LAMPIRAN A PERHITUNGAN DENGAN MANUAL. data data dari tabel hasil pengujian performansi motor diesel. sgf = 0,845 V s =

(1)

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 𝜌𝜌_𝑎𝑎 = 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 = 2𝜋𝜋𝑛𝑛₆₀ x T dimana : PB = daya (Watt) n = putaran (rpm) T = torsi (N.m)

Dengan memasukkan harga torsi yang diperoleh dari data tabel pengujian dari laboratorium, maka daya brake motor diesel dengan memakai bahan bakar

(2)

• 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 = 𝑚𝑚𝑚𝑚103 𝑃𝑃𝐵𝐵 dimana

Sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (g/kW.h)

(3)

Besarnya laju aliran bahan bakar (mf ) dapat dihitung dengan persamaan berikut :

mf =

𝑠𝑠𝑠𝑠_𝑚𝑚·𝑉𝑉_𝑚𝑚·10−3

𝑡𝑡_𝑚𝑚 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 = 0,92462006103 3,55 = 260,4563552 g/kW.h • Untuk beban 25 kg mf = 0,845·100·10 −3 420 x 3600 = 0,724285714 kg/jam

(4)

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 = 0,724285714·103 7,95 = 110,6655563 g/kW.h

(5)

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_𝑇𝑇+114) 𝑎𝑎2,5

= 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

(6)

Pada bahan bakar biofuel vitamin engine + solar pada beban 10 kg dan putaran 1000 rpm didapat Pa = 4 mmH2O 10 4 = 11,38 𝑥𝑥 x = 4,552 maka ma = 4,552 x 0,946531125 = 4,308609681 Maka didapat AFR :

AFR = 8,078643152 0,92462006 = 4,659870435

Pada bahan bakar biofuel vitamin engine + solar pada beban 25 kg dan putaran 1000 rpm didapat Pa = 4 mmH2O 10₄ =11,38_𝑥𝑥 x = 4,552 maka ma = 4,552 x 0,946531125 = 4,308609681 Maka didapat AFR :

AFR = 4,308609681 0,724285714 = 5,948770765

(7)

d) ηv = 2·𝑚𝑚𝑎𝑎 60·𝑛𝑛

·

1 𝜌𝜌𝑎𝑎·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 = _{𝑅𝑅·𝑇𝑇}𝑃𝑃𝑎𝑎 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.

Maka dengan demikian dapat dihitung efisiensi volumetris dari motor diesel dengan bahan bakar biofuel engine + solar pada putaran 1000 rpm pada beban 10 kg dan 25 kg.

(8)

• Pada beban 10 kg ηv = 2·4,308609681 60·1000

·

1 2,044134727 𝑥𝑥 10−3 = 0,07025971 • Pada beban 25 kg ηv = 2·4,308609681 60·1000

·

1 2,044134727 𝑥𝑥 10−3 = 0,07025971 e) ηb = 𝑃𝑃𝐵𝐵 𝑚𝑚𝑚𝑚·𝐿𝐿𝐿𝐿𝑉𝑉·3600 dimana :

ηb =Efisiensi thermal brake

LHV = nilai kalor pembakaran bahan bakar (kJ/kg)

Dalam pengujian ini diasumsikan gas buang yang keluar dari knalpot mesin uji mengandung uap air (uap air yang terbentuk dari proses pembakaran bahan bakar yang belum sempat mengalami kondensasi di dalam silinder sebelum langkah buang terjadi) sehingga kalor laten kondensasi uap air tidak diperhitungkan sebagai nilai kalor pembakaran bahan bakar LHV (Low Heating Value), hal ini berarti untuk mendapatkan nilai LHV, maka nilai kalor bahan bakar yang telah diperoleh dari pengujian sebelumnya, HHV (High Heating Value) dengan menggunakan bom kalorimeter harus dikurangkan dengan besarnya kalor laten kondensaiuap air yang terbentuk dari proses pembakaran.

(9)

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

Massa air yang terbentuk = ½x y x (% berat H dalam bahan bakar) x massa bahan

(10)

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

(11)

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 = _{0,724285714·(38493,44603)}7,954666667 ·3600 = 1,120072309

(12)

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)

• Daya terendah terjadi ketika menggunakan bahan bakar biofuel vitamin engine

+ solar pada beban 10 kg dan putaran 1000 rpm yaitu 3558,44 W. sedangkan

daya tertinggi terjadi ketika menggunakan bahan bakar biofuel vitamin engine

(13)

Tabel Data hasil pembacaan unit instrumentasi unit Beban (kg) Putaran (rpm) Torsi (Nm)

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 )

• Torsi putaran terjadi ketika menggunakan bahan bakar biofuel vitamin engine +

solar pada beban 10 kg dan putaran 1000rpm yaitu 32 Nm. Sedangkan torsi

tertinggi ketika menggunaka bahan bakar solar murni dan biofuel vitamin

(14)

Tabel 4.4 Data hasil perhitungan untuk Sfc Beban (kg) Putaran (rpm) Sfc (g/kWh)

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

engine + solar, konsumsi bahan bakar lebih hemat dibanding memakai solar

(15)

Tabel 4.5 Data hasil perhitungan untuk AFR Beban (kg) Putaran (rpm) AFR

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 10 kg dan putaran 1000 rpm yaitu sebesar 3,730375098. Sedangkan AFR tertinggi ketika menggunakan biofuel vitamin engine + solar pada beban 25 kg dan putaran 2800 rpm sebesar 9,99074804

(16)

Tabel 4.6 Data hasil perhitungan untuk Efisiensi Volumetrik Beban (kg) Putaran (rpm) Efisiensi Volumetrik (ηv)

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 hingga 34,84 % pada rata-rata semua putaran, akan tetapi pada putaran 2500 rpm dengan beban 25 kg, efisieni volumetriknya sama nilainya 1,78785881.

(17)

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan untuk Efisiensi Themal Brake Beban

(kg)

Putaran (rpm)

Efisiensi Thermal Brake (ηb)

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 putaran 2200, 2600 rpm yaitu 0,291863729. Sedangkan BTE tertinggi sebesar 1,120072309 saat menggunakan biofuel vitamin engine + solar pada beban 25 kg pada putaran 1000 rpm.

(18)

LAMPIRAN C

Data Hasil Pengujian Laboratorium

DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR SOLAR MURNI

BEBAN (kg) HASIL PEMBACAAN UNIT INSTRUMENSTASI PUTARAN (rpm) 1000 1400 1800 2200 2600 2800 10 Torsi (N.m) 32 43 47,5 48 48 48 Waktu menghabiskan 100 ml bahan bakar (s) 301 167 117 78 66 64 Tekanan Udara (mm H2O) 3,5 7 11,5 18 24,5 27,5

Temperatur Gas Buang (°C) 100 160 240 300 320 340

25 Torsi (N.m) 75,5 78 81 84 87 88 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

DENGAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR CAMPURAN SOLAR DENGAN BIOFUEL VITAMIN POWERBOOSTER

BEBAN (kg) HASIL PEMBACAAN UNIT INSTRUMENSTASI PUTARAN (rpm) 1000 1400 1800 2200 2600 2800 10 Torsi (N.m) 34 43 50,5 54,5 55 55 Waktu menghabiskan 100 ml bahan bakar (s) 329 194 119 90 69 66 Aliran Udara (mm H2O) 6,7 6,9 7,4 7,8 8,2 8,5

25 Torsi (N.m) 76 79,5 83 86,5 88,5 88 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

(19)