and 4,5cm ridden by copper wire with a diameter of 3mm and then fed by electricity with DC current. Instrument magnetic field has a voltage variation is 10V, 15V, 20V, and 25V. Testing instrument only use the instrument with an outer diameter of 2cm because it has the highest gauss. This voltage variation is based on the magnitude of the output voltage of the alternator. Then test Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) to the fuel particle resonance. FTIR spectroscopy will know the functional group of compounds of fuel and study the reactions that take place through infrared radiation visualized as a function of frequency (or wavelength) radiation. Recently tested the performance and exhaust emissions of the engine with full open throttle condition at engine speed of 5000 rpm to 2000 rpm using a dynamometer
waterbrake. Performance test data including torque, power, average effective pressure, specific fuel consumption, thermal efficiency, volumetric efficiency and exhaust emissions.
Needs magnetic field strength increases with the increase in load and engine rotation requires the mapping of the magnetic field strength requirements for each variation of voltage with varying rotation. FTIR testing of fuel after showing changes influenced by magnetic induction intensity at a wavelength transmittance. The increase in transmittance intensity changes at 25 V i.e. 19.86%. On the performance against the voltage variation 25 V, namely to raise the percentage of torque = 4:58%, power = 4:46%, BMEP = 4:58% = 9.81% thermal efficiency, and lower bsfc = 10.75%. Exhaust emissions show improvements in the quality of 25 V. On the average lowers CO = 26.9%, HC = 67.54% and for the CO2 increase by 60.54%.
Keywords: Induced Magnetic Field, FTIR, Performance of SINJAI 650 CC
v
Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT. Karena atas rahmat dan hidayah-Nya, proposal tugas akhir yang berjudul “ PENGARUH
PEMBERIAN INDUKSI MEDAN MAGNET PADA ALIRAN BAHAN BAKAR TERHADAP PENYERAPAN RADIASI INFRA MERAH MOLEKUL HIDROKARBON DAN UNJUK KERJA MESIN SINJAI 650 CC 2 SILINDER (Studi Kasus: Mapping Sumber Tegangan Induksi Magnet)” ini dapat
disusun dan diselesaikan dengan baik dan lancar.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi oleh setiap mahasiswa Program Studi S1 Teknik Mesin ITS Surabaya, sesuai dengan kurikulum yang telah ditetapkan. Selain itu Tugas Akhir ini juga merupakan suatu bukti yang diberikan almamater dan masyarakat.
Banyak dorongan dan bantuan yang penulis dapatkan selama penyusunan Tugas Akhir ini sampai terselesaikannya laporan. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :
1. Allah SWT dan junjungan besar Nabi Muhammad SAW. 2. Ayah, Mama, dan Mbak, yang telah memberikan semangat
dengan cinta dan kasih sayangnya yang tiada batas,serta doa dan restunya.
3. Dr. Bambang Sudarmanta ST., MT. Selaku Dosen Pembimbing yang telah dengan sangat sabar, tidak bosan-bosannya membantu dan memberikan ide serta ilmu hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini.
4. Dosen tim penguji yang telah memberikan kritik dan saran dalam penyempurnaan dan pengembangan Tugas Akhir ini. 5. Seluruh dosen dan staf pengajar Jurusan Teknik Mesin
FTI-ITS, yang telah memberikan ilmunya dan membantu semua selama menimba ilmu di bangku kuliah.
6. Didin Merlinnovi yang bersedia membantu dan mendoakan penulis sehingga dapat terselesaikannya Tugas Akhir ini.
7. Seluruh teman-teman, khususnya Anang, Fikri, Satrio, Rizal, Hasfi, Mas Ucay, Mas Mirza, Lukman, Sapto, dan teman-teman lain yang tidak bisa saya sebutkan seluruhnya yang telah memberikan bantuan dalam proses penyelesaian tugas akhir ini.
Semoga segala keikhlasan dan kebaikan yang telah diberikan mendapatkan balasan yang terbaik dari Tuhan Yang Maha Esa, Amin.
Karena keterbatasan waktu dan kemampuan penulis, sebagai manusia biasa penulis menyadari dalam penulisan ini masih terdapat beberapa kesalahan dan kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharap kritik dan saran membangun sebagai masukan untuk penulis dan kesempurnaan Tugas Akhir ini. Semoga dengan penulisan tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukan, mahasiswa mesin pada khususnya.
Surabaya, Januari 2017
vii HALAMAN JUDUL LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK ... i ABSTRACT ... iii KATA PENGANTAR ... v DAFTAR ISI ... vii DAFTAR GAMBAR ... xi DAFTAR TABEL ... xiii BAB I PENDAHULUAN... ....1 1.1 Latar Belakang... .1 1.2 Rumusan Masalah. ... ...5 1.3 Tujuan Penelitian... .. ....6 1.4 Batasan Masalah... ... ...6 1.5 Manfaat Penelitian... ... ...7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... ... ...9 2.1 Induksi Elektromagnet... ... ...9
2.1.1 Besar medan Magnet Berdasarkan Jumlah Lilitan... ... ...9 2.1.2 Penentuan Magnet Optimal... ... ...10 2.1.3 Pengaruh Magnet Terhadap Unsur
Hidrokarbon... ...10 2.1.4 Fourier Transform-InfraRed Spectroscopy
(FT-IR)... ... ...13 2.2 Komposisi Senyawa Bahan Bakar Bensin...16 2.3 Parameter Unjuk Kerja ... ...16
2.3.1 Torsi... ... ...17 2.3.2 Daya (brake horse power)... ... ...17 2.3.3 Tekanan efektif rata-rata (BMEP)... ...18 2.3.4 Konsumsi bahan bakar spesifik (specific
fuel consumtion)... ... ...29
2.3.5 Efisiensi Termal... ... ...20 2.3.6 Effisiensi Volumetris (volumetric
2.3.7 Rasio Udara Bahan Bakar (Air-Fuel
Ratio/AFR) ... 21
2.4 Pitot Tube with Static Wall Pressure Tap dan Incined Manometer.... ... ...22 2.5 Polusi Udara ... 24 2.6 Penelitian Terdahulu ... 26 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... ... ...29 3.1 Pengujian Kuat Medan Magnet... ... ...29 3.1.1 Peralatan Uji Kuat Medan Magnet ... 30 3.1.2 Flowchart Pengujian Kuat Medan Magnet 32 3.2 Perancangan, Optimasi dan Pengukuran Magnet ... 33 3.3 Pengujian Fourier Trnasform InfraRed (FTIR).... . ...34
3.3.1 Peralatan Pengujian Fourier Trnasform
InfraRed (FTIR)... 34
3.3.2 Mengoperasikan NICOLET iS10 ... 35 3.3.3 Cara membaca grafik Fourier Trnasform
InfraRed (FTIR)... 35
3.3.4 Flowchart Pengujian Fourier Trnasform
InfraRed (FTIR)... 38
3.4 Pengujian Unjuk Kerja... ... ...39 3.4.1 Peralatan yang Digunakan ... 39 3.4.2 Skema Instalasi Pengujian ... 42 3.4.3 Prosedur Pengujian ... 43 3.4.4 Rancangan Eksperimen ... 45 3.4.5 Flowchart Pengujian Eksperimental ... 46 BAB IV ANALISA DATA DAN PERHITUNGAN... ... ...49 4.1 Data Hasil Pengukuran Gauss... ...49 4.2 Analisa pengaruh medan magnet pada ikatan
hidrokarbon dengan pengujian FTIR ... 50 4.2.1 Analisa Untuk Sampel Pertalite tanpa
pemberian medan magnet induksi ... 51 4.2.2 Analisa Untuk Sampel Instrumen Medan Magnet dengan Variasi Tegangan Pada Induksi Magnet Instrumen 1 ... 55 4.3 Data Hasil Pengukuran Unjuk Kerja ... 57
4.3.1 Torsi.... ... ...57 4.3.2 Daya Motor (BHP).... ... ...57 4.3.3 Tekanan Efektif Rata-Rata (BMEP).... ... ...57 4.3.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC).... .. ...58 4.3.5 Perhitungan Effisiensi Thermal.... ... ...58 4.3.6 Perhitungan Effisiensi Volumetris.... ... ...59 4.4 Analisa unjuk kerja.... ... ...59 4.4.1 Analisa Torsi (T).... ... ...57 4.4.2 Analisa Daya Efektif (Ne).... ... ...57 4.4.3 AnalisaTekanan Efektif Rata-Rata
(BMEP).... ... ...63 4.4.4 Analisa Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC).... ... ...65 4.4.5 Analisa Effisiensi Thermal.... ... ...66 4.4.6 Analisa Effisiensi Volumetris.... ... ...68 4.4.7 Analisa Air Fuel Ratio.... ... ...69 4.5 Analisa Emisi Gas Buang... ... ...71 4.5.1 Analisa Emisi Karbon Monoksida (CO).... . ...71 4.5.2 Analisa Emisi Hidro Karbon (HC).... ... ...73 4.5.3 Analisa Emisi CO2.... ... ...63 4.6 Analisa Kondisi Operasional Mesin... ... 75 4.6.1 Temperatur Cylinder Head.... ... ...75 4.6.2 Temperatur Exhaust.... ... ...76 4.6.3 Temperatur Coolant.... ... ...78 4.7 Analisa Laju Aliran Udara dan Laju Aliran Bahan
Bakar... ... ...79 4.7.1 Laju Aliran Udara Terhadap Intensitas Medan Magnet.... ... ...79 4.7.2 Laju Aliran Bahan Bakar Terhadap Intensitas Medan Magnet... ... ...80 4.8 Analisa Keunggulan Penggunaan Induksi Medan
Magnet Dengan Variasi Besar Tegangan... 81 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN. ... 83 5.1 Kesimpulan... ... .83 5.2 Saran... ... ...84
DAFTAR PUSTAKA... ... ...85 LAMPIRAN... ... ...87 BIOGRAFI PENULIS
xi
Gambar 2.1 Medan magnet sekitar kumparan ... ...9 Gambar 2.2 Ilustrasi molekul hidrokarbon yang sulit bereaksi
dangan oksigen ... 11 Gambar 2.3 Ilustrasi bensin melewati medan magnet.... ... ..11 Gambar 2.4 Animasi molekul yang termagnetisasi bereaksi
dengan oksigen ... 12 Gambar 2.5 Grafik tampilan hasil uji FTIR berbasis
transmittance... 15 Gambar 2.6 Mekanisme Terbentuknya Polutan HC, CO dan NOx
pada SIE ... 24 Gambar 2.7 Emisi Gas Buang Versus AFR pada SIE ... 25 Gambar 2.8 Grafik Hubungan Udara Antara Gauss dan sfc ... 27 Gambar 3.1 Skema Pengujian dan Pengukuran Alat Kuat Medan
Magnet ... 31 Gambar 3.2 Flowchart Pengujian Kuat Medan Magnet ... 32 Gambar 3.3 Sketsa Konstruksi Peralatan Medan Magnet (dalam
mm) ... 34 Gambar 3.4 Skema Pengujian FTIR ... 34 Gambar 3.5 Gugus fungsi FTIR ... 36 Gambar 3.6 Flowchart Pengujian Fourier Transform Infrared
(FTIR) ... 38 Gambar 3.7 Mesin Sinjai ... 40 Gambar 3.8 Skema Instalasi Pengujian ... 42 Gambar 3.9 Flowchart Pengujian Eksperimental ... 47 Gambar 4.1 Instrumen Medan Magnet dengan diameter luar besi
(a) 2cm, (b) 3cm,dan (c) 4,5cm ... 50 Gambar 4.2 Grafik hasil pengujian FTIR untuk sampel bensin
tanpa dimagnetisasi. ... 53 Gambar 4.3 Grafik hasil pengujian FTIR sampel pertalite
standart, 10V, 15V, 20V, 25V pada Instrumen 1 ... 55 Gambar 4.4 Grafik Torsi Fungsi Putaran mesin Induksi Medan
Gambar 4.5 Grafik Daya Fungsi Putaran mesin Induksi Medan Magnet ... 62 Gambar 4.6 Grafik Bmep Fungsi Putaran mesin Induksi Medan
Magnet ... 64 Gambar 4.7 Grafik Bsfc Fungsi Putaran mesin Induksi Medan
Magnet ... 65 Gambar 4.8 Grafik Eff Thermal Fungsi Putaran mesin Induksi
Medan Magnet ... 67 Gambar 4.9 Grafik Eff Volumetric Fungsi Putaran mesin Induksi
Medan Magnet ... 68 Gambar 4.10 Grafik AFR fungsi Putaran Mesin Induksi Medan
Magnet ... 70 Gambar 4.11 Grafik Kandungan % CO Terhadap Putaran
Mesin ... 71 Gambar 4.12 Grafik Kadar HC Terhadap Putaran Mesin ... 73 Gambar 4.13 Grafik Kandungan % CO2 Terhadap Putaran
Mesin ... 74 Gambar 4.14 Grafik Temperatur Operasional Pada Cylinder
Head ... 75 Gambar 4.15 Grafik Temperatur Operasional Pada Exhaust ... 76 Gambar 4.16 Grafik Temperatur Operasional Pada Coolant ... 78 Gambar 4.17 Grafik ṁ bahan bakar funsi gauss... 79 Gambar 4.18 Grafik ṁ udara fungsi gauss ... 80
xiii
Tabel 2.1 Serapan khas gugus fungsi... ... ...14 Tabel 2.2 Komposisi Senyawa Dalam Bahan Bakar ... 18 Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Besar Gauss ... ... ...49 Tabel 4.2 Hasil Presentase Transmittance Senyawa Alkana
Terhadap Setiap Tegangan ... ... ...56 Tabel 4.3 Hasil Presentase Transmittance Senyawa Aromatik
1
1.1 Latar Belakang
Pada umumnya molekul hidrokarbon dalam senyawa bensin akan melakukan aktifitas getaran (vibrasi) dalam arah intinya. Selain itu cenderung untuk saling tarik menarik satu dengan yang lain, membentuk molekul-molekul yang bergerombol (clustering). Penggumpalan ini akan terjadi, sehingga menyebabkan molekul molekul hidrokarbon tidak saling berpisah pada saat bereaksi dengan oksigen. Hal ini mengakibatkan ketidaksempurnaan pembakaran yang dapat diukur pada kandungan gas buang. Molekul penyusun utama bensin (hidrokarbon) bersifat diamagnetik, dimana memiliki momen spin elektron berpasangan sebagai akibat ikatan C-H. [1]. Unsur dominan dalam BBM adalah C (karbon) dan H (hidrogen), dimana pada saat pembakaran bereaksi dengan O2 (oksigen). Dalam reaksi yang sempurna, unsur C bereaksi dengan O2 membentuk CO2 dan unsur H bereaksi dengan O2 membentuk H2O. Unsur C dan H dalam BBM cenderung mempunyai ikatan yang kuat dan bergerombol, sehingga menyulitkan O2 untuk masuk dalam ikatan senyawanya.
Suatu medan magnet yang cukup kuat pada molekul hidrokarbon menyebabkan reaksi penolakan antar molekul hidrokarbon (de-clustering) sehingga terbentuk jarak optimal antar molekul hidrokarbon dengan oksigen. Pada molekul hidrokarbon yang terkena pengaruh kekuatan medan magnet dari luar, molekul-molekul hidrokarbon yang telah melewati frekuensi resonansi magnetik dan akan dipengaruhi oleh frekuensi tersebut. Ini dapat dilihat dari pengurangan interaksi antara molekul-molekul hidrokarbon yang lebih teratur dan lebih jarang. Hal ini disebabkan oleh getaran antar proton hidrogen dalam hidrokarbon akan mempengaruhi proton lainnya yang ada didaerah sekitarnya. Sehingga molekul hidrokarbon mudah untuk dipengaruhi dan lebih reaktif dalam proses pembakaran dan pembakaran tersebut menjadi lebih sempurna[1].
Pengujian pengaruh magnet terhadap molekul hidrokarbon (bensin) juga bisa dilakukan secara mikroskopik dengan melakukan analisa sampel yang telah dipengaruhi kuat medan magnet, diuji dengan metode penyerapan infra merah atau FTIR
(Fourier Transform-Infra Red). Spektroskopi FTIR (Fourier Transform-Infrared) merupakan spektroskopi inframerah yang
dilengkapi dengan transformasi Fourier untuk deteksi dan analisis hasil spektrum molekul hidrokarbon. Inti spektroskopi FTIR adalah interferometer Michelson yaitu alat untuk menganalisis frekuensi dalam sinyal gabungan. Spektrum inframerah tersebut dihasilkan dari pentrasmisian cahaya yang melewati sampel, pengukuran intensitas cahaya dengan detektor dan dibandingkan dengan intensitas tanpa sampel sebagai fungsi panjang gelombang. Spektrum inframerah yang diperoleh kemudian diplot sebagai intensitas fungsi energi, panjang gelombang (µm) atau bilangan gelombang (cm-1)[7].
Medan magnet adalah area atau wilayah dimana gaya magnet masih akan berpengaruh terhadap benda disekitarnya. Sehingga apabila kita mendekatkan benda logam tertentu pada daerah medan magnet, maka logam tersebut akan tertarik oleh magnet. Sedangkan apabila kita menempatkan logam tersebut di luar medan magnet, maka logam tersebut tidak akan tertarik oleh magnet. Medan magnet paling kuat berada pada kutub-kutub magnet. Magnet terdiri dari 2 jenis, yaitu magnet sementara dan magnet permanen[4]. Magnet sementara yaitu magnet yang hanya memiliki sifat-sifat magnetic dalam jangka waktu tertentu sebelum sifat kemagnetannya hilang atau dapat dengan sengaja dihilangkan namun magnet memiliki kelebihan yaitu kebutuhan induksi pada magnet sementara dapat diatur sesuai dengan kebutuhan medan magnet yang diinginkan. Sedangkan magnet permanen adalah magnet yang memiliki sifat kemagnetan dengan jangka waktu yang lama dan sulit untuk dihilangkan sifat kemagnetannya serta kebutuhan medan magnet pada magnet permanen yang tetap tidak dapat digunakan untuk mengatur kebutuhan induksi magnet yang diinginkan.
Kebutuhan medan magnet untuk bahan bakar di Internal
Combustion Engine (ICE) bervariasi sesuai dengan laju aliran
bahan bakar yang dipengaruhi oleh besar medan magnet. Perancangan menggunakan medan magnet yang mampu menghasilkan medan magnet paling besar. Sumber listrik didapat dari arus DC yang divariasikan berdasarkan besarnya listrik yang besarannya didasarkan dari alternator. Pada kondisi tertentu, penambahan medan magnet tidak memberikan pengaruh terhadap unjuk kerja dan konsentrasi bahan bakar. Seperti yang dijelaskan oleh Faris dengan penelitian "Effects of Magnetic Field on Fuel
Consumption and Exhaust Emissions in Two-Stroke Engine" yaitu
jumlah bahan bakar yang dikonsumsi dengan intensitas medan magnet selama tiga kecepatan mesin yang berbeda yaitu (3500, 4500, 5000) rpm[13]. Jumlah konsumsi bahan bakar dalam mesin untuk tiga kecepatan masing-masing (1350, 1560, 1775) ml. Pada setiap rpm tersebut kebutuhaan bahan bakar terhadap besar medan magnet semakin menurun, pada 4000 gauss keatas konsumsi bahan