KAJIAN EKSPERIMENTAL PERFORMANSI MESIN DIESEL SATU SILINDER DENGAN MENGGUNAKAN SUPERCARJER BERBAHAN BAKAR SOLAR DAN CAMPURAN SOLAR BIODIESEL BIJI CANOLA
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
DISUSUN OLEH :
DANIEL PASARIBU 120401159
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Abstrak
Seiring berkembangnya dunia industri mempengaruhi kebutuhan bahan bakar
diesel khususnya solar yang cadangannya semakin menipis. Untuk itu diperlukan
biodiesel sebagai bahan bakar alternatif pengganti bahan bakar solar. Bahan bakar
biodiesel yang digunakan dalam penelitian ini adalah campuran minyak biji
canola dengan solar yang menggunakan mesin diesel satu silinder TD-115 dan
supercarjer guna mengetahui performansi yang dihasilkan dari biodiesel biji
bunga canola dengan solar. Variasi campuran biodiesel dengan perbandingan
B5%, B10%, B15%, dan B20% (B5% adalah campuran 5% biodiesel dengan 95%
solar, dst). Mesin dioperasikan dengan variasi putaran 1800, 2000, 2200, 2400,
2600, dan 2800 rpm. Dari hasil penelitian ini diperoleh daya menurun 1,28 - 18,75
%, Laju aliran massa bahan bakar menurun 0,357 – 14,183 %, AFR menurun 0,29-30,57 %, efisiensi volumentris menurun 0,70-38,61%, efisiensi termal brake
menurun 2,01-11,81%, konsumsi bahan bakar naik 1,355-47,468%, heat loss
0,07-33,14%, persentase heat loss menurun 0,60-4,74%.
Abstract
As the development of the industrial world that affect the growing needed diesel
fuel,especially diesel fuel has a decrease stock. Therefore need biodiesel for
alternative fuel as replacement diesel fuel. In this research use biodiesel from
canola,then mixture diesel fuel by using diesel engine single cylinder TD-115 with
supercharger to get performance that resulting from canola biodiesel with diesel
fuel. Variantion mixture of biodiesel has percentage 5%, 10%, 15%, and
20%(B5% is a mixture 5% biodiesel with 95% diesel fuel, etc). Engine can be
operated with using idling variation rpm 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, and 2800
rpm. From this research shows value decreased power 1,28 - 18,75 %, decreased
mass flow rate of fuel 0,357 – 14,183%, decreased air fuel ratio 0,29-30,57 %,
decreased volumentic efficiency 0,70-38,61%, thermal actual brake efficiency
2,01-11,81%, increased specific fuel consumption 1,355-47,468%, heat loss
0,07-33,14%, and decreased percentage heat loss 0,60-4,74%.
KATA PENGANTAR
Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang
mana telah memberikan kesempatan kepada penulis untuk dapat menyelesaikan
Tugas Akhir yang berjudul “Kajian Eksperimental Performansi Mesin Diesel Satu Silinder Dengan Menggunakan Supercarjer Berbahan Bakar Solar dan Campuran Solar Biodiesel Biji Canola” yang penulis susun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di Departemen Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang sangat
dicintai penulis, yaitu Augustus Pasaribu dan Berliana Panjaitan atas seluruh
perhatian dukungan dan selalu mendoakan penulis sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Selama penulisan skripsi ini,penulis juga mendapatkan dukungan dan
bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu penulis juga mengucapkan terima
kasih kepada :
1. Bapak Ir.A.Halim Nasution,M.Sc selaku dosen pembimbing tugas
akhir atas segala arahan, motivasi, dan bimbingannya dalam
penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik
Mesin Fakultas Teknik USU.
3. Bapak / Ibu Staff Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin
USU.
4. Partner Tugas Akhir yang setia menemani dan membantu Abednego
Sormin.
6. Teman-teman satu angkatan 2012 yang tidak dapat penulis sebutkan
satu-persatu yang telah menemani dan memberikan semangat kepada
penulis.
7. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis
mengucapkan terima kasih banyak
Penulis juga menyadari bahwa dalam penulisan tugas akhir ini banyak
terdapat kekurangan, karena itu adanya kritik dan saran yang ilmiah diperlukan
guna menyempurnakan laporan tugas akhir ini.
Semoga laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat dalam menumbuhkan
suasana ilmiah dan kreatifitas dalam pengembangan teknologi tepat guna
khususnya di lingkungan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dan berguna
bagi kemajuan bangsa dan negara.
Medan, Januari 2017
DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN xi
3.2.1 Alat ...
3.2.2 Bahan ...
3.3 Prosedur Penelitian ...
3.3.1 Pengujian Kadar Asam Lemak Bebas ...
3.5 Metode Pengolahan Data ...
3.6 Pengamatan dan Tahapan Pengujian ...
3.7 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakaar ...
3.8 Prosedur Pengujian Peformansi Mesin Diesel ...
BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN
4.1 Hasil Biodiesel Biji Canola ...
4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter ...
4.3 Hasil Pengujian Engine Test Bed TD-111 ...
4.3.1 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar ...
4.3.2 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + B 5%...
4.3.3 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + B 10% ...
4.3.4 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + B 15% ...
4.3.5 Hasil Pengujian dengan Bahan Bakar Solar + B 20% ...
4.4 Pengujian Peformansi Motor Bakar Diesel ...
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Lampiran-A ...
Lampiran-B ...
Lampiran-C ...
91
93
94
95
BAB V KESIMPULAN
5.1 Kesimpulan ... 5.2 Saran ...
89
89
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Bunga Canola ... 11
Gambar 2.2 Diagram P-v ... 13
Gambar 2.3 Diagram T-S ... 14
Gambar 2.4 Prinsip Kerja Mesin Diesel... 14
Gambar 2.5 Supercarjer ...
Gambar 3.1 Oven ...
Gambar 3.2 Erlenmeyer ...
Gambar 3.3 Labu Leher Tiga ...
Gambar 3.4 Hotplate Stirrer ...
Gambar 3.5 Magnetik Stirrer ...
Gambar 3.6 Termometer ...
Gambar 3.7 Breaker Glass ...
Gambar 3.8 Corong Pemisah ...
Gambar 3.9 Statif dan Klem ...
Gambar 3.10 Bom Kalorimeter ...
Gambar 3.11 TQ Small Engine Test Bed TD115-MKII ...
Gambar 3.12 TecQuipment TD 114 ...
Gambar 3.13 Supercarjer ...
Gambar 3.14 Garis Besar Tahapan Penelitian ...
Gambar 3.15 Minyak Canola ...
Gambar 3.16 Proses Transesterifikasi ...
Gambar 3.17 Pemisahan dari Gliserol ...
Gambar 3.18 Pencucian ...
Gambar 3.19 Metil Ester Canola ...
Gambar 3.20 Diagram Alir Pengujian Kadar FFA ...
Gambar 3.21 Diagram Alir Proses Transesterifikasi ...
Gambar 3.22 Diagram Alir Pengujian Peformansi Mesin ...
Gambar 3.23 Set-up Pengujian Peformansi Mesin Diesel ...
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg ...
Gambar 4.3 Grafik mf vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg ...
Gambar 4.4 Grafik mf vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg ...
Gambar 4.5 Viscous Flow Meter ...
Gambar 4.6 Grafik AFR vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg ...
Gambar 4.7 Grafik AFR vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg ...
Gambar 4.8 Grafik Efisiensi Volumentrik vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg ...
Gambar 4.9 Grafik Efisiensi Volumentrik vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg..
Gambar 4.10 Grafik Daya Aktual vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg ...
Gambar 4.11 Grafik Daya Aktual vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg ...
Gambar 4.12 Grafik Efisiensi Termal vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg ...
Gambar 4.13 Grafik Efisiensi Termal vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg ...
Gambar 4.14 Grafik SFC vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg ...
Gambar 4.15 Grafik SFC vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg ...
Gambar 4.16 Grafik Heat Loss vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg ...
Gambar 4.17 Grafik Heat Loss vs Putaran mesin untuk beban 4,5 kg ...
Gambar 4.18 Grafik SFC vs Putaran mesin untuk beban 3,5 kg ...
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Standard Biodiesel ... 7
Tabel 2.2 Statistik Negara Penghasil Canola ... 12
Tabel 4.1 Karakteristik Biodiesel Biji Bunga Canola ... 45
Tabel 4.2 Hasil Pengujian Bom Kalorimeter... 46
Tabel 4.3 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar ...
Tabel 4.4 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + B5 % ...
Tabel 4.5 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + B10 % ...
Tabel 4.6 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + B15 % ...
Tabel 4.7 Hasil Pengujian Bahan Bakar Solar + B20 % ...
Tabel 4.8 Data Untuk Perhitungan Daya ...
Tabel 4.9 Data Untuk Perhitungan mf ...
Tabel 4.10 Data Untuk Perhitungan AFR ...
Tabel 4.11 Data Untuk Perhitungan Efisiensi Volumentris ...
Tabel 4.12 Data Untuk Daya Aktual ...
Tabel 4.13 Data Efisiensi Termal Brake ...
Tabel 4.14 Data Untuk SFC ...
Tabel 4.15 Data Untuk Heat Loss ...
Tabel 4.16 Data Untuk Persentase Heat Loss ... 47
48
48
49
50
52
55
59
62
65
68
71
74
77
DAFTAR NOTASI
Lambang Keterangan Satuan
Pb Daya keluaran watt
n Putaran rpm
T Torsi N.m
Sfc Konsumsi bahan bakar spesifik g/KWh ṁf Laju aliran bahan bakar Kg/jam
Pa Daya aktual watt
ηv Efisiensi Volumentris %
ηb Efisiensi Termal %
AFR Rasio campuran bahan bakar dan udara
ρa Densitas udara kg/m3
ṁa Laju aliran udara dalam silinder Kg/jam
