KAJIAN PERFORMANSI MESIN DIESEL STASIONER SATU
SILINDER MENGGUNAKAN KATALITIK KONVERTER
DENGAN BAHAN BAKAR CAMPURAN PERTADEX DAN
BIODIESEL BIJI KARET
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
DARWIN B. I. SIANTURI (100401066)
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
M E D A N
ABSTRAK
buang, nilai opacity, kadar HC dan kadar CO rata-rata mengalami penurunan setelah penggunaan katalitik konverter.
with the value of 19.7643 %. For the exhaust gas emission, the mean value of opacity, HC degree, and CO degree decreased after using the catalitic converter.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasih-Nya yang diberikan selama proses pengerjaan skripsi ini, sehingga skripsi ini dapat penulis selesaikan dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan guna mencapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu
“KAJIAN PERFORMANSI MESIN DIESEL STASIONER SATU
SILINDER MENGGUNAKAN KATALITIK KONVERTER DENGAN BAHAN BAKAR CAMPURAN PERTADEX DAN BIODIESEL BIJI
KARET”
Dalam proses pengerjaan skripsi ini, tidak sedikit hambatan yang dihadapi oleh penulis. Oleh karena itu, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah memberikan bantuan selama pengerjaan skripsi ini. Untuk itu, melalui pengantar ini penulis menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST. MT. selaku dosen pembimbing yang telah meluangkan waktu dalam memberikan saran dan bimbingan dalam menyelesaikan tugs skripsi ini.
2. Bapak Dr. Ing. Ir Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU yang memberikan kesempatan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas skripsi ini.
4. Orang tua saya, A. Sianturi dan T. Br. Nainggolan yang selalu memberikan kasih sayang melalui doa dan dukungan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini.
5. Rekan satu tim dan partner kerja Daniel yang selalu bersama dan saling memberi semangat dari awal pengerjaan skripsi ini hingga akhir.
6. Teman-teman seperjuangan Teknik Mesin USU Stambuk 2010 yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang senantiasa memberikan semangat dan kekuatan dikala suka maupun sedih.
7. Kakak dan adik-adik tercinta Runggu, Chrishna, Debora, dan Astri yang selalu memberi dukungan dan doa dalam proses pengerjaan laporan ini. 8. Teman-teman seperjuangan EXTONE 2010 atas dukungan dan
kebersamaannya.
9. Semua pihak yang membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam proses pengerjaan skripsi ini.
Penulis juga mengharapkan kritik dan saran membangun dari pembaca demi tercapainya laporan yang lebih baik di masa yang akan datang. Akhir kata, penulis berharap laporan ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca. Terima kasih.
Medan, Maret 2016 Penulis
2.4 Mesin Diesel ... 10
2.4.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... 12
2.4.2 Proses Pembakaran dan Bahan Bakar ... 13
2.5 Performansi Mesin Diesel ... 17
2.6 Katalitik Konverter ... 23
2.6.1 Konstruksi Katalitik Konverter ... 24
2.6.2 Prinsip Kerja Katalitik Konverter ... 25
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 27
3.1 Waktu dan Tempat... 27
3.2 Alat dan Bahan ... 27
3.2.1 Alat Pembuatan Biodiesel Biji Karet ... 27
3.2.2 Alat Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 34
3.2.3 Diagram Alir Penelitian ... 37
3.2.3 Bahan Pembuatan Biodiesel Biji Karet ... 38
3.2.4 Bahan Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 38
3.3 Prosedur Pembuatan Biodiesel ... 38
3.4 Metode Pengumpulan Data ... 47
3.5 Metode Pengolahan Data ... 47
3.6 Pengamatan dan Tahapan Pengujian ... 47
3.8 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 50
3.9 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang ... 52
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN ... 54
4.1 Hasil Pengujian Nilai Kalor ... 54
4.2 Hasil Pengujian Performansi Mesin Diesel ... 55
4.2.1 Daya Ideal ... 59
4.2.2 Air Fuel Ratio (AFR) ... 62
4.2.3 Efisiensi Volumetris ... 68
4.2.4 Daya Aktual ... 71
4.2.5 Efisiensi Thermal Aktual ... 74
4.2.6 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC) ... 77
4.2.7 Heat Loss Exhaust ... 80
4.3 Emisi Gas Buang ... 83
4.3.1 Opacity ... 83
4.3.2 Kadar HC ... 84
4.3.3 Kadar CO ... 85
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 88
5.1 Kesimpulan ... 89
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Minyak Biji Karet ... 8
Tabel 2.2 Standar Emisi Gas Buang ... 23
Tabel 4.1 Nilai Kalor Bahan Bakar ... 54
Tabel 4.2 Data Pengujian Performansi Menggunakan Pertadex ... 55
Tabel 4.3 Data Pengujian Performansi Menggunakan B5 Biji Karet ... 56
Tabel 4.4 Data Pengujian Performansi Menggunakan B10 Biji Karet ... 56
Tabel 4.5 Data Pengujian Performansi Menggunakan B15 Biji Karet ... 57
Tabel 4.6 Data Pengujian Performansi Menggunakan B20 Biji Karet ... 57
Tabel 4.7 Data Perhitungan Daya Ideal... 59
Tabel 4.8 Laju Aliran Massa Udara ... 63
Tabel 4.9 Laju Aliran Massa Bahan Bakar ... 64
Tabel 4.10 Hasil Pengujian AFR Bahan Bakar ... 65
Tabel 4.11 Data Efisiensi Volumetris Mesin ... 68
Tabel 4.12 Data Perhitungan Daya Aktual ... 71
Tabel 4.13 Data Efisiensi Termal Aktual Mesin ... 74
Tabel 4.14 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 77
Tabel 4.15 Persentase Heat Loss ... 80
Tabel 4.17 Opacity Pada Beban Statis 4,5 kg ... 82
Tabel 4.18 Kadar HC Pada Beban Statis 3,5 kg ... 83
Tabel 4.19 Kadar HC Pada Beban Statis 4,5 kg ... 84
Tabel 4.20 Kadar CO Pada Beban Statis 3,5 kg ... 85
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pohon, Biji, dan Getah Karet ... 8
Gambar 2.2 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel ... 9
Gambar 2.3 Diagram P-V Mesin Diesel ... 11
Gambar 2.4 Diagram T-S Mesin Diesel ... 11
Gambar 2.5 Langkah Kerja Mesin Diesel ... 12
Gambar 2.6 Grafik Tekanan vs Sudut Engkol ... 14
Gambar 2.7 C16H34 (Hidrokarbon Rantai Lurus) ... 16
Gambar 2.8 Alpha-methylnaphtalene ... 16
Gambar 2.9 Skema Operasi Dynamometer ... 19
Gambar 2.10 Katalitik Konverter ... 25
Gambar 3.1 Tabung Kaca ... 27
Gambar 3.2 Erlenmeyer ... 28
Gambar 3.3 Corong Gelas ... 28
Gambar 3.4 Kertas Saring ... 28
Gambar 3.5 Gelas Beker ... 29
Gambar 3.6 Labu Leher Tiga ... 29
Gambar 3.7 Refluks Kondensor ... 29
Gambar 3.9 Termometer ... 30
Gambar 3.21 Mesin Diesel Small Engine Test TD111-MKII... 34
Gambar 3.22 Engine Smoke Meter dan Gas Analyzer ... 35
Gambar 3.23 Katalitik Konverter ... 36
Gambar 3.24 Tec Equipment TD-114 ... 36
Gambar 3.25 Diagram Alir Penelitian ... 37
Gambar 3.25 Bahan Bakar Pertadex dan Biodiesel Biji Karet... 38
Gambar 3.26 Diagram Alir Pembuatan Biodiesel ... 39
Gambar 3.28 Proses Penyaringan ... 41
Gambar 3.29 Proses Evaporasi ... 41
Gambar 3.30 Proses Degumming ... 43
Gambar 3.31 Diagram Alir Pengujian Performansi Mesin ... 51
Gambar 3.32 Diagram Alir Pengujian Emisi Gas Buang ... 53
Gambar 4.1 Grafik Daya Ideal vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg ... 61
Gambar 4.2 Grafik Daya Ideal vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg ... 61
Gambar 4.3 Kurva Viscous Flow Meter Calibration ... 63
Gambar 4.4 Grafik AFR vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg ... 67
Gambar 4.5 Grafik AFR vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg ... 67
Gambar 4.6 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putarn Mesin Beban 3,5 kg ... 70
Gambar 4.7 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putarn Mesin Beban 4,5 kg ... 70
Gambar 4.8 Grafik Daya Aktual vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg ... 73
Gambar 4.9 Grafik Daya Aktual vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg ... 73
Gambar 4.10 Grafik Efisiensi Termal Aktual vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg .. 76
Gambar 4.11 Grafik Efisiensi Termal Aktual vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg .. 76
Gambar 4.12 Grafik SFC Aktual vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg ... 79
Gambar 4.13 Grafik SFC Aktual vs Putaran Mesin Beban 4,5 kg ... 79
Gambar 4.14 Grafik Heat Loss vs Putaran Mesin Beban 3,5 kg ... 82
DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan Satuan
PB Daya Keluaran Watt
n Putaran Mesin rpm
T Torsi N.m
Sfc Konsumsi Bahan Bakar Spesifik g/kW.h
mf Laju Aliran Bahan Bakar kg/jam
sgf Spesifik Gravity
Vf Volume Bahan Bakar Yang Diuji ml
tf Waktu Untuk Menghabiskan Bahan Bakar detik
ma Laju Aliran Massa Udara kg/jam
a Kerapatan Udara kg/m3
Vs Volume Langkah Torak m3
Cf Faktor Koreksi
AFR Air Fuel Ratio
ηv Efisiensi Volumetrik
ηb Efisiensi Termal Brake
HHV Nilai Kalor Atas Bahan Bakar kJ/kg
CV Nilai Kalor Bahan Bakar kJ/kg
Cv Panas Jenis Bom Kalorimeter J/gr.°C
M Persentase Kandungan Air Bahan Bakar
