UJI EKSPERIMENTAL PERFORMANSI MESIN DIESEL STASIONER
SATU SILINDER MENGGUNAKAN SUPERCHARGER DENGAN
VARIASI BAHAN BAKAR CAMPURAN DEXLITE
DAN MINYAK LEMAK AYAM
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi
Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
TIMBUL SAUT MARULI NIM : 120401124
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Semakin menurunnya ketersediaan sumber daya bahan bakar fosil,
mendorong kita untuk melakukan penelitian dan pengembangan terhadap bahan
bakar alternatif. Di antara sumber bahan bakar alternatif didapatkan dari lemak
ayam untuk menghasilkan minyak lemak ayam. Penelitian ini bertujuan untuk
menganalisa performansi mesin diesel TD-115 dengan minyak lemak ayam 5 %,
10 %,15 %, 20 %, dan 25 % dengan penambahan supercharger. Hasil pengujian
menunjukkan bahwa nilai kalor (CV), putaran mesin (rpm), dan pembebanan (W)
yang diberikan mengakibatkan penurunan daya (P) hingga 55,63 %, peningkatan
konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) hingga 51,09 %, penurunan efisiensi
volumentris (ηV) hingga 19,21 %, penurunan efisiensi termal aktual (ηa) hingga
78,04 % dan penurunan heat loss hingga 67,39%.
ABSTRACT
Due to the decreasing of fosil fuel resources which encourage us to do the
research and development of alternative fuels. One of the alternative fuels
resources is using chicken fat to produce chicken fat oil. This study aims is to
analyze the performance of TD - 115 diesel engines with the addition of a
supercharger using chicken fat oil mixture of 5 %, 10 % , 15 %, 20 % and 25 % .
The test results indicate that Calorific Value (CV), engine rotations (rpm) and
Load (W) given affects the amount of Torque (T) and so the Power (P) decrease
up to 55,63 %, while Specific Fuel Consumption (SFC) of the mixture increase up
to 51,09 %, Volumetric Efficiency ( ) decrease up to 19,21 %, Thermal Actual
Brake Efficiency ( ) decrease up to 78,04 % and Heat Losses decrease up to
67,39 %.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa karena hanya atas berkat dan karunia-Nya penulis dapat mengerjakan dan menyelesaikan skripsi ini dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu “uji
eksperimental performansi mesin diesel stasioner satu silinder menggunakan
supercharger dengan variasi bahan bakar campuran dexlite dan minyak lemak
ayam”
Penulis berterima kasih kepada banyak pihak yang telah banyak membantu penulis di berbagai hal dalam proses penyusunan skripsi ini. Oleh sebab itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada:
1. Orang tua penulis, Ayahanda N. Sijabat dan Ibunda T. br Tampubolon atas
segala pengorbanan yang tiada terbalaskan di dalam membesarkan, menyekolahkan saya hingga ke jenjang perguruan tinggi.
Permohonan saya kepada Tuhan melalui doa yang tulus kiranya kepada Ayahanda dan Ibunda tercinta diberikan kekuatan dan kesehatan serta ketabahan dalam membimbing kami anak-anaknya.
2. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT selaku Dosen Pembimbing dan
Sekretaris Jurusan Departemen Teknik Mesin yang telah memberikan banyak bimbingan, arahan, dan masukan yang positif kepada penulis selama penyusunan skripsi ini.
3. Bapak Ir. Tekad Sitepu, MT selaku Dosen Pembanding 1yang telah
memberikan banyak bimbingan, arahan, dan masukan yang positif kepada penulis selama penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Mahadi, ST, MT selaku Dosen Pembanding 2 yang telah
5. Bapak Ir. M. Sabri, MT selaku Ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.
6. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Departemen Teknik Mesin
di Universitas Sumatera Utara, yang telah banyak membantu penulis dan memberikan bimbingan selama perkuliahan.
7. Sergio F Lumbantoruan, Donny Marfin S, dan Hilde br. Tampubolon,
serta Teman-teman yang telah membantu penulis dalam melakukan pengujian .
8. Seluruh Teman-teman Teknik Mesin 2012 yang telah memberikan
masukan dan saran yang membangun.
9. Seluruh mahasiswa Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara
terkhusus stambuk 2012 yang tidak dapat saya sebutkan satuper satu.
Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih memiliki berbagai kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak. Penulis juga mengharapkan skripsi ini dapat menjadi tambahan pengetahuan bagi pembaca dan bermanfaat untuk kita semua. Terimakasih.
Medan, Penulis
2.2 Minyak dari bahan-bahan lainnya ... .14
2.2.1 Minyak dari Bahan Baku Biji Karet ... .14
2.2.2 Minyak dari Bahan Baku Kelapa ... .15
2.2.3 Minyak dari Bahan Baku Sawit ... .17
2.3 Minyak Lemak Ayam ... .20
2.3.1 Proses Pengambilan Lemak Ayam pada Ayam Broiler ... .22
2.4 Dexlite ... .24
2.5 Mesin Diesel ... .25
2.5.1 Prinsip Kerja Mesin Diesel ... .36
2.5.2 Performansi Mesin Diesel ... .38
2.5.3 Grafik-Grafik Prestasi ... .48
2.5.4 Supercharger ... .52
2.5.4 Jenis-jenis Supercharger ... .56
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Alur Penelitian ... .61
3.5 Pengamatan Dan Tahap Pengujian ... .74
3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar ... .75
3.7 Prosedur Pengujian Performansi Mesin Diesel ... .77
3.8 Set Up alat ... .79
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Minyak Lemak Ayam ... .82
4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ... .82
4.3 Hasil pengujian Engine Test Bed TD-111 ... .85
4.3.1 Pada Bahan Bakar Dexlite ... .85
4.3.2 Pada Dexlite+ Minyak Lemak Ayam 5% ... .86
4.3.3 Pada Dexlite+ Minyak Lemak Ayam 10% ... .87
4.3.4 Pada Dexlite+ Minyak Lemak Ayam 15% ... .87
4.3.5 Pada Dexlite+ Biodiesel Lemak Ayam 20%... .88
4.3.6 Pada Dexlite+ Minyak Lemak Ayam 25% ... .88
4.4 Pengujian Performansi Motor Bakar Diesel ... .89
4.4.1 Daya ... .89
4.4.2 Laju aliran bahan bakar (mf) ... .92
4.4.3 Rasio Udara Bahan bakar (AFR) ... .96
4.4.4 Efisiensi Volumetris ... .99
4.4.5 Daya Aktual ... 103
4.4.6 Efisiensi Termal Aktual ... 106
4.4.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ... 109
4.4.8 Heat Loss ... 112
4.4.10 Kondisi Injektor ... 118
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.11 Prinsip Kerja Mesin Diesel... ..37
Gambar 2.12 Viscous Flow Meter ... ..43
Gambar 2.13 Grafik Prestasi Motor diesel ... ..49
Gambar 2.14 Grafik Hubungan Putaran Dengan Effisiensi Volumetrik ... ..50
Gambar 2.15 Grafik Hubungan Putaran Dengan Kerugian Mekanis ... ..51
Gambar 2.16 Grafik Hubungan Putaran Dengan Effisiensi Therml ... ..52
Gambar 2.17 Supercharger ... ..56
Gambar 2.18 Turbocharger ... ..59
Gambar 2.19 Gambar Teknik Kobelco Supercharger... ..60
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... ..61
Gambar 3.2 Oven ... ..62
Gambar 3.3 Erlenmeyer ... ..63
Gambar 3.5 Hotplate Stirrer ... ..64
Gambar 3.12 Mesin Diesel Small Engine Test TD115-MKII ... ..66
Gambar 3.13 Tec Equipment TD-114... ..67
Gambar 3.14 Supercharger ... ..67
Gambar 3.15 Minyak Lemak Ayam ... ..68
Gambar 3.16 Proses Transesterifikasi ... ..69
Gambar 3.17 Proses Pemisahan minyak dari gliserol ... ..69
Gambar 3.18 Proses Pencucian ... ..70
Gambar 3.19 Minyak Lemak Ayam ... ..70
Gambar 3.20 Diagram Alir Pengujian Kadar FFA ... ..71
Gambar 3.21 Diagram Alir Proses Transesterifikasi ... ..72
Gambar 3.22 Diagram Alir Pengujian performansi mesin diesel ... ..78
Gambar 4.6 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 3,5 kg ... ..98 Gambar 4.7 Grafik AFR vs Putaran untuk beban 4,5 kg ... ..98 Gambar 4.8 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 3,5 kg .. .102 Gambar 4.9 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran untuk beban 4,5 kg .. .102 Gambar 4.10 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 3,5 kg ... .105 Gambar 4.11 Grafik Daya Aktual vs Putaran untuk beban 4,5 kg ... .105 Gambar 4.12 Grafik Efisiensi Termal Aktual vs Putaran untuk
beban 3,5 kg... 108 Gambar 4.13 Grafik Efisiensi Termal Aktual vs Putaran untuk
beban 4,5 kg... 108 Gambar 4.14 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk
beban 3,5 kg... 111 Gambar 4.15 Grafik Specific Fuel Consumption vs Putaran untuk
Beban 4,5 kg ... 111 Gambar 4.16 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 3,5 kg... 113 Gambar 4.17 Grafik Heat Loss vs Putaran untuk beban 4,5 kg... 114 Gambar 4.18 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban
3,5 kg ... 116 Gambar 4.19 Grafik Persentase Heat Loss vs Putaran untuk beban
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standar biodiesel ... ….10
Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa…….. ... ….17
Tabel 2.3 Karakteristik Minyak Sawit ... ….18
Tabel 2.4 Komposisi Trigliserida Asam Lemak...……….……….19
Tabel 2.5 Kandungan Minor Minyak Sawit ... ….19
Tabel 2.6 Populasi Unggas di Indonesia dari Tahun 2011 hingga 2015 .. ...20
Tabel 2.6 Populasi Ayam Ras Pedaging di Indonesia dari Tahun 2011 hingga 2015 ... ...21
Tabel 2.7 Komposisi Asam Lemak lemak ayam Hasil Analisis GCMS .. ….22
Tabel 3.1 Persentase Campuran Bahan Bakar ... ….73
Tabel 4.1 Karakteristik Minyak Lemak Ayam... ….82
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ... ….84
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Dexlite ... ….86
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak ayam 5%...86
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak ayam 10%...87
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak ayam 15%...87
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Dexlite + Minyak Lemak ayam 20%...88
Lemak ayam 25%...88
Tabel 4.9 Data Perhitungan Untuk Daya.. ... ….90
Tabel 4.10 sgf Campuran Dexlite dan Minyak Lemak Ayam ... ….93
Tabel 4.11 Data Perhitungan Untuk Laju Aliran Bahan Bakar ... ...94
Tabel 4.12 Data Perhitungan Untuk AFR ... ….97
Tabel 4.13 Data Perhitungan Untuk Efisiensi Volumetris ... ...101
Tabel 4.14 Data Perhitungan Untuk Daya Aktual ... ...104
Tabel 4.15 Data Perhitungan Untuk Efisiensi Termal Aktual ... ...107
Tabel 4.16 Data Perhitungan Untuk Specific Fuel Consumption... ...110
Tabel 4.17 Data Perhitungan Untuk Heat Losses... ...112
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Satuan
HHV Nilai kalor bahan bakar atas KJ/Kg.oC
LHV Nilai kalor bahan bakar bawah KJ/Kg.oC
M Persentase kandungan air dalam bahan bakar %
H2 Jumlah hidrogen dalam bahan bakar %
Pb Daya poros W
T Torsi Nm
n Putaran RPM
SFC Konsumsi bahan bakar spesifik Kg/KW.h
ṁf Laju aliran bahan bakar Kg/h
Sgf Specific gravity
t Waktu h
Ƞb efisiensi termal %
CV Nilai kalor bahan bakar KJ/kg
Heat Loss Kehilangan panas W
% Heat Loss Persentase Heat Loss %
Vf Volume bahan bakar yang di uji ml
AFR Rasio udara dengan bahan bakar
