ANALISIS UNJUK KERJA MESIN DIESEL SATU SILINDER
MENGUNAKAN SUPERCARJER BERBAHAN BAKAR PERTADEX
DAN CAMPURAN PERTADEX BIODIESEL BIJI BUNGA MATAHARI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
RIKI HENDRA PURBA
NIM : 110401143
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
i Abstrak
Populasi penduduk di dunia terus meningkat sehingga kebutuhan bahan bakar fosil juga meningkat . Hal inilah yang mengharuskan kita untuk mencari sumber-sumber lain diluar minyak dan gas bumi atau yang dapat dikatakan bahan bakar alternative. Bahan bakar alternative tidak hanya untuk menyelesaikan masalah kelangkaan tersebut akan tetapi juga masalah polusi udara disebabkan bahan bakar fosil. Bahan bakar alternative ini dapat diperoleh dari biji karet, tembakau, biji sawit, biji bunga matahari dan lain-lainnya dimana di peruntukkan untuk mesin diesel. Dalam penelitian kali ini biodiesel yang digunakan dari campuran minyak biji bunga matahari dengan pertadex yang bertujuan untuk menganalisa performansi mesin diesel TD-115 serta melihat pengaruh dari panambahan supercarjer. Dari riset ini diperoleh bahwa daya,AFR , efisiensi termal aktual brake, laju aliran massa bahan bakar, efisiensi volumetris, heat loss serta prensentase heat loss menurun akibat semakin banyak biodiesel yang digunakan. sedangkan nilai konsumsi bahan bakar spesifik (Spesific Fuel Consumption) miningkat. Pada emisi gas buang, nilai opasity relatif meninggkat sedangkan CO dan HC menurun saat semakin banyak biodiesel yang digunakan. Dibandingkan dengan tanpa penggunaan supercarjer, nilai efisiensi termal aktual brake rata-rata meningkat 11-18 % akibat penggunaan supercarjer.
Kata kunci: Biodiesel, Minyak Biji Bunga Matahari, Performansi Mesin Diesel, Supercarjer
ii
ABSTRACT
Population in the world always increases day to day so that need of fossil fuel increases too. This problem makes us to look for others sources out of fossil. That we can say
alternative fuel. The alternative fuels is not only handle about fossil’s crisis but also solves about
air polution. The alternative fuels can be found from rubber’s seeds, tobacco’s seeds, palm’s
seeds sunflower’s seeds, and etc for diesel engine. In this riset, biodiesel was taken from mixing
of sunflower’s seeds oil with pertadex, goals to analys performance of TD – 115 diesel engine and look about influence of supercharger. The research result shows value of power,Air Fuel Rasio (AFR), thermal actual brake efficiency, mass flow rate of fuels, volumetric efficiency, heat loss, and presentation of heat loss decreased when used biodiesel more. But Spesific Fuel Consumption increased. The emission of exhaust gas as opasity relative increased but CO and HC decreased. Than without supercharger, the thermal actual brake efficiency raised up everage 11-18% when used supercharger.
Key Words: Biodiesel, Sunflower Seeds Oils Biodiesel, Diesel Engine Performance, Supercharger.
iii KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat, kasih,
kekuatan dan kesehatan yang diberikan selama pengerjaan skripsi ini, sehingga skripsi ini dapat
saya selesaikan.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun
yangmenjadi judul skripsi ini yaitu : “ANALISIS UNJUK KERJA MESIN DIESEL SATU
SILINDER MENGUNAKAN SUPERCARJER BERBAHAN BAKAR PERTADEX DACAMPURAN PERTADEX BIODIESEL BIJI BUNGA MATAHARI”
Dalam penulisan skripsi ini tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh penulis. Untuk itu penulis
secara khusus menyampaikan terima kasih kepada dosen pembimbing Bapak Tulus Burhanuddin
Sitorus ST, MT yang telah bersedia meluangkan waktunya untuk memberikan saran dan
membimbing serta sumbangan pikiran bagi penulisan skripsi ini.
Selama penulisan skripsi ini, penulis juga mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak.
Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua Orang Tua saya P. Purba dan N. Br. Siahaan yang mendoakan dan mendukung
penulis dalam pengerjaan Skripsi ini
2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas
Teknik USU.
3. Bapak/Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin USU.
4. Partner TA yang setia Alberto M Lubis
5. Saudaraku , kakak Christina Helen Purba, Amd.Keb, abang Azfan Mart Purba SE, kakak
Hafni Yanti S.Farm.Apt, dan adik saya Okki Putra Purba
6. Seluruh teman-teman penulis, baik teman satu angkatan 2011 juga teman- teman yang tidak
dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah menemani dan memberikan masukan serta
semangat kepada penulis.
7. Teman-Teman Kelompok Kecil saya JEFLO, dan juga adik adik kelompok kecil saya yang
mendorong, memotivasi dan mendoakan penulis dalam penyelesaian Skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurnah, oleh karena itu penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi penyempurnaan dimasa
mendatang.
iv
Akhirnya penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.
Medan, 2016
Penulis
RIKI HENDRA PURBA
NIM. 110401143
vi
2.1.3.2 Transesterifikasi ... 11
2.2 Biodiesel dari bahan-bahan lainnya... 12
2.2.1 Biodiesel dari Minyak Jelantah Kelapa Sawit ... 12
2.2.2 Biodiesel dari Bahan baku Kemiri Sunan ... 15
2.2.3Biodiesel dari Minyak Jarak Pagar ... 16
2.2.4 Biodiesel dari Biji Karet ... 18
2.3 Komposisi Bahan Baku ... 18
2.4 Mesin Diesel ... 22
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 24
2.4.2 Performansi Mesin Diesel ... 26
2.4.3 polutan Mesin Diesel………...34
2.4.4 Dampak Pencemaran Udara Terhadap kesehatan…………35
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat... 38
3.2 Alat Dan Bahan ... 38
3.2.1 Alat ... 38
3.2.2 Bahan ... 40
3.3 Metode Pengumpulan Data ... 44
3.4 Metode Pengolahan Data ... 45
3.5 Pengamatan Dan Tahap Pengujian ... 45
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... 45
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 47
vii
3.8 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 49
3.9 Set Up alat ... 50
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Biodiesel Biji Bunga Matahari ... 54
4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter... 55
4.3 Hasil pengujian Engine Test Bed ... 56
4.3.1 Pada Bahan Bakar Pertamina dex ... 57
4.3.2 Pada Pertamina dex + Biodiesel biji kemiri sunan 5% ... 57
4.3.3 Pada Pertamina dex + Biodiesel biji kemiri sunan 10% ... 58
4.3.4 Pada Pertamina dex + Biodiesel niji kemiri sunan 15% ... 58
4.3.5 Pada Pertamina dex + Biodiesel niji kemiri sunan 20% ... 59
4.4 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ... 60
4.4.1 Daya ... 60
4.4.2 Laju aliran bahan bakar ... 63
4.4.3 Rasio Udara Bahan bakar ... 66
4.4.4 Effesiensi Volumetris ... 70
4.4.5Daya Aktual ... 73
4.4.6 Effesiensi Termal Brake Aktual ... 76
4.4.7 Specific Fuel Consumption ... 79
4.4.8 Heat Loss ... 81
4.4.9 Persentase Heat Loss ... 83
viii
4.4.10 Emisi Gas Buang. ... 86
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 90
5.2 Saran ... 91
DAFTAR PUSTAKA... xvii
LAMPIRAN... xviii
ix DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Rudolf Christian Karl Diesel ... 5
Gambar 2.2 Teknologi Konversi Biodiesel ... 10
Gambar 2.3 Biji Bunga matahari ... 20
Gambar 2.4 Diagram Pv………23
Gambar 2.5 Diagram T-S ... 24
Gambar 2.6 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 25
Gambar 3.1 Mesin Diesel Test Engine ... 38
Gambar 3.2 Engine Smoke Meter dan Gas Analyzer ... 39
Gambar 3.3 Tec Equipment TD-114 ... 39
Gambar 3.4 Minyak goreng biji bunga matahari ... 40
Gambar 3.5 Pengukuran Kadar FFA ... 41
Gambar 3.6 Transesterifikasi ... 41
Gambar 3.7 Pemisahan minyak dari gliserol... 42
Gambar 3.8 Pencucian Biodiesel dengan air ... 42
Gambar 3.9 Biodiesel Biji bunga matahari ... 43
Gambar 3.10 Transesterifikasi ... 40
Gambar 3.11 Pengujian nilai kalor bahan bakar ... 47
Gambar 3.12 Diagram Alir Pengujian performansi mesin ... 49
Gambar 3.13 Diagram Alir Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 50
Gambar 3.14 Set up alat……….. 51
GAmabr 3.15 Set-up pengujian performansi mesin………53
x
Gambar 4.6 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 65
Gambar 4.7 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 69
Gambar 4.8 Grafik Effesiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 3.5 kg .. 72
Gambar 4.9 Grafik effesiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 72
Gambar 4.10 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 75
Gambar 4.11 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 75
Gambar 4.12 Grafik effesiensi Termal Brake Akltual vs Putaran untuk beban
3.5 kg ... 78
Gambar 4.13 Grafik Effesiensi Termal Brake Aktual vs Putaran untuk beban
4.5 kg ... 78
Gambar 4.14 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..
3.5 kg ... 80
Gambar 4.15 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk beban ..
4.5 kg ... 80
Gambar 4.16 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 82
Gambar 4.17 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 82
Gambar 4.18 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 3.5 kg ... 85
Gambar 4.19 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban 4.5 kg ... 85
Gambar 4.20 Kondisi injector………88
xi DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar biodiesel ... 9
Tabel 2.2 Hasil Metil Ester Biodiesel Jelantah Sawit ... 14
Tabel 2.3 Spesifikasi Metil Ester Minyak Jarak ... 17
Tabel 2.4 Kandungan giji bunga matahari………21
Tabel 2.5 Standard Emisi Gas Buang ... 31
Tabel 4.1 Karateristik Biodiesel Biji Bunga Matahari ... 54
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter... 56
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex ... 57
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Pertamina dex + Biodiesel
Tabel 4.8 Data Perhitungan Untuk Daya ... 61
Tabel 4.9 Data Perhitungan Untuk Laju aliran Bahan Bakar ... 64
Tabel 4.10 Data Perhitungan Untuk AFR ... 68
Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Effesiensi Volumetris ... 71
xii
Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk Daya Aktual ... 74
Tabel 4.13 Data Perhitungan Untuk Effesiensi termal brake aktual ... 77
Tabel 4.14 Data Perhitungan Untuk Specific Fuel Consumption ... 79
Tabel 4.15 Data Perhitungan Untuk Heat Losses ... 82
Tabel 4.16 Data Perhitungan Untuk Persentase Heat Loss ... 84
Tabel 4.17 Opacity……….86
Tabel 4.18 HC………86
Tabel 4.19 CO………87
xiii DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan Satuan
