LAMPIRAN A
PERHITUNGAN DENGAN MANUAL
Perhitungan performansi motor diesel berbahan bakar biofuel vitamin engine + solar berikut diselesaikan berdasarkan literatur 15, dengan mengambil variable data – data dari tabel hasil pengujian performansi motor diesel.
Dari tabel diketahui :
n = 1000 rpm 𝜌𝜌𝑎𝑎 = 1,161440186
sgf = 0,845 Vs = 1.76·10-3
Vf = 100 ml LHV = 35299,10014 kJ/kg
Ditanya :
a) PB = …..? d) ηv = …..?
b) Sfc = …..? e) ηb = …..?
c) AFR = …..? Jawab.
a). PB =
2𝜋𝜋𝑛𝑛 60 x T dimana :
PB = daya (Watt)
n = putaran (rpm) T = torsi (N.m)
• Untuk beban 10 kg
PB =
2·3,14·1000
60·1000 x 34
= 3,558666667 kW
• Untuk beban 25 kg
PB =
2·3,14·1000
60·1000 x 76
= 7,954666667 kW
Dengan memakai bahan bakar solar murni dengan beban 10 kg dan 25 kg dengan putaran 1000 rpm.
• Untuk beban 10 kg
PB =
2·3,14·1000
60·1000 x 32
= 3,349333333 kW
• Untuk beban 25 kg
PB =
2·3,14·1000
60·1000 x 75,5
= 7,902333333 kW
b). Sfc = 𝑚𝑚𝑚𝑚10 3
𝑃𝑃𝐵𝐵
dimana
Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h)
Besarnya laju aliran bahan bakar (mf ) dapat dihitung dengan persamaan berikut :
mf =𝑠𝑠𝑠𝑠𝑚𝑚·𝑉𝑉𝑚𝑚·10
−3
𝑡𝑡𝑚𝑚 x 3600
dimana :
sgf = spesifik gravity solar (0,845)
Vf = Volume bahan bakar yang di uji (100 ml)
tf = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji ( detik),
dengan memasukkan harga sgf , harga tf yang telah diperoleh dari dta hasil pengujian
dari tabel hasil pengujian, dan harga Vf yaitu sebesar 100 ml, maka laju aliran bahan
bakar untuk motor diesel dengan bahan bakar biofuel vitamin engine dan solar murni dengan putaran 1000 rpm didapat:
• Untuk beban 10 kg
mf =
0,845·100·10−3
329 x 3600 = 0,92462006 kg/jam Maka Sfc didapat :
Sfc = 0,9246200610
3
3,55
= 260,4563552 g/kW.h • Untuk beban 25 kg
mf =
0,845·100·10−3
Maka Sfc didapat :
Sfc = 0,724285714 ·103
7,95
= 91,10512129 g/kW.h
Dengan memakai bahan bakar solar murni dengan beban 10 kg dan 25 kg dengan putaran 1000 rpm.
• Untuk beban 10 kg
mf =
0,845·100·10−3
301 x 3600 = 1,010631229 kg/jam
Maka Sfc didapat :
Sfc = 1,010631229 ·103 3,34
= 302,5842004 g/kW.h
• Untuk beban 25 kg
mf =
0,845·100·10−3
304 x 3600 = 1,000657895 kg/jam Maka sfc didapat :
Sfc = 0,724285714 ·10 3
7,95
c). AFR = 𝑚𝑚𝑎𝑎
𝑚𝑚𝑎𝑎
dimana :
AFR = air fuel ratio
ma = laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)
Besarnya laju aliran udara (ma) diperoleh dengan membandingkan besarnya tekanan
udara masuk yang telah diperoleh melalui pembacaan air fuel manometer (tabel 4.2) terhadap kurva viscous flow metre calibration.
Pada pengujian ini, dianggap tekanan udara (Pa) sebesar 100kPa (≈1 bar) dan temperature sbesar 27 °C. Kurva kalibrasi dibawah dikondisikan untuk pengujian pada tekanan udara 1013 mb dan temperature 20 °C, maka besarnya laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor koreksi:
Cf = 3564 x Pa
(𝑇𝑇𝑎𝑎+114) 𝑇𝑇𝑎𝑎2,5
= 3564 x1x[(27+273)+(114)] (27+273)2,5
= 0,946531125 Maka dari itu didapat :
ma = x . 0,946531125
Dimana adalah faktor pembagi untuk mendapatkan ma udara (Tabel Hasil
Pada bahan bakar biofuel vitamin engine + solar pada beban 10 kg dan putaran 1000
d) ηv = 2·𝑚𝑚𝑎𝑎
60·𝑛𝑛
·
1𝜌𝜌𝑎𝑎·𝑉𝑉𝑠𝑠
dimana :
ma = laju aliran udara (kg/jam) 𝜌𝜌𝑎𝑎 = Kerapatan udara (kg/m3)
Vs = Volume langkah torak (m3) = 1,76 x 10-3 [berdasarkan spesifikasi mesin]
Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara diperoleh dari persamaan berikut :
𝜌𝜌𝑎𝑎 = 𝑅𝑅𝑃𝑃·𝑎𝑎𝑇𝑇 𝑎𝑎
Dimana R = konstanta gas (untuk udara 287 J/kg.K)
Dengan memasukkan harga tekanan dan temperatur udara yaitu sebesar 100 kPa dan 27 °C, maka diperoleh massa jenis udara yaitu sebesar :
𝜌𝜌𝑎𝑎 = 287·(27+273)100.000
= 1,161440186 kg/m3
Dengan diperolehnya massa jenis udara maka dapat dihitung besarnya efisiensi volumetris (ηv) untuk masing-masing pengujian pada variasi beban dan putaran.
• Pada beban 10 kg
LHV = nilai kalor pembakaran bahan bakar (kJ/kg)
LHV = HHV - Qlc
dimana :
Qlc = kalor laten kondensasi uap air
Dengan mengasumsikan tekanan parsial yang terjadi pada knalpot mesin uji adalah sebesar 20 kN/m2 (tekanan parsial yang umumnya terjadi pada knalpot motor bakar), maka Dari tabel uap diperoleh besarnya kalor laten kondensasi uap air yaitu sebesar 2400 kJ/kg [Lit.9 hal 12]. Bila diasumsikan pembakaran yang terjadi adalah pembakaran sempurna maka besarnya uap air yang terbentuk dari pembakaran bahan bakar dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
% Berat H dalam bahan bakar = 𝑦𝑦.𝐴𝐴𝑅𝑅.𝐿𝐿
𝑀𝑀𝑅𝑅�𝐶𝐶𝑥𝑥𝐿𝐿𝑦𝑦𝑂𝑂𝑧𝑧� x 100
dimana :
x,y dan z = konstanta (jumlah atom) AR H = Berat atom Hidrogen
𝑀𝑀𝑅𝑅�𝐶𝐶𝑥𝑥𝐿𝐿𝑦𝑦𝑂𝑂𝑧𝑧� = Berat molekul CxHyOz
Dimana bahan bakar yang dipakai adalah solar (C16H34) :
Maka didapat : C16H34 CO2 + H2O
16 CO2 + 17 H2O
Jadi :
C = 16 . 12 = 192 O = 16 . 32 = 256 H = 17 . 2 = 34
= 1010 O = 17 . 16 = 272 +
Dengan diperolehnya massa air yang terbentuk, maka dapat dihitung besarnya kalor laten kondensasi uap air dari proses pembakaran tiap 1 kg.
% Berat H dalam bahan bakar = 17,1
1010 x 100
Maka % H = 1,683168317
Maka
Qlc = 2400.1,6833168317 J/kg = 4039,603961 J/kg
Sehingga besarnya LHV untuk solar murni dapat dihitung sebagai berikut :
LHV = HHV – Qlc
= 42139,225 – 40349,603961 J/kg = 38099,62139 J/kg
Dan untuk LHV biofuel vitamin + solar dapat dihitung sebagai berikut : LHV = 42533,05 – 4039,6039
Maka untuk perhitungan dengan menggunakan bahan bakar biofuel vitamin engine + solar pada putaran 1000 rpm dan beban 10 kg dan 25 kg didapat :
• Pada beban 10 kg
ηb=
3,558666667
0,92462006 ·(38493,44603 ) ·3600
= 0,392516568 • Pada beban 25 kg
ηb=
7,954666667
0,724285714 ·(38493,44603) ·3600
LAMPIRAN B Tabel hasil perhitungan
Tabel. Data perhitungan daya
Beban (kg)
Putaran (rpm)
Daya (kW)
Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar
10
1000 3,349333333 3,558666667
1400 6,3009333 6,300933333
1800 8,949 9,5142
2200 11,0528 12,54953333
2600 13,0624 14,96733333
2800 14,0672 16,11866667
25
1000 7,902333333 7,954666667
1400 11,4296 11,6494
1800 15,2604 15,6372
2200 19,3424 19,91706667
2600 23,6756 24,0838
2800 25,78986667 25,78986667
• Data tabel hasil perhitungan daya didapat dari (Lampiran A hal.ii)
Tabel Data hasil pembacaan unit instrumentasi unit Beban
(kg)
Putaran (rpm)
Torsi (Nm)
Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar
10
1000 32 34
1400 43 43
1800 47,5 50,5
2200 48 54,5
2600 48 55
2800 48 55
25
1000 75,5 76
1400 78 79,5
1800 81 83
2200 84 86,5
2600 87 88,5
2800 88 88
• Data tabel torsi didapat dari (Tabel 4.2 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi hal 43 )
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan untuk Sfc Beban
(kg)
Putaran (rpm)
Sfc (g/kWh)
Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar
10
1000 302,5842004 260,4563552
1400 289,1360137 248,8954345
1800 292,1348315 268,8015269
2200 352,9411765 269,53748
2600 352,9166087 294,6989072
2800 338,0600996 286,1012358
25
1000 110,6655563 91,10512129
1400 112,6192515 109,3473666
1800 119,2281457 113,1544882
2200 127,5115477 124,2175154
2600 129,8152629 126,3289037
2800 131,1093871 119,1903519
• Data hasil perhitungan Sfc didapat dari (lampiran A hal iv)
• Dari hasil perhitungan pada ( Lampiran A hal.iv) memakai biofuel vitamin
Tabel 4.5 Data hasil perhitungan untuk AFR Beban
(kg)
Putaran (rpm)
AFR
Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar
10
1000 3,730375098 4,659870435
1400 4,13935299 4,804967865
1800 4,764328012 5,477826554
2200 4,971472709 5,736314817
2600 5,72569186 5,98595074
2800 6,232045562 6,426797155
25
1000 4,8440041 5,948770765
1400 6,453353996 6,347125949
1800 7,3350381012 7,613010203
2200 7,648420682 7,837808929
2600 8,588537789 8,852337442
2800 9,082498219 9,99074804
• Data hasil perhitungan AFR didapat dari (lampiran A hal vi)
• AFR terndah terjadi ketika menggunakan bahan bakar solar murni pada beban
Tabel 4.6 Data hasil perhitungan untuk Efisiensi Volumetrik Beban
(kg)
Putaran (rpm)
Efisiensi Volumetrik (ηv)
Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar
10
1000 0,61156042 0,70259714
1400 0,87824643 0,87758493
1800 1,12220377 1,26857821
2200 1,43714476 1,43713056
2600 1,65515674 1,65515678
2800 1,72512692 1,72512696
25
1000 0,79042261 0,70259714
1400 0,94072071 0,94097832
1800 1,17099524 1,21978671
2200 1,27716899 1,43679668
2600 1,65515674 1,68893544
2800 1,78785881 1,78785881
• Data tabel hasil perhitungan efisiensi volumetrik didapat dari (lampiran A hal
vii)
• Dengan memakai biofuel vitamin engine + solar efisiensi volumetriknya naik
Tabel 4.7 Data hasil perhitungan untuk Efisiensi Themal Brake Beban
(kg)
Putaran (rpm)
Efisiensi Thermal Brake (ηb)
Solar Murni Biofuel Vitamin + Solar
10
1000 0,341301409 0,392516568
1400 0,356233345 0,409808912
1800 0,354465183 0,379571872
2200 0,291863729 0,37656023
2600 0,291863729 0,346232878
2800 0,304790095 0,356654603
25
1000 0,813283838 1,120072309
1400 0,940265538 0,933418153
1800 0,898402624 0,901700316
2200 0,884010335 0,821308789
2600 0,793504515 0,807420545
2800 0,785786965 0,855971048
• Data tabel hasil perhitungan efisiensi thermal brake didapat dari (lampiran A hal
viii)
• BTE terendah terjadi ketika menggunakan solar murni pada beban 10 kg dan
LAMPIRAN C
Data Hasil Pengujian Laboratorium
DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR SOLAR MURNI BEBAN
Waktu menghabiskan 100 ml
bahan bakar (s)
Waktu menghabiskan 300 ml
bahan bakar (s)
304 243 173 135 99 90
Tekanan Udara (mm H2O) 4,5 7,5 12 16 24,5 28,5
Temperatur Gas Buang (°C) 90 100 150 185 210 215
DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR CAMPURAN SOLAR DENGAN BIOFUEL VITAMIN POWERBOOSTER
BEBAN Waktu menghabiskan 100 ml
bahan bakar (s) Waktu menghabiskan 300 ml
bahan bakar (s)
420 239 172 123 100 99
Aliran Udara (mm H2O) 6,7 6,9 7,1 7,5 8,1 8,4
