BEBAN ( Watt )
PUTARAN ( RPM )
Tegangan ( Volt )
Arus (Ampere)
Daya ( Watt )
Volume BB (ml) volume BB rata-rata (ml) Daya rata-rata (Watt) Torsi ( N.m) ṁf (kg/jam) SFC (g/kW.h) 400 900
89,4 1,03 92,082 25,5
25,43 93,18 0,99 0,2502 2685,35
89,8 1,05 94,29 25,3 89,5 1,04 93,08 25,5 1000
113,4 1,18 133,81 32,5
32,56 134,71 1,29 0,3204 2378,41
113,1 1,19 134,59 32,6 113,3 1,19 134,83 32,6 1100
145 1,38 200,10 35,9
35,83 198,92 1,73 0,3526 1772,37
145,3 1,37 199,06 35,9 145,3 1,37 199,06 35,7 1200
171,6 1,5 257,40 37,6
37,46 255,39 2,03 0,3686 1443,33
171,1 1,49 254,94 37,5 171,7 1,51 259,27 37,3 1300
205 1,65 338,25 40,3
40,23 340,63 2,50 0,3959 1162,14
205,5 1,64 337,02 40,3 205,7 1,66 341,46 40,1 1400
235,8 1,78 419,72 43,8
43,7 420,97 2,87 0,4300 1021,47
800
1000
133,5 2,4 320,4 35,4
38,53 328,90 3,14 0,3791 1152,73
133,7 2,5 334,25 35,5 133,8 2,46 329,148 35,5 1100
157,5 2,7 425,25 44,7
44,56 423,14 3,68 0,4385 1036,24
158 2,65 418,7 44,4 156,6 2,69 421,254 44,6 1200
178,3 2,88 513,504 48,2
48,3 513,50 4,09 0,4753 925,55
178 2,87 510,86 48,4 203,6 2,9 590,44 48,3 1300
203,3 3,07 624,131 52,3
52,3 626,78 4,61 0,5146 821,07
203,8 3,08 627,704 52,3 203,5 3,1 630,85 52,4 1400
232,5 3,3 767,25 57,2
57,23 774,23 5,28 0,5631 727,36
400
900 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,47 348,754
1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,79 272,384
1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,75 247,525
1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,60 236,754
1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 5,72 220,453
800
1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 5,73 230,179
1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 6,38 199,031
1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 7,14 183,619
1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 8,05 169,576
( Watt ) ( RPM ) ( Volt ) (Ampere) ( Watt ) BB
( ml ) rata ( ml )
rata
(Watt) ( N.m)
ṁf
(kg/jam) (g/kW.h)
400
900
95,90 1,09 104,53 24,5
25,5 90,90 0,96 0,4159 4575,58
78,90 0,99 78,11 27,8
79,90 1,04 83,10 24,2
1000
116,10 1,20 139,32 30,5
27,5 139,00 1,33 0,4356 3133,81 114,60 1,21 138,67 26,6
115,10 1,19 136,97 26,6 1100
138,50 1,33 184,21 32,9
33,15 189,44 1,65 0,4912 2592,88 143,20 1,36 194,75 31,9
144,20 1,37 197,55 35,7 1200
173,20 1,50 259,80 37,6
38,9 255,94 2,04 0,5478 2140,25
169,20 1,49 252,11 405
171,70 1,51 259,27 37,3 1300
199,00 1,61 320,39 37
39,5 331,66 2,44 0,5537 1669,42 206,70 1,66 343,12 40,3
205,70 1,66 341,46 38
1400
231,50 1,75 405,13 43,8
45,4 405,14 2,76 0,6117 1509,94 230,20 1,76 405,15 45,7
800
900 102,70 2,15 220,81 27,5 26,5 237,07 2,52 0,4258 1795,93 109,20 2,20 240,24 28,7
1000
135,00 2,46 332,10 28,4
30,7 335,05 3,20 0,4671 1394,08 135,20 2,50 338,00 29,5
133,80 2,46 329,15 31,5 1100
151,20 2,62 396,14 35,7
35,5 406,25 3,53 0,5143 1266,02 155,40 2,68 416,47 34,4
156,60 2,69 421,25 35,6 1200
180,60 2,88 520,13 40,2
41 516,27 4,11 0,5684 1101,05 177,30 2,89 512,40 40,4
203,60 2,90 590,44 41,3 1300
200,10 3,05 610,31 45,3
45 631,94 4,64 0,6078 961,80 207,60 3,15 653,94 43,3
203,50 3,10 630,85 43,4 1400
229,60 3,29 755,38 50,2
49,6 757,19 5,17 0,6531 862,48 229,30 3,31 758,98 49,3
400
900 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,08 209,822
1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,58 200,342
1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,91 177,667
1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,31 159,315
1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,97 157,617
800
1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,55 186,837
1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,91 169,679
1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,50 153,524
1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 5,15 143,582
( Watt ) ( RPM ) ( Volt ) (Ampere) ( Watt ) ( ml )
( ml ) (Watt) ( N.m) (kg/jam) (g/kW.h)
400
900
86,2 1,03 88,786 22,2
23 77,55 0,82 0,5563 7173,69
76,2 0,88 67,056 22,6
79,9 1,04 83,096 24,2
1000
108 1,16 125,28 22,2
23,4 135,36 1,29 0,5603 4139,01
119,5 1,22 145,79 24,4
115,1 1,19 136,969 23,6
1100
139,4 1,33 185,402 27,2
26,2 196,38 1,71 0,5878 2993,22
149,4 1,39 207,666 25,7
144,2 1,37 197,554 25,7
1200
178 1,52 270,56 32,2
32,3 260,59 2,07 0,6478 2486,02
168,3 1,49 250,767 31,9
171,7 1,51 259,267 32,8
1300
203,4 1,64 333,576 38
38,2 316,19 2,32 0,7059 2232,48
190,6 1,57 299,242 38,6
205,7 1,66 341,462 38
1400
228,7 1,74 397,938 48,2
49,6 395,76 2,70 0,8181 2067,07
226,2 1,74 393,588 51
800
1000
130,2 2,46 316,386 24,9
25,7 329,20 3,15 0,5829 1770,62 136,9 2,5 342,25 25,5
133,8 2,46 329,148 26,7 1100
152,4 2,62 400,812 28
28,2 419,32 3,64 0,6075 1448,75 161,7 2,68 438,207 28,7
156,6 2,69 421,254 27,9 1200
183,4 2,88 533,694 35,8
36,5 521,39 4,15 0,6892 1321,77 176,8 2,89 509,184 37,10
203,6 2,9 590,44 36,6 1300
205,4 3,05 632,632 41,9
42,7 608,71 4,47 0,7502 1232,39 193,1 3,15 585,093 42,8
203,5 3,1 630,85 43,4 1400
227,7 3,29 742,302 45,1
47,2 704,33 4,81 0,7944 1127,95 225,1 3,31 738,328 49,3
400
900 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 0,69 156,869
1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,20 155,767
1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,65 148,465
1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 1,99 134,709
1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,22 123,360
800
1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,80 149,719
1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,42 143,656
1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 3,74 126,631
1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,02 116,333
400
900 82,20 0,96 78,91 17,30 16,5 82,10 0,87 0,6574 8006,82
82,00 1,04 85,28 17,00
1000
107,50 1,84 197,80 20,20
20,9 197,80 1,89 0,7577 2923,33 108,90 1,79 194,93 21,90
106,10 1,89 200,53 20,60 1100
138,40 1,33 184,07 24,20
25 184,07 1,60 0,6574 8006,82
136,80 1,29 176,47 26,10 140,00 1,37 191,80 24,70 1200
172,80 1,50 259,20 25,50
26,7 259,20 2,88 0,7577 2923,33 173,90 1,49 259,11 22,10
171,70 1,51 259,27 27,80 1300
199,00 1,62 322,38 31,00
31,9 322,38 2,37 0,6574 8006,82 197,30 1,58 311,73 32,70
200,70 1,66 333,16 32,00 1400
235,60 1,79 421,72 38,20
39,2 421,72 2,06 0,7577 2923,33 234,20 1,82 426,24 39,40
800
1000
135,30 2,49 336,90 24,90
25,5 336,90 4,25 0,8414 1576,51 134,80 2,52 339,70 24,90
135,80 2,46 334,07 26,70 1100
154,50 2,67 412,52 28,00
27,6 412,52 2,49 0,6820 2910,63 154,40 2,65 409,16 27,80
154,60 2,69 415,87 27,00 1200
183,40 2,91 533,69 35,20
35,2 533,69 4,25 0,8414 1576,51 183,60 2,92 536,11 37,10
183,20 2,90 531,28 34,60 1300
201,90 3,07 619,83 41,10
40,6 619,83 2,49 0,6820 2910,63 102,50 3,04 311,60 41,30
201,30 3,10 624,03 39,40 1400
234,50 3,33 780,89 43,00
43,6 780,89 4,25 0,8414 1576,51 235,00 3,31 777,85 44,20
400
900 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 0,8295 132,757
1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,2720 115,172
1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 0,8295 132,757
1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,2720 115,172
1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 0,8295 132,757
800
1000 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,2130 103,723
1100 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,2819 127,968
1200 1 0,102 0.105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 4,2130 103,723
1300 1 0,102 0,105 18,7 85 0.287 333 0.000857 0.0000168 87,269 2,2819 127,968
Lampiran 5. Hasil uji bom kalorimeter
Bahan Bakar Pengujian T1(0C) T2(0C) HHV (kJ/Kg)
LHV (kJ/Kg)
LHV
RATA-RATA (kJ/Kg)
Solar
1 24,85 25,69 41870,00 38630,00
39372,00 2 25,71 26,56 42400,00 39160,00
3 26,6 27,45 42400,00 39160,00
4 27,47 28,33 42930,00 39690,00
5 28,36 29,23 43460,00 40220,00
HHV = (T2– T1– Tkp) x Cv LHV = HHV - 3240
Dimana :
HHV = Nilai kalor atas (kJ/kg)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1Waktu dan Tempat
Pengujian dilakukan di Kebun Percobaan Pusat Penelitian Kelapa Sawit (PPKS) Bukit Sentang, Kabupaten Langkat, Sumatera Utara
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain : 1. Mesin Genset Diesel Satu Silinder
Isapan Udara : Natural
Jumlah Silinder : 1 buah
Bore x Stroke (mm) : 102 x 105 Volume Langkah (cc) : 857 Putaran maksimum (rpm : 2400
Kompresi : 17,8
Spesifikasi Generator :
Jenis : Single Phase AC Generators
Max Output : 3 Kw
Rated speed : 1500 rpm
Tegangan : 220 Volt
Frekuensi : 50 Hz
Arus listrik : 13 Ampere
Cos ȹ : 1
2. Tachometer digital
Untuk mengetahui besar putaran poros mesin per menit. Alat ini terdiri dari magnet yang ditempelkan pada roda gila dan sensor yang ditempelkan berdekatan dengan magnet tersebut.
3. Multimeter
Untuk mengetahui tegangan dan kuat arus yang terdapat pada rangkaian. Ketika mengukur kuat arus maka multi meter dihubungkan dengan raangkaian secara seri. Dan ketika mengukur tegangan maka multi meter dihubungkan dengan rangkaian secara pararel.
Gambar 3.3 Multimeter 4. Buret
Untuk mengukur konsumsi bahan bakar diesel yang dikonsumsi.
5. Kompresor
Gambar 3.4 Kompresor 6. Flow meter
Untuk mengukur laju aliran biogas yang melalui selang dan masuk ke intake manifold.
Gambar 3.5 Flow meter
7. Selang bertekanan
Untuk mengalirkan biogas ke intake manifold.
8. Keran
9. Solenoid Valve
Untuk memutus supply bahan bakar solar secara otomatis seketika mesin dimatikan
Gambar 3.6 Solenoid Valve
10.Alat bantu perbengkelan,
Berupa: kunci pas, kunci ring, kunci choke, obeng, tang, palu, lem, klem, selotip dan isolasi.
12.Bom Kalorimeter
Bom kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur jumlah kalor (nilai kalori) yang dibebaskan pada pembakaran sempurna (O2 berlebih) pada suatu senyawa, bahan makanan, atau bahan bakar.
Gambar 3.8 Bom Kalorimeter 13.Stop watch
Untuk mengukur lama waktu pengujian
14.Heshbon Automative Opacity Smokemeter
Untuk mengukur kepekatan (opacity) dari gas buang kendaraan.
Gambar 3.10 Heshbon Automative Opacity Smokemeter
Spesifikasi :
Model/Produk : Heshbon HD – 410 / Automative Opacity Smoke Meter
Metode Pengukuran : Metode light extinction
Sumber Penerangan : Green LED (565nm)
Detector : Photodiode
Jangkauan pengukuran : 0,0 ~ 100 %
Resolusi : 0,1 %
Presisi : ± 1 %
Display of smoke density : 4 kali per detik Panjang x Diameter Selang : 1000 x 10 (mm)
Ukuran / Berat : 450 (P) x 200 (L) x 245 (T) (mm) / 7 kg
3.2.2 Bahan
3.3 Metode Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam pengujian ini meliputi:
a. Data primer, merupakan data yang diperoleh langsung dari pengukuran dan pembacaan pada unit instrumentasi serta alat ukur pada masing-masing pengujian.
b. Data sekunder, merupakan data yang diperoleh dari hasil penelitian bahan bakar solar dan biogas yang diperoleh dari Pusat Penelitaian Kelapa Sawit (PPKS).
3.4 Metode Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari data primer dan data sekunder diolah ke dalam rumus empiris, kemudian data dari perhitungan disajikan dalam bentuk tabulasi dan grafik
3.5 Pengamatan dan Tahap Pengujian
Parameter yang akan ditinjau dalam pengujian ini adalah : 1. Daya ( P )
2. Torsi ( T )
3. Konsumsi bahan bakar spesifik ( sfc ) 4. Efisiensi thermal
5. Rasio udara- bahan bakar (AFR) 6. Nilai ekonomis
7. Emisi Gas Buang
Adapun prosedur pengujian dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu : 1. Pengujian mesin diesel menggunakan bahan bakar solar
3.6 Skema Pengujian Performansi
Adapun skema pada pengujian performansi ini dapat dilihat pada gambar berikut ini :
Gambar 3.11 Skema Pengujian performansi Keterangan Gambar :
1. Saringan Udara ( Air Filter )
2. Flow Meter
3. Biogas 4. Solar
5. Tangki bahan bakar 6. Mesin
7. Generator
8. Instrumen Listrik 9. Multi meter 10.Udara
kuat arus yang dihasilkan mesin kemudian diukur menggunakan multi meter, untuk mengetahui daya dan torsi yang dihasilkan oleh mesin.
3.7 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar
Alat yang digunakan dalam pengukuran nilai kalor bahan bakar ini adalah alat uji “Bom Kalorimeter”.
Peralatan yang digunakan meliputi :
Kalorimeter, sebagai tempat air pendingin dan tabung bom Tabung bom, sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang diuji. Tabung gas oksigen.
Alat ukur tekanan gas oksigen, untuk mengukur jumlah oksigen yang dimasukkan ke dalam tabung bom.
Termometer, dengan akurasi pembacaan skala 0.010C.
Elektromotor yang dilengkapi pengaduk untuk mengaduk air pendingin.
Spit, untuk menentukan jumlah volume bahan bakar.
Pengatur penyalaan (skalar), untuk menghubungkan arus listrik ke tangkai penyala pada tabung bom.
Cawan, untuk tempat bahan bakar di dalam tabung bom.
Pinset untuk memasang busur nyala pada tangkai, dan cawan pada dudukannya.
Adapun tahapan pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Mengisi cawan bahan bakar dengan bahan bakar yang akan diuji.
2. Menggulung dan memasang kawat penyala pada tangkai penyala yang ada pada penutup bom.
4. Meletakkan tutup bom yang telah dipasangi kawat penyala dan cawan berisi bahan bakar pada tabungnya serta dikunci dengan ring “O” sampai rapat.
5. Mengisi bom dengan oksigen (30 bar).
6. Mengisi tabung kalorimeter dengan air pendingin sebanyak 1250 ml. 7. Menempatkan bom yang telah terpasang kedalam tabung kalorimeter. 8. Menghubungkan tangkai penyala penutup bom ke kabel sumber arus
listrik.
9. Menutup kalorimeter dengan penutupnya yang telah dilengkapi dengan pengaduk.
10.Menghubungkan dan mangatur posisi pengaduk pada elektromotor. 11.Menempatkan termometer melalui lubang pada tutup kalorimeter.
12.Menghidupkan elektromotor selama 5 (lima) menit kemudian membaca dan mencatat temperatur air pendingin pada termometer.
13.Menyalakan kawat penyala dengan menekan saklar.
14.Memastikan kawat penyala telah menyala dan putus dengan memperhatikan lampu indikator selama elektromotor terus bekerja.
15.Membaca dan mencatat kembali temperatur air pendingan setelah 5 (lima) menit dari penyalaan berlangsung.
16.Mematikan elektromotor pengaduk dan mempersiapkan peralatan untuk pengujian berikutnya.
17.Mengulang pengujian sebanyak 5 (lima) kali berturut-turut.
3.8 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel
Tujuan pengujian ini untuk mendapatkan performansi mesin diesel serta komposisi emisi gas buang. Pengujian ini dilakukan dengan 6 variasi putaran yaitu 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400 min-1.
2. Mengatur kecepatan dengan menggeser tuas kecepatan hingga tachometer digitar menunjukkan putaran 900 min-1
3. Mengisi buret dengan bahan bakar solar
4. Menyalakan stopwatch dan menghitung waktu pengujian sampai 5 menit.
5. Mengukur tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter.
6. Mematikan mesin dengan cara memutar stop kontak dan menggeser tuas kecepatan ke titik 0
7. Mencatat bahan bakar yang habis selama pengujian. 8. Mengulang pengujian untuk variasi putaran berikutnya.
b. Pengujian dengan bahan bakar diesel + biogas
11. Menghubungkan selang biogas ke intake manifold yang telah dimodifikasi
12. Menghubungkan ujung selang yang lain ke flow meter dan ke kompresor yang telah berisi biogas.
13. Mengatur kecepatan dengan menggeser tuas kecepatan hingga tachometer digitar menunjukkan putaran 900 min-1
14. Mengatur laju aliran biogas dengan membuka keran secara perlahan-lahan, sehingga flow meter meunjukkan titik 2,5 l/min udara.
15. Mengisi bahan bakar solar ke dalam buret
16. Menyalakan stopwatch dan menghitung waktu pengujian sampai 5 menit.
17. Mengukur tegangan dan kuat arus menggunakan multi meter
Untuk lebih ringkasnya prosedur pengujian performansi mesin diesel dengan bahan bakar solar murni, dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :
[image:30.595.85.448.144.613.2]
Gambar 3.12 Diagram alir pengujian performansi dengan bahan bakar solar murni Bahan Bakar diisi ke buret
Putaran mesin : n rpm Beban : p watt
selesai Validasi
Kesimpulan Mencatat tegangan Mencatat kuat arus
Mengukur bahan bakar yang terpakai Tidak
Ya
Mengulang pengujian dengan beban dan putaran yang berbeda
Untuk prosedur pengujian performansi mesin diesel dengan bahan bakar solar murni + biogas, dapat dilihat melalui melalui diagram alir di bawah ini :
[image:31.595.106.464.141.661.2]
Gambar 3.13 Diagram alir pengujian performansi dengan bahan bakar solar murni + biogas
Mulai
Mengisi bahan bakar ke dalam buret Aliran biogas : y l/min
Daya : p watt Putaran : n menit-1
Waktu pengujian: 5 menit
Mengulang Pengujian dengan putaran, beban dan laju aliran yang berbeda
selesai Validasi
Kesimpulan Mencatat tegangan
Mencatat kuat arus
Mengukur solar yang terkonsumsi Tidak
Untuk prosedur pengujian emisi gas buang, dapat dilihat pada diagram alur dibawah ini :
Gambar 3.14 Diagram alir pengujian emisi gas buang Mulai
Selesai Kesimpulan
Tekan tombol power yang ada di belakang alat
Tunggu alat selesai melaksanakan proses pemanasan (warming up)
Tekan tombol display sampai lampu LED muncul di “%”
Tekan Tombol “ Hold” untuk
merubah alat menjadi status “Peak Hold”
Pasang probe tester ke ujung knalpot mesin dan naikkan putaran mesin secara cepat pada putaran yang telah dibatasi
Mengulang pengujian dengan beban dan bahan bakar berbeda
BAB IV
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN
4.1 Daya
Besarnya daya yang dihasilkan oleh mesin menggunakan bahan bakar solar murni, solar murni + Biogas 2,5 l/min, solar murni + biogas 5 l/min dan solar murni + biogas 7,5 l/mindapat dihitung dari besar tegangan (volt) dan kuat arus (ampere) yang dihasilkan pada pembacaan multimeter. Besarnya daya yang dihasilkan oleh masing-masing jenis bahan bakar pada tiap kondisi pembebanan dan putaran mesin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut:
dimana:
P = Daya Keluaran (watt) V = Tegangan (volt) I = Kuat arus (ampere)
4.1.1 Daya yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni
Perhitungan daya dibagi menjadi dua yaitu saat beban 400 Watt dan 800 Watt.
Untuk beban 400 Watt. N = 900 rpm
P = V x I = 89,6 x 1,04 = 93,184
[image:34.595.118.511.279.551.2]Dengan cara perhitungan yang sama untuk variasi jenis bahan bakar, putaran mesin dan beban berikutnya, maka untuk perhitungan daya dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 4.1 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Tegangan (volt)
Kuat Arus (Ampere)
Daya (Watt)
400
900 300 89,6 1,04 93,18
1000 300 113,2 1,19 134,70
1100 300 145,2 1,37 198,92
1200 300 171,4 1,49 255,38
1300 300 205,2 1,66 340,63
1400 300 236,5 1,78 420,97
Untuk beban 800 Watt. N = 900
Dengan cara perhitungan yang sama untuk variasi jenis bahan bakar, putaran mesin dan beban berikutnya, maka untuk perhitungan daya dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 4.2 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Tegangan (volt)
Kuat Arus (Ampere)
Daya (Watt)
400
900 300 109,2 2,2 240,24
1000 300 133,7 2,46 328,90
1100 300 157,3 2,69 423,13
1200 300 178,3 2,88 513,50
1300 300 203,5 3,08 626,78
1400 300 232,5 3,33 774,22
4.1.2 Daya yang dihasilkan menggunakan bahan bakar solar murni +
Biogas 2,5 l/min
Perhitungan daya yang dihasilkan mesin menggunakan solar murni + Biogas 2,7 l/min sama seperti perhitungan sebelumnya. Perhitungan daya juga dibagi dua untuk beban 400 Watt dan 800 Watt.
Untuk beban 400 Watt N = 900
Dengan cara yang sama untuk setiap variasi putaran dengan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min, pada beban 400 Watt, hasil perhitungannya dapat dilihat pada tabel dibawah ini.
Tabel 4.3 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Tegangan (Volt)
Kuat Arus ( Ampere)
Daya (Watt)
400
900 300 87,4 1,04 90,89
1000 300 115,35 1,205 138,99
1100 300 140,85 1,345 189,44
1200 300 171,2 1,495 255,94
1300 300 202,85 1,635 331,66
1400 300 230,85 1,755 405,14
Untuk beban 800 Watt N = 900
P = V x I
= 108,25 x 2,19 = 237,07
Tabel 4.4 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Tegangan (Volt)
Kuat Arus (Ampere)
Daya (Watt)
800
900 300 108,25 2,19 237,07
1000 300 135,1 2,48 335,05
1100 300 153,3 2,65 406,25
1200 300 178,95 2,885 516,27
1300 300 203,85 3,1 631,94
1400 300 229,45 3,3 757,19
4.1.3 Daya yang dihasilkan menggunakan bahan bakar solar murni +
Biogas 5 l/min
Perhitungan daya yang dihasilkan mesin menggunakan solar murni + Biogas 5 l/min sama seperti perhitungan sebelumnya. Perhitungan daya juga dibagi dua untuk beban 400 Watt dan 800 Watt.
Untuk beban 400 Watt N = 900
P = V x I = 81,2 x 0,95 = 77,55
Tabel 4.5 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Tegangan (Volt)
Kuat Arus (Ampere)
Daya (Watt)
400
900 300 81,2 0,95 77,55
1000 300 113,75 1,19 135,36
1100 300 144,4 1,36 196,38
1200 300 173,15 1,50 260,59
1300 300 197 1,60 316,19
1400 300 227,45 1,74 395,76
Untuk beban 800 Watt N = 900
P = V x I
= 108,25 x 2,19 = 237,07
Tabel 4.6 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Tegangan (Volt)
Kuat Arus (Ampere)
Daya (Watt)
800
900 300 110,45 2,23 246,86
1000 300 133,55 2,46 329,20
1100 300 157,05 2,67 419,32
1200 300 180,1 2,89 521,39
1300 300 199,25 3,05 608,71
1400 300 226,4 3,27 740,33
4.1.4 Daya yang dihasilkan menggunakan bahan bakar solar murni +
Biogas 7,5 l/min
Perhitungan daya yang dihasilkan mesin menggunakan solar murni + Biogas 7,5 l/min sama seperti perhitungan sebelumnya. Perhitungan daya juga dibagi dua untuk beban 400 Watt dan 800 Watt.
Untuk beban 400 Watt N = 900
P = V x I = 82,1 x 1
= 82,1
Tabel 4.7 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Tegangan (Volt)
Kuat Arus (Ampere)
Daya (Watt)
400
900 300 82,1 1 82,10
1000 300 107,5 1,84 197,80
1100 300 138,4 1,33 184,07
1200 300 172,8 1,5 259,20
1300 300 199 1,62 322,38
1400 300 235,6 1,79 421,72
Untuk beban 800 Watt N = 900
P = V x I
= 108,25 x 2,19 = 237,07
Tabel 4.8 Hasil perhitungan daya untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Tegangan (Volt)
Kuat Arus (Ampere)
Daya (Watt)
800
900 300 106,5 2,2 234,30
1000 300 135,3 2,49 336,90
1100 300 154,5 2,67 412,52
1200 300 183,4 2,91 533,69
1300 300 201,9 3,07 619,83
1400 300 234,5 3,33 780,89
Dari seluruh data hasi pengujian, dapat kita simpulkan bahwa baik pada beban 400 Watt dan 800 Watt, rata - rata daya mesin meningkat setiap putaran meningkat. Untuk lebih lengkapnya, perbandingan harga daya dan putaran dapat kita lihat pada grafik berikut.
Berdasarkan hasil perhitungan daya untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan daya terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 5 l/min, yaitu sebesar 77, 55 Watt. Sedangkan daya tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 7,5 l/min yaitu sebesar 421,72 Watt.
Dari hasil perhitungan juga didapat bahwa secara rata – rata daya mesin cenderung menurun pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 5 l/min, sedangkan rata – rata daya mesin tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min.
Gambar 4.2 Grafik Daya (Watt) vs Putaran (rpm) tiap bahan bakar pada beban 800 Watt
Dari hasil perhitungan juga didapat bahwa secara rata – rata daya mesin cenderung menurun pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas dengan aliran 5 l/min, sedangkan rata – rata daya tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + biogas dengan aliran 7,5 l/min.
4.2Torsi
Adapun rumus untuk menghitung besarnya torsi mesin dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran yaitu:
PB =
x
TT =
dimana:
P = Daya keluaran(Watt) n = Putaran mesin (rpm) T = Torsi (Nm)
4.2.1 Torsi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni
Untuk beban 400 Watt n = 900 rpm
93,18 =
T = 0,99 N.m
Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.9 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Daya (Watt)
Torsi (N.m)
400
900 600 93,18 0,99
1000 600 134,71 1,29
1100 600 198,92 1,73
1200 600 255,39 2,03
1300 600 340,63 2,50
1400 600 420,97 2,87
Untuk beban 800 Watt n = 900 rpm
P = 93,18 Watt
Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan torsi untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.10 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Daya (Watt)
Torsi (N.m)
800
900 600 240,24 2,55
1000 600 328,90 3,14
1100 600 423,14 3,68
1200 600 513,50 4,09
1300 600 626,78 4,61
1400 600 774,23 5,28
4.2.2 Torsi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni +
Biogas 2,5 l/min
Untuk beban 400 Watt n = 900 rpm
P = 90,90 Watt
90,90 =
T = 0,96 N.m
Tabel 4.11 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (rpm)
Durasi (second)
Daya (Watt)
Torsi (N.m)
400
900 600 90,90 0,96
1000 600 139,00 1,33
1100 600 189,44 1,65
1200 600 255,94 2,04
1300 600 331,66 2,44
1400 600 405,14 2,76
Untuk beban 800 Watt n = 900 rpm
P = 93,18 Watt
237,07 =
T = 2,52 N.m
Tabel 4.12 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt
Beban (Watt)
Putaran (RPM)
Durasi (second)
Daya (Watt)
Torsi (N.m)
800
900 600 237,07 2,52
1000 600 335,05 3,20
1100 600 406,25 3,53
1200 600 516,27 4,11
1300 600 631,94 4,64
1400 600 757,19 5,17
4.2.3 Torsi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni +
Biogas 5 l/min
Untuk beban 400 Watt n = 900 rpm
P = 77,55 Watt
77,55 =
T = 0,82 N.m
Tabel 4.13 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (rpm)
Durasi (second)
Daya (Watt)
Torsi (N.m)
400
900 600 77,55 0,82
1000 600 135,36 1,29
1100 600 196,38 1,71
1200 600 260,59 2,07
1300 600 316,19 2,32
1400 600 395,76 2,70
Untuk beban 800 Watt n = 900 rpm
P = 246,86 Watt
246,86 =
T = 2,62 N.m
Tabel 4.14 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt
Beban (Watt)
Putaran (rpm)
Durasi (second)
Daya (Watt)
Torsi (N.m)
800
900 600 246,86 2,62
1000 600 329,20 3,15
1100 600 419,32 3,64
1200 600 521,39 4,15
1300 600 608,71 4,47
1400 600 740,33 5,05
4.2.4 Torsi yang dihasilkan menggunakan bahan bakar Solar murni +
Biogas 7,5 l/min
Untuk beban 400 Watt n = 900 rpm
P = 82,10 Watt
82,10 =
T = 0,87 N.m
Tabel 4.15 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 400 Watt
Beban (Watt)
Putaran (rpm)
Durasi (second)
Daya (Watt)
Torsi (N.m)
400
900 600 82,10 0,87
1000 600 197,80 1,89
1100 600 184,07 1,60
1200 600 259,20 2,06
1300 600 322,38 2,37
1400 600 421,72 2,88
Untuk beban 800 Watt n = 900 rpm
P = 234,30 Watt
234,30 =
T = 2,49 N.m
Tabel 4.16 Hasil perhitungan torsi untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada Variasi Putaran dan beban tetap 800 Watt
Beban (Watt)
Putaran (rpm)
Durasi (second)
Daya (Watt)
Torsi (N.m)
800
900 600 234,30 2,49
1000 600 336,90 3,22
1100 600 412,52 3,58
1200 600 533,69 4,25
1300 600 619,83 4,56
1400 600 780,89 5,33
Dari hasil perhitungan diatas, dapat kita lihat baik pada beban 400 Watt dan 800 Watt, rata – rata torsi mesin meningkat sejalan dengan putaran mesin. Untuk lebih lengkap nya, dapat kita lihat pada grafik perbandingan torsi vs putaran dibawah ini :
Berdasarkan hasil perhitungan torsi untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan torsi terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 5 l/min, yaitu sebesar 0,82 N.m. Sedangkan torsi tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 7,5 l/min yaitu sebesar 2,88 N.m.
[image:52.595.137.507.300.525.2]Dari hasil perhitungan juga didapat bahwa secara rata – rata torsi mesin cenderung menurun pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 5 l/min, sedangkan rata – rata torsi tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni.
Biogas 5 l/min, sedangkan rata – rata torsi tertinggi terjadi pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min.
4.3Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Adapun persamaan yang digunakan untuk menghitung konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel consumption, sfc) dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran yaitu :
̇
dimana :
Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h) ̇ = laju aliran bahan bakar (g/jam)
Dimana besarnya laju aliran bahan bakar (mf) dihitung dengan persamaan berikut:
dimana:
= massa jenis bahan bakar (kg/m3) vf = Volume bahan bakar yang diuji (ml) tf = Waktu pengujian I(detik)
4.3.1 Perhitungan SFC menggunakan bahan bakar Solar murni
Untuk beban 400 Watt
N = 900
Massa jenis solar = 820 kg/m3
... (4.4)
=
x
3600= 0,2502 kg/jam Maka :
SFC =
=
= 2685,35 g/kW.jam
Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.17 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM)
Volume (ml)
Daya
(watt) (kg/jam)
SFC (g/kW.jam)
=
x
3600= 0,3041 kg/jam Maka :
SFC =
=
= 1265,63 g/kW.jam
[image:55.595.150.368.81.343.2]Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.18 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar murni padavariasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM)
Volume (ml)
Daya
(watt) (kg/jam)
SFC (g/kW.jam)
4.3.2 Perhitungan SFC menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas
2,5 l/min
Untuk beban 400 Watt N = 900 rpm
Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3
mf = mf biogas + mf solar
= + = ( 60 10 5 , 2 1 ,
1 6
x
3600 ) + (300 10 5 , 25
820 6
x
3600 )= 0,165 + 0,2509 = 0,4159 kg/jam Maka :
SFC = B
P mf103
= 0909 , 0 10 4159 ,
0 3
= 4575,58g/kW.jam
Tabel 4.19 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)
900 90,90 25,5 0,2509 0,165 0,4159 4575,58
1000 139,00 27,5 0,2706 0,165 0,4356 3133,81
1100 189,44 33,15 0,3262 0,165 0,4912 2592,88
1200 255,94 38,9 0,3828 0,165 0,5478 2140,25
1300 331,66 39,5 0,3887 0,165 0,5537 1669,42
1400 405,14 45,4 0,4467 0,165 0,6117 1509,94
Untuk beban 800 Watt.
N = 900 rpm
Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3
mf = mf biogas + mf solar
= + = ( 60 10 5 , 2 1 ,
1 6
x
3600 ) + (300 10 5 , 26
820 6
x
3600 )Maka :
SFC = B
P mf103
= 2370 , 0 10 4159 ,
0 3
= 1795,93 g/kW.jam
[image:58.595.107.517.348.613.2]Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.20 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total
(kg/jam) SFC
900 237,07 26,5 0,2608 0,165 0,426 1795,93
1000 335,05 30,7 0,3021 0,165 0,467 1394,08
1100 406,25 35,5 0,3493 0,165 0,514 1266,02
1200 516,27 41 0,4034 0,165 0,568 1101,05
1300 631,94 45 0,4428 0,165 0,608 961,80
1400 757,19 49,6 0,4881 0,165 0,653 862,48
4.3.3 Perhitungan SFC menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 5
Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3
mf = mf biogas + mf solar
= +
= (
60 10 5 1 ,
1 6
x
3600 ) + (300 10 23 820 6
x
3600 )= 0,33 + 0,2263 = 0,5563 kg/jam Maka :
SFC = B
P mf103
=
2468 , 0
10 5563 ,
0 3
= 7173,69 g/kW.jam
Tabel 4.21 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)
900 77,55 23 0,2263 0,33 0,5563 7173,69
1000 135,36 23,4 0,2303 0,33 0,5603 4139,01
1100 196,38 26,2 0,2578 0,33 0,5878 2993,22
1200 260,59 32,3 0,3178 0,33 0,6478 2486,02
1300 316,19 38,2 0,3759 0,33 0,7059 2232,48
1400 395,76 49,6 0,4881 0,33 0,8181 2067,07
Untuk beban 800 Watt. N = 900 rpm
Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3
mf = mf biogas + mf solar
= + = ( 60 10 5 1 ,
1 6
x
3600 ) + (300 10 7 , 23
820 6
SFC = B
P mf103
= 2468 , 0 10 5632 ,
0 3
= 2281,49 g/kW.jam
[image:61.595.114.517.319.580.2]Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.22 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)
900 246,86 23,7 0,2332 0,33 0,5632 2281,49
1000 329,20 25,7 0,2529 0,33 0,5829 1770,62
1100 419,32 28,2 0,2775 0,33 0,6075 1448,75
1200 521,39 36,5 0,3592 0,33 0,6892 1321,77
1300 608,71 42,7 0,4202 0,33 0,7502 1232,39
4.3.4 Perhitungan SFC menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas
7,5 l/min
Untuk beban 400 Watt N = 900 rpm
Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3
mf = mf biogas + mf solar
= + = ( 60 10 5 , 7 1 ,
1 6
x
3600 ) + (300 10 5 , 16
820 6
x
3600 )= 0,495 + 0,1624 = 0,6574 kg/jam Maka :
SFC = B
P mf103
= 0821 , 0 10 6574 ,
0 3
= 8006,82 g/kW.jam
Tabel 4.23 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)
900 82,10 16,5 0,1624 0,495 0,6574 8006,82
1000 197,80 20,9 0,2057 0,495 0,7007 3542,24
1100 184,07 25 0,2460 0,495 0,7410 4025,64
1200 259,20 26,7 0,2627 0,495 0,7577 2923,33
1300 322,38 31,9 0,3139 0,495 0,8089 2509,14
1400 421,72 39,2 0,3857 0,495 0,8807 2088,42
Untuk beban 800 Watt. N = 900 rpm
Massa jenis solar = 820 kg/m3 Massa jenis biogas = 1,1 kg/m3
mf = mf biogas + mf solar
= + = ( 60 10 0075 , 0 1 ,
1 6
x
3600 ) + (300 10 19 820 6
x
3600 )SFC = B
P mf103
= 2343 , 0 10 6820 ,
0 3
= 2910,63 g/kW.jam
[image:64.595.107.519.319.580.2]Dengan cara perhitungan yang sama, maka hasil perhitungan SFC untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.24 Hasil perhitungan SFC untuk bahan bakar solar + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) Volume solar (ml) solar (kg/jam) biogas (kg/jam) total (kg/jam) SFC (g/kW.jam)
900 234,30 19 0,1870 0,495 0,6820 2910,63
1000 336,90 25,5 0,2509 0,495 0,7459 2214,06
1100 412,52 27,6 0,2716 0,495 0,7666 1858,30
1200 533,69 35,2 0,3464 0,495 0,8414 1576,51
1300 619,83 40,6 0,3995 0,495 0,8945 1443,14
1400 780,89 43,6 0,4290 0,495 0,9240 1183,30
Gambar 4.5 Grafik konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) vs Putaran pada beban 400 Watt
Berdasarkan hasil perhitungan SFC untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan konsumsi bahan bakar spesifik terendah (SFC) terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 1400 dengan menggunakan bahan bakar solar murni, yaitu sebesar 1021,47 g/kW.jam. Sedangkan konsumsi bahan bakar spesifik tertinggi didapat pada putaran 900 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 7,5 l/min yaitu sebesar 8006,82 g/kW.jam.
Gambar 4.6 Grafik konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) vs Putaran pada beban 800 Watt
Berdasarkan hasil perhitungan SFC untuk setiap bahan bakar pada beban 800 Watt, didapatkan konsumsi bahan bakar spesifik terendah (SFC) terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 1400 dengan menggunakan bahan bakar solar murni, yaitu sebesar 727,36 g/kW.jam. Sedangkan konsumsi bahan bakar spesifik tertinggi didapat pada putaran 900 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni + Biogas 7,5 l/min yaitu sebesar 2910,63 g/kW.jam.
Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran maka, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) semakin rendah, tetapi semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin tinggi konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) nya.
4.4Efisiensi Thermal Brake
Efisiensi termal brake (brake thermal eficiency,b) merupakan
dimana :
η
b : efisiensi thermal brakePB : daya yang dihasilkan (kW)
LHV : nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg)
: efisiensi pembakaran; diasumsikan 97%
4.4.1 Efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar murni
Untuk beban 400 Watt,
N = 900 RPM
PB = 0,0931 kW
LHV solar = 39372,00 kJ/kg = 0,2502 kg/jam
=
3600 = 0,0351 = 3,51 %
Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.25 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)
900 0.11 0,2502 39372,00 3,51
1000 0.23 0,3204 39372,00 3,96
1100 0.31 0,3526 39372,00 5,32
1200 0.41 0,3686 39372,00 6,53
1300 0.46 0,3959 39372,00 8,11
1400 0.69 0,4300 39372,00 9,23
Untuk beban 800 Watt,
N = 900 RPM
PB = 0,2402 kW
LHV solar = 39372,00 kJ/kg = 0,3041 kg/jam
=
Tabel 4.26 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)
900 240,24 0,3041 39372,00 7,45
1000 328,90 0,3791 39372,00 8,18
1100 423,14 0,4385 39372,00 9,10
1200 513,50 0,4753 39372,00 10,18
1300 626,78 0,5146 39372,00 11,48
1400 774,23 0,5631 39372,00 12,96
4.4.2 Efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar murni +
biogas 2,5 l/min
Untuk beban 400 Watt,
N = 900 RPM
PB = 0,0909 kW
LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg
= 0,4159 kg/jam
=
3600 = 0,0139= 1,39 %
Tabel 4.27 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)
900 90,90 0,4159 58472,00 1,39
1000 139,00 0,4356 58472,00 2,03
1100 189,44 0,4912 58472,00 2,45
1200 255,94 0,5478 58472,00 2,97
1300 331,66 0,5537 58472,00 3,80
1400 405,14 0,6117 58472,00 4,20
Untuk beban 800 Watt,
N = 900 RPM
PB = 0,2370 kW
LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg
= 0,4258 kg/jam
=
Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.28 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)
900 237,07 0,4258 58472,00 3,53
1000 335,05 0,4671 58472,00 4,55
1100 406,25 0,5143 58472,00 5,01
1200 516,27 0,5684 58472,00 5,76
1300 631,94 0,6078 58472,00 6,60
1400 757,19 0,6531 58472,00 7,36
4.4.3 Efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar murni +
biogas 5 l/min
Untuk beban 400 Watt,
N = 900 RPM
PB = 0,0775 kW
LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg
= 0,5563 kg/jam
=
Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.29 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)
900 77,55 0,5563 58472,00 0,88
1000 135,36 0,5603 58472,00 1,53
1100 196,38 0,5878 58472,00 2,12
1200 260,59 0,6478 58472,00 2,55
1300 316,19 0,7059 58472,00 2,84
1400 395,76 0,8181 58472,00 3,07
Untuk beban 800 Watt,
N = 900
PB = 0,2468 kW
LHV solar = 55877,80 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg
= 0,5632kg/jam
Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.30 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)
900 246,86 0,5632 58472,00 2,78
1000 329,20 0,5829 58472,00 3,58
1100 419,32 0,6075 58472,00 4,38
1200 521,39 0,6892 58472,00 4,80
1300 608,71 0,7502 58472,00 5,15
1400 704,33 0,7944 58472,00 5,63
4.4.4 Efisiensi thermal brake menggunakan bahan bakar solar murni +
biogas 7,5 l/min
Untuk beban 400 Watt,
N = 900 RPM
PB = 0,0821 kW
LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg
= 0,6574 kg/jam
=
Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.31 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)
900 82,10 0,6574 58472,00 0,79
1000 197,80 0,7007 58472,00 1,79
1100 184,07 0,7410 58472,00 1,58
1200 259,20 0,7577 58472,00 2,17
1300 322,38 0,8089 58472,00 2,53
1400 421,72 0,8807 58472,00 3,04
Untuk beban 800 Watt,
N = 900 RPM
PB = 0,2343kW
LHV solar = 39372,00 kJ/kg LHV biogas = 19100 kJ/kg=
= 0,6820 kg/jam
Dengan cara diatas, maka untuk efisiensi thermal brake yang dihasilkan selengkapnya, dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.32 Hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM) Daya (Watt) (kg/jam) LHV (kJ/kg) ηb (%)
900 234,30 0,6820 58472,00 2,18
1000 336,90 0,7459 58472,00 2,87
1100 412,52 0,7666 58472,00 3,42
1200 533,69 0,8414 58472,00 4,03
1300 619,83 0,8945 58472,00 4,40
1400 780,89 0,9240 58472,00 5,36
Perbandingan harga Efisiensi thermal untuk masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dilihat pada gambar berikut :
[image:75.595.120.515.487.708.2]Berdasarkan hasil perhitungan Efisiensi thermal untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan efisiensi thermal terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, yaitu sebesar 0,79 %. Sedangkan efisiensi thermal tertinggi didapat pada putaran 1400 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni yaitu sebesar 9,23 %.
[image:76.595.123.508.321.559.2]Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran, maka, efisiensi thermal dari mesin semakin tinggi pula, tetapi semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin rendah efisiensi thermal nya.
Gambar 4.8 Grafik efisiensi thermal vs putaran pada beban 800
Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran maka, efisiensi thermal mesin semakin tinggi pula, tetapi semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin rendah efisiensi thermal nya.
4.5Rasio Udara Bahan Bakar (AFR)
Rasio Udara Bahan Bakar (AFR)dari masing-masing pengujian pada tiap variasi beban dan putaran dapat dihitung menggunakan persamaan berikut
Dimana: massa udara di dalam silinder per siklus massa bahan bakar di dalam silinder per siklus
laju aliran udara didalam mesin laju aliran bahan bakar di dalam mesin
Pada perhitungan sebelumnya telah diketahui nilai untuk setiap variasi putaran, sehingga yang perlu di hitung berikutnya adalah dan yang dihitung menurut persamaan berikut:
Dimana: tekanan udara masuk silinder temperatur udara masuk silinder konstanta udara
... (4.7)
4.5.1 Perhitungan AFR menggunakan bahan bakar Solar murni
Untuk beban 400 Watt Putaran 900 rpm
ṁf = 0,1181 kg/jam
Vd = (π/4) B2 . S
= (π/4) (102 x 10 -3)2 (105 x 10 -3)
= 85,75 x 10 -5 m3
m3
Pi = 85 kPa
R = 0,287 kJ/kg.K Ti = 333 K
Sehingga:
[image:79.595.143.482.440.707.2]
Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar solar dan variasi putaran mesin pada beban 400 Watt dan 800 Watt, maka hasil perhitungan AFR untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.33 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM )
(kg/jam)
̇
(kg/jam) AFR
900 0,00606 0,2502 0,0242
1000 0,00673 0,3204 0,0210
1100 0,00741 0,3526 0,0210
1200 0,00808 0,3686 0,0219
1300 0,00875 0,3959 0,0221
Untuk beban 800 Watt Putaran 900 rpm
ṁf = 0,4159 kg/jam
Tabel 4.34 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni pada variasi putaran dan beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM )
(kg/jam)
̇
(kg/jam) AFR
900 0,00606 0,4159 0,0199
1000 0,00673 0,4356 0,0178
1100 0,00741 0,4912 0,0169
1200 0,00808 0,5478 0,0170
1300 0,00875 0,5537 0,0170
4.5.2 Perhitungan AFR menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas
2,5 l/min
Untuk beban 400 Watt Putaran 900 rpm
ṁf = 0,4159 kg/jam
Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar solar dan variasi putaran mesin, maka hasil perhitungan AFR untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.35 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM )
(kg/jam)
̇
(kg/jam) AFR
900 0,00606 0,2502 0,0146
1000 0,00673 0,3204 0,0155
1100 0,00741 0,3526 0,0151
1200 0,00808 0,3686 0,0148
1300 0,00875 0,3959 0,0158
Untuk beban 800 Watt Putaran 900 rpm
Tabel 4.36 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM )
(kg/jam)
̇
(kg/jam) AFR
900 0,00606 0,4258 0,0142
1000 0,00673 0,4671 0,0144
1100 0,00741 0,5143 0,0144
1200 0,00808 0,5684 0,0142
1300 0,00875 0,6078 0,0144
1400 0,00943 0,6531 0,0144
4.5.3 Perhitungan AFR menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas 5
Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar solar dan variasi putaran mesin, maka hasil perhitungan AFR untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.37 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM )
(kg/jam)
̇
(kg/jam) AFR
900 0,00606 0,5563 0,0109
1000 0,00673 0,5603 0,0120
1100 0,00741 0,5878 0,0126
1200 0,00808 0,6478 0,0125
1300 0,00875 0,7059 0,0124
1400 0,00943 0,8181 0,0115
Untuk beban 800 Watt Putaran 900 rpm
Tabel 4.38 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM )
(kg/jam)
̇
(kg/jam) AFR
900 0,00606 0,5632 0,0108
1000 0,00673 0,5829 0,0116
1100 0,00741 0,6075 0,0122
1200 0,00808 0,6892 0,0117
1300 0,00875 0,7502 0,0117
1400 0,00943 0,7944 0,0119
4.5.4 Perhitungan AFR menggunakan bahan bakar Solar murni + Biogas
7,5 l/min
Dengan cara perhitungan yang sama untuk bahan bakar solar dan variasi putaran mesin, maka hasil perhitungan AFR untuk setiap kondisi tersebut dapat dilihat pada dibawah ini:
Tabel 4.39 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada beban tetap 400 Watt
Putaran (RPM )
(kg/jam)
̇
(kg/jam) AFR
900 0,00606 0,6574 0,0092
1000 0,00673 0,7007 0,0096
1100 0,00741 0,7410 0,0100
1200 0,00808 0,7577 0,0107
1300 0,00875 0,8089 0,0108
1400 0,00943 0,8807 0,0107
Untuk beban 800 Watt Putaran 900 rpm
Tabel 4.40 Hasil perhitungan AFR untuk bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min pada beban tetap 800 Watt
Putaran (RPM )
(kg/jam)
̇
(kg/jam) AFR
900 0,00606 0,6820 0,0089
1000 0,00673 0,7459 0,0090
1100 0,00741 0,7666 0,0097
1200 0,00808 0,8414 0,0096
1300 0,00875 0,8945 0,0098
1400 0,00943 0,9240 0,0102
Gambar 4.9 Grafik perbandingan perhitungan rasio udara – bahan bakar vs putaran pada beban 400 Watt.
Berdasarkan hasil perhitungan rasio udara – bahan bakar (AFR) untuk setiap bahan bakar pada beban 400 Watt, didapatkan nilai AFR terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, yaitu sebesar 0,0092. Sedangkan nilai AFR tertinggi didapat pada putaran 900 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni yaitu sebesar 0,0242.
Gambar 4.10 Grafik perbandingan perhitungan rasio udara – bahan bakar (AFR) vs putaran pada beban 800 Watt.
Berdasarkan hasil perhitungan rasio udara – bahan bakar (AFR) untuk setiap bahan bakar pada beban 800 Watt, didapatkan nilai AFR terendah dari mesin didapat pada putaran mesin 900 dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 7,5 l/min, yaitu sebesar 0,0089. Sedangkan nilai AFR tertinggi didapat pada putaran 900 pada saat mesin menggunakan bahan bakar solar murni yaitu sebesar 0,0199.
Dari hasil perhitungan diatas juga dapat diketahui bahwa semakin tinggi putaran maka, nilai AFR semakin rendah, dan semakin tinggi aliran biogas yang diberikan kepada mesin, semakin rendah pula bilai AFR nya.
4.6Hasil Pembakaran
bakar tersebut, maka pembakaran yang terjadi akan semakin sempurna dan efisiensi dari mesin tersebut akan semakin tinggi. Kita dapat melihat Kondisi awal nozel sebelum digunakan dalam pengujian pada gambar 4.11 dibawah ini :
Gambar 4.11 Kondisi nozzle awal sebelum pengujian
Gambar 4.12 Kondisi nozzle setelah diuji menggunakan bahan bakar solar murni
Kondisi nozzle setelah mesin diuji menggunakan bahan bakar solar murni menunujukkan permukaan nozzle ditutupi oleh kerak berwarna hitam yang cukup pekat, menandakan hasil pembakaran yang kurang sempurna.
Gambar 4.13 Kondisi Nozzle setelah diuji menggunakan bahan bakar solar murni + biogas dengan aliran 2,5 l/min
Gambar 4.14 Kondisi Nozzle setelah diuji menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min
= 0,2502 x 15.853,66
= Rp. 3967,08 tiap kg solar per jam
Dengan menggunakan rumus yang sama, maka nilai ekonomis bahan bakar solar pada beban 400 Watt dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.41 Hasil perhitungan nilai ekonomis untuk bahan bakan solar murni pada beban 400 Watt
Beban RPM ṁf (kg/jam)
Harga bahan bakar /kg (Rp)
Nilai ekonomis (Rp)
400
900 0,2502 15853,66 3967,080
1000 0,3204 15853,66 5079,360
1100 0,3526 15853,66 5589,480
1200 0,3686 15853,66 5843,760
1300 0,3959 15853,66 6275,880
1400 0,4300 15853,66 6817,200
Tabel 4.42 Hasil perhitungan nilai ekonomis untuk bahan bakan solar murni pada beban 800 Watt
Beban RPM ṁf (kg/jam)
Harga bahan bakar /kg (Rp)
Nilai ekonomis (Rp)
800
900 0,3041 15853,66 4820,400
1000 0,3791 15853,66 6010,680
1100 0,4385 15853,66 6951,360
1200 0,4753 15853,66 7534,800
1300 0,5146 15853,66 8158,800
1400 0,5631 15853,66 8927,880
4.7.2 Tinjauan Nilai Ekonomis menggunakan bahan bakar solar murni +
biogas 2,5 l/min
Pada pengujian dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas, cara menghitung nilai ekonomis hampir sama dengan cara sebelumnya. Pada perhitungan ini, harga biogas dapat dianggan nol atau gratis, karena biogas yang dipakai diproduksi sendiri oleh PPKS.
Tabel 4.43 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban 400
Beban RPM ṁf solar (kg/jam)
ṁf biogas (kg/jam)
Harga bahan bakar /kg (Rp)
Nilai ekonomis (Rp)
400
900 0,2509 0,1650 15853,66 3978
1000 0,2706 0,1650 15853,66 4290
1100 0,3262 0,1650 15853,66 5171,4
1200 0,3828 0,1650 15853,66 6068,4
1300 0,3887 0,1650 15853,66 6162
1400 0,4467 0,1650 15853,66 7082,4
Dengan menggunakan cara yang sama, maka nilai ekonomis bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban 800 Watt dapat dilihat pada tabel berikut ini :
Tabel 4.44 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 2,5 l/min pada beban 800
Beban RPM ṁf solar (kg/jam)
ṁf biogas (kg/jam)
Harga bahan bakar /kg (Rp)
Nilai ekonomis (Rp)
800
900 0,26076 0,1650 15853,66 4134
1000 0,302088 0,1650 15853,66 4789,2
1100 0,34932 0,1650 15853,66 5538
4.7.3 Tinjauan Nilai Ekonomis menggunakan bahan bakar solar murni +
biogas 5 l/min
Dengan perhitungan yang sama seperti sebelumnya, maka nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min, dapat dilihat pada tabel berikut ini.
Tabel 4.45 Hasil perhitungan nilai ekonomis dengan menggunakan bahan bakar solar murni + biogas 5 l/min pada beban 400
Beban RPM ṁf solar (kg/jam)
ṁf biogas (kg/jam
