BAB II KAJIAN PUSTAKA

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

2.1 Alpukat

Alpukat, atau Persea Americana tumbuhan ini berasal dari Meksiko dan Amerika Tengah dan kini banyak dibudidayakan di Amerika Selatan dan Amerika Tengah sebagai tanaman perkebunan monokultur dan sebagai tanaman pekarangan di daerah – daerah tropika lainnya di dunia, seperti juga Indonesia yang memiliki iklim tropis, pembudidayaan tanaman alpukat sendiri juga tidak terlalu sulit karena iklim yang cocok dengan Negara kita Indonesia.

Alpukat merupakan salah satu jenis buah bergizi tinggi yang semakin banyak diminati. Hal ini terlihat dari banyaknya permintaan alpukat di pasaran. Sebagai contoh, seorang grosir membutuhkan alpukat 12-20 ton/minggu untuk pedagang pengecer di Bogor.

Manfaat buah dan biji alpukat. Selain buah dan daunnya ternyata khasiat biji alpukat juga bermanfaat untuk beberapa penyakit, yaitu diantaranya adalah: Manfaat biji alpukat untuk pengobatan dapat digunakan untuk mengobati sakit gigi, manfaat biji alpukat untuk maag dan kencing manis, dan banyak lagi maanfaat lain yang terdapat dalam kandungan biji alpukat.

Pohon, dengan batang mencapai tinggi 20 m dengan daun sepanjang 12 hingga 25 cm. Bunganya tersembunyi dengan warna hijau kekuningan dan ukuran 5 hingga 10 milimeter. Ukurannya bervariasi dari 7 hingga 20 sentimeter, dengan massa 100 hingga 1000 gram; biji yang besar, 5 hingga 6,4 sentimeter.

Selain dari beberapa keunggulan diatas alpukat juga dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan baku biodiesel. Bagian dari buah alpukat yang dapat digunakan sebagai biodiesel adalah bijinya. Bahan ini (biji alpukat) merupakan limbah yang begitu banyak orang membuangnya setelah memanfaatkan daging buah tersebut. Padahal biji alpukat mengandung lemak nabati yang tersusun dari senyawa yang bisa menghasilkan minyak. Senyawa ini sangat unik karena memiliki komposisi yang sama dengan bahan bakar diesel solar. Selain itu kadar belarang dalam alpukat lebih sedikit dibandingkan kadar belerang dalam solar. Hal ini membuat pembakaran berlangsung sempurna sehingga gas buangnya lebih ramah lingkungan.

Disamping itu, biji alpukat merupakan bahan biomassa yang mengandung trigliserida serta kandungan asam lemak bebas (FFA) pada minyak biji alpukat rendah yakni 0,367% sehingga dapat dijadikan biodiesel dengan proses transesterifikasi. Adapaun kandungan minyak nabati dari berbagai tanaman ditunjukkan pada tabel 2.1

Tabel 2.1. kandungan minyak

kandungan minyak alpukat lebih tinggi dibandingkan tanaman-tanaman seperti kedelai, jarak, bunga matahari, dan kacang tanah. Namun, kandungan minyak alpukat masih lebih rendah dibandingkan sawit. Karakteristik fisika minyak alpukat dapat dilihat pada tabel 2.2, disana ditunjukkan berbagai karakteristiknya seperti specific gravity, dan viscosity dari minyak biji alpukat.

Asam-asam lemak/minyak tumbuh-tumbuhan terdiri dari komponen senyawa utamanya adalah trigliserida dimana karakteristik fisik minyak biji alpukat sebagai berikut:

Tabel 2.2. Karakteristik fisika minyak biji alpukat

2.2 Biodiesel

Biodiesel adalah bahan bakar alternatife yang diformulasikan khusus untuk mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati (bio-oil). Proses pembuatan biodiesel adalah proses transesterifikasi antara minyak nabati dengan methanol dan katalis pada suhu 70o_{C. Biodiesel}

memiliki keuntungan antara lain tidak diperlukan modifikasi mesin, memiliki cetane number tinggi, ramah lingkungan, memiliki daya pelumasan yang tinggi, aman dan tidak beracun.

Biodiesel juga merupakan bahan bakar alternatif dari bahan mentah terbarukan (renewable) yang terbuat bukan dari minyak bumi. Biodiesel tersusun dari berbagai macam ester asam lemak yang dapat diproduksi dari minyak-minyak tumbuhan seperti minyak sawit (palm oil), minyak kelapa, minyak jarak pagar, minyak biji kapuk randu, minyak kemiri, minyak nyamplung dan masih ada lebih dari 30 macam tumbuhan Indonesia yang potensial untuk dijadikan sumber energi bentuk cair ini. Pada gambar 2.1 dapat dilihat biji dari alpukat yang masih utuh dan minyak yang berasal dari biji alpukat.

Gambar 2.1. Biji dan minyak Alpukat

Secara kimia, transesterifikasi berarti mengambil molekul asam lemak kompleks dari minyak nabati atau hewani, menetralkan asam lemak tak jenuh minyak nabati atau hewani dan menghasilkan alcohol-ester. Karena komposisi asam lemak tak jenuh pada minyak jarak sudah berkurang secara drastis, maka pembuatan biodiesel dengan bahanbaku minyak jarak diperkirakan akan terjadi dengan lebih cepat. Prinsip proses transesterifikasi dapat dilihat pada Gambar 2.2 berikut ini:

Gambar 2.2. Proses Transesterifikasi Secara Kimia

2.3 Rapat Massa (Density)

Adalah perbandingan antara massa bahan bakar dengan volume bahan bakar. Density bahan bakar dipengaruhi oleh temperatur, dimana semakin tinggi temperatur, maka density semakin turun dan sebaliknya.

2.4 Viskositas / kekentalan

Kekentalan suatu bahan bakar menunjukkan sifat menghambat terhadap aliran, dan menunjukkan sifat pelumasannya pada permukaan benda yang dilumasi. Kekentalan bisa didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk menggerakkan suatu bidang dengan luas tertentu pada jarak tertentu dan dalam waktu yang tertentu pula. Viskositas bahan bakar mempunyai pengaruh yang besar terhadap bentuk semprotan bahan bakar. Dimana untuk bahan bakar dengan viskositas yang terlalu tinggi akan memberikan atomisasi yang rendah sehingga mengakibatkan mesin sulit di start. Selain itu, gas buang yang dihasilkan juga akan menjadi hitam dengan smoke density yang cukup tinggi. Jika viskositas bahan bakar terlalu rendah maka akan terjadi kebocoran pada pompa bahan bakarnya dan mempercepat keausan pada komponen pompa dan injektor bahan bakar.

2.5 Titik Nyala (flash Point)

Flash point adalah temperatur pada keadaan di mana uap di atas permukaan bahan bakar (biodiesel) akan terbakar dengan cepat (meledak). Flash Point menunjukan kemudahan bahan bakar untuk terbakar. Makin tinggi flash point, maka bahan bakar semakin sulit terbakar.Makin mudah bahan bakar untuk terbakar maka flash point-nya menurun dan bahan bakar lebih effisien.

2.6 Specific Gravity

Berat bahan bakar atau Specific Gravity memegang peranan yang sangat penting dalam hal nilai kalor bahan bakar, flash point, dan sifat pelumasan pada mesin. Makin tinggi

specific gravity berarti bahan bakar akan semakin berat, dan nilai kalor yang dihasilkan tiap volume akan semakin besar pula. Specific Gravity yang lebih tinggi juga menunjukkan sifat pelumasan yang lebih baik. Tetapi Specific Gravity yang terlalu tinggi akan menyebabkan viskositas yang terlalu tinggi, dan flash point yang terlalu tinggi.

Specific Gravity terhadap air = ……… 2.1

2.7 Nilai Kalor

Nilai kalor dari bahan bakar diesel diukur dengan bomb kalorimeter. Untuk memperoleh perkiraan nilai kalornya, bisa dipakai rumus empiris di bawah ini:

NK = 18,650 + 40 (API – 10) BTU/lb ... 2.2 API = API Gravity pada 60 oF = (141,5/Specific Gravity) – 131,5 ... 2.3 Untuk menghitung lower heating value (LHV ) dan higher heating Value digunakan persamaan sebagai berikut:

LHV= HHV- ……… 2.4

2.8 Minyak Solar

Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi mentah bahan bakar ini berwarna kuning coklat yang jernih. Penggunaan solar pada umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin Diesel dengan putaran tinggi (diatas 1000 rpm), yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran langsung dalam dapur-dapur kecil yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih.(www. Com Pertamina: 2005 ), pada tabel 2.3 dapat dilihat spesifikasi bahan bakar solar.

Air Fuel Ratio ( AFR)

Air fuel ratio adalah perbandingan antara udara dan bahan bakar (proses pencampuran udara dan bahan bakar), bahan bakar yang hendak dimasukkan ke dalam ruang bakar haruslah dalam keadaan mudah terbakar, hal tersebut agar didapatkan effisiensi tenaga motor yang maksimal. Campuran bahan bakar yang belum sempurna akan sulit dibakar oleh percikan bunga api di dalam ruang bakar, bahan bakar tidak dapat terbakar tanpa adanya udara (O2), tentunya dalam keadaan yang homogen. Bahan bakar yang di gunakan dalam pembakaran sesuai dengan ketentuan sebab bahan bakar yang melimpah pada ruang bakar justru tidak meningkatkan tenaga dari motor tersebut, semakin banyak bahan bakar yang tidak terbakar pada ruang bakar akan mengakibatkan filament pada dinding silinder.

Air fuel ratio adalah faktor yang mempengaruhi kesempurnaan proses pembakaran didalam ruang bakar. Merupakan komposisi campuran bahan bakar dan udara idealnya AFR bernilai 13,6 (1 bahan bakar : 13,6 udara) stoichiometry, berikut pengaruh AFR pada kinerja mesin:

AFR Terlalu kurus :

 Tenaga mesin menjadi sangat lemah  Sering menimbulkan detonasi  Mesin cepat panas

 Dapat membuat kerusakan pada sillinder ruang bakar AFR Kurus :

 Tenaga mesin berkurang  Terkadang terjadi detoansi  Konsumsi bahan bakar irit

AFR Ideal :

 Kondisi Paling Ideal AFR Kaya :

 Bensin agak boros  Tidak terjadi detonasi  Mesin lebih bertenaga

AFR Terlalu kaya :  Bensin sangat boros

 Asap knalpot berwarna hitam

 Menimbulkan filament pada gesekan dinding sillinder dengan ring piston (Sumber : Wisnu Arya Wardana, 2001 : 38)

Perbandingan jumlah udara dengan bahan bakar disebut dengan Air Fuel Ratio (AFR). Perbandingan ini dapat dibandingkan baik dalam jumlah massa ataupun dalam jumlah volume.

𝐴𝐹𝑅 = 𝑚𝑓𝑢 : 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝑉𝑓𝑢𝑒𝑙 : 𝑉𝑎𝑖𝑟 ……… 2.5 Besarnya AFR dapat diketahui dari uji coba reaksi pembakaran yang benar-benar terjadi, nilai ini disebut AFR aktual. Sedangkan AFR lainnya adalah AFR stoikiometri, merupakan AFR yang diperoleh dari persamaan reaksi pembakaran. Dari perbandingan nilai AFR tersebut dapat diketahui nilai Rasio Ekuivalen (ϕ) :

𝜙 = 𝐴𝐹𝑅𝑠 : 𝐴𝐹𝑅𝑎𝑘𝑡 ………. 2.6

Untuk dapat mengetahui nilai AFR , maka harus dihitung jumlah keseimbangan atom C, H dan O dalam suatu reaksi pembakaran. Adapun rumus umum reaksi pembakaran yang menggunakan udara kering adalah :

2.9 Motor Diesel

Motor diesel ditemukan oleh seorang insinyur Jerman benama Rudolf Diesel pada tahun 1897 sebagai salah satu jenis motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine). Konsep dari mesin ini adalah memulai pembakaran dengan menyemprotkan bahan bakar cair ke dalam udara yang dipanaskan kompresi yang dapat menghasilkan efisiensi yang lebih dari motor bensin.

Motor bakar diesel yang bebeda dengan motor bakar bensin proses penyalaan bukan dengan loncatan bunga api listrik. Pada langkah hisap hanyalah udara segar yang masuk ke dalam silinder. Pada waktu torak hampir mencapai TMA bahan bakar disemprotkan ke dalam sillinder.

Terjadilah penyalaan untuk pembakaran, pada saat udara masuk ke dalam silinder sudah bertemperatur tinggi.

Tipe- Tipe Motor Diesel :

 Tipe Motor Diesel Injeksi Langsung (Direct Injection Type)

Bahan bakar disemprotkan langsung ke Ruang bakar utama letak ruang bakar utama ada di antara piston & silinder headBagian atas piston dibuatkan ruang dengan desain khusus.

 Tipe Injeksi Tidak Langsung ( Indirect Injection Type)

Pada ruang bakar Motor diesel Injeksi tidak langsung, Bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar pendahuluan (prechamber) yang telah dipanaskan dan disinilah awal pembakaran terjadi untuk mendapatkan campuran yang baik kemudian dilanjukan dengan pembakaran utama diruang bakar utama.

2.10 Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah

Pada motor diesel empat langkah, katup masuk dan katup buang digunakan untuk mengontrol proses pemasukan dan pembuangan gas dengan membuka dan menutup saluran masuk dan saluran buang.

Gambar 2.3. Prinsip kerja motor diesel 4 langkah

1. Langkah isap, yaitu waktu torak bergerak dari TMA ke TMB. Udara diisap melalui katup isap sedangkan katup buang tertutup.

2. Langkah kompresi, yaitu ketika torak bergerak dari TMB ke TMA dengan memampatkan udara yang diisap, karena kedua katup isap dan katup buang tertutup, sehingga tekanan dan suhu udara dalam silinder tersebut akan naik. 3. Langkah usaha, ketika katup isap dan katup buang masih tertutup, partikel bahan

bakar yang disemprotkan oleh pengabut bercampur dengan udara bertekanan dan suhu tinggi, sehingga terjadilah pembakaran. Pada langkah ini torak mulai bergerak dari TMA ke TMB karena pembakaran berlangsung bertahap.

4. Langkah buang, ketika torak bergerak terus dari TMA ke TMB dengan katup isap tertutup dan katup buang terbuka, sehingga gas bekas pembakaran terdorong keluar.

2.11 Siklus Motor Diesel

Siklus Diesel adalah Siklus teoretis untuk (Compression Ignition Engine) atau motor diesel.Perbadaan siklus diesel dengan siklus otto adalah: pada motor diesel penambahan panas terjadi pada tekana tetap.

Gambar:2.4. Siklus diesel digram P-V dan T-S Prosesnya:

1-2 Kompresi Isentropik (Reversibel Adiabatik). 2-2 Pembakaran Isobarik.

3-4 Ekspansi Isentropik (Reversibel Adiabatik) 4-1 Pembakaran kalor Isochoric.

Efisiensi teoritis siklus diesel

𝜂 =1- ……… 2.1

Efisiensi teoritis siklus dual:

𝜂 = 1- ……….. 2.2

Dimana:

P3/P2 (Perbandingan tekana pada volume konstan) V4/V2 (Cut-off ratio/ perbandingan pemancuan). K = 1,40

r= V1/V2

Gambar 2.5. Komponen Bahan bakar Motor diesel

Dapat dilihat pada gambar 2.5 komponen – komponen bahan bakar pada motor diesel Adapun fungsi – fungsi komponen tersebut :

1. Fuel tank berfungsi untuk menyimpan bahan bakar sementara yang akan digunakan dalam penyaluran bahan bakar yang dibutuhkan oleh mesin.

2. Feed pump atau pompa penyalur berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dengan cara memompa bahan bakar dari tangki dan mengalirkannya ke pompa injeksi. Didalam feed pump juga terpasang komponen yang bernama priming pump, yang berfungsi untuk mengeluarkan udara palsu dari sistem bahan bakar.

3. Fuel filter biasanya terdapat 2 (dua) yaitu pada bagian sebelum feed pump yang dilengkapi pula dengan water sedimenter yang berfungsi untuk memisahkan air dalam sistem bahan bakar dan fuel filter (saringan bahan bakar) yang berfungsi untuk menyaring kotoran kotoran yang terdapat pada bahan bakar untuk menjaga kualitas bahan bakar agar selalu bersih dan tidak menghambat aliran bahan bakar.

4. Injection pump yang berfungsi untuk menaikkan tekanan sehingga bahan bakar solar dapat mudah dikabutkan oleh nozzle. didalam pompa injeksi ada komponen yang bernama automatic timer dan governor yang fungsinya ada dibawah ini.

5. Automatic timer yang terpaang pada bagian depan pompa injeksi yang berhubungan dengan timing gear berfungsi untuk memajukan saat injeksi sesuai dengan putaran motor.

6. Governor terpasang pada bagian belakang pompa injeksi yang berfungsi sebagai pengatur jumlah injeksi bahan bakar sesuai dengan pembebanan motor.

7. Pengabut (Nozzle) berfungsi untuk mengabutkan bahan bakar agar mudah bercampur dengan oksigen sehingga mudah terbakar dalam silinder

8. Pipa tekanan tinggi terbuat dari bahan baja yang berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar bertekanan tinggi dari pompa injeksi ke masing-masing pengabut

9. Busi pijar atau busi pemanas (glow plug) berfungsi untuk memanaskan ruangan prechamber pada saat mulai start. Dengan merubah energi listrik dari battery menjadi energi panas

10. Battery (aki) berfungsi sebagai sumber energi listrik yang mensupply energi yang dibutuhkan oleh busi pijar untuk memanaskan ruangan pre chamber

11. Kunci kontak (ignition switch) berfungsi sebagai saklar utama pada sistem kelistrikan kendaraan

12. Relay yang berfungsi sebagai pengaman dan pengatur saat pemanasan ruang pre chamber.

2.12.1. Tangki Bahan bakar

Tangki bahan bakar terbuat dari bahan yang tidak korosi atau terbuat dari baja tipis yang bagian dalamnya melapisi bahan anti karat. Tangki bahan bahar harus bebas dari kebocoran dan tahan terhadap tekana minimal 0-3 bar, serta tahan terhadap getaran mekanis yang ditimbulkan pada saat motor beroperasi. Dalam tangki bahan bakar terdapat fuel sender gauge yang berfungsi untuk menujukan jumlah bahan bakar yang ada didalam tangki.

2.12.2. Filter Bahan Bakar

Umur komponen system aliran bahan bakar motor diesel sangat ditentukan oleh mutu saringan / filter serta perawantan berkala system bahan bakar.Tekanan bahan bakar dapat dibangkitkan oleh pompa injector melalui plunyer dan barel serta

nozel. Hal ini mengharuskan bahan bakar yang selalu bersih dan tidak terkontaminasi oleh material lain sebelum masuk ke pompa injektor dan nozel.

2.12.3. Pompa Injeksi

Berfungsi memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan / disemprotkan oleh nozzel. Pada gambar 2.6 dapat dilihat gambar pompa injector dan bagian – bagianya.

Gambar 2.6. Pompa Injektor 2.12.4. Injektor / Nozel

Injektor / Nozel adalah Pemisahan fluida atau minyak menjadi tetesan kecil yang membutuhkan energi tertentu, energi yang diberikan melalui pompa yang memiliki tekanan, yang tinggi. Dengan pompa bertekanan tinggi akan memecahkan minyak atau fluida dengan kecepatan tertentu, tekanan dan kecepatan yang diberikan biasaya mencapai 100 psi sehinga memaksa fluida atau minyak melalui lubang nozel. Dapat dilihat pada gambar 2.7 model injektor / nozel dan bagian – bagian dari injektor / nozel tersebut.

Gambar 2.7. Injektor/Nozel

Untuk mengatahui model laju aliran masa tekanan injeksi, tekanan udara lingkungan, sifat fisik bahan bakar yang diuji, dapat di notasi dengan L/D geometri lubang Nozel R/D Rasio Inlet. Parameter output koefisien debit aliran, kecepatan injeksi yang efektif, dan diameter efektif dapat digunakan persamaan sebagai berikut :

……… 2.8 Keterangan : = mean velocity.

= injeksi rate. = liquid density.

= nozel hole area.

Dan untuk menghitung tekanan masuk dan keluar (P1, P2) digunakan persamaan Bernoulli’s.

……… 2.9 Dimana tekanan lingkungan (P2) akan diganti kooefisienya ( Cd) maka.

………..….. 2.10

Fraksi kooefisenya adalah:

………. 2.11

Macam – macam injektor seperti disebutkan diatas dengan sifat pengabutan dan karakteristik yang berbeda maka pemilihan untuk fungsi pemakaiannya juga berbeda yang tergantung pada proses pembakarannya dan proses pembakaran ini ditentukan oleh bentuk ruang bakarnya, untuk sifat-sifat injektor ini antara lain adalah seperti berikut:

a. Injector berlubang satu (Single hole) proses pengabutannya sangat baik akan tetapi mememrlkukan tekanan injection pump yang tinggi.

b. Demikian halnya dengan injektor berlubang banyak (multi hole) pengabutannya sangat baik. Injector ini sangat tepat digunakan pada direct injection (injeksi langsung).

c. Injektor dengan model pin, injektor model pin ini model trotle maupun model pintle lebih tepat digunakan pada motor diesel dengan ruang bakar yang memiliki combustion chamber, kamar muka maupun kamar pusar (turbulen) dan Tipe Lanova.

2.13 Penyemprotan (Spray)

Penyemprotan atau spray adalah aliran udara / gas yang mengandung droplet; atau droplet yang bergerak dalam aliran udara / gas.Oleh karena itu, dalam proses pengabutan

ini pada dasarnya adalah mencampur bahan bakar dengan oksigen, untuk itu proses pengabutan untuk memperoleh gas bahan bakar yang sempurna pada injector dapat dilakukan dengan tiga sistem pengabutan yaitu:

a. Pengabutan Udara

Proses pengabutan udara terjadi pada saat bahan bakar yang bertekanan 60 sampai 85 kg/cm² mengakibatkan tekanan pada rumah pengabut sebesar 60 kg/cm² yang selalu berhubungan langsung dengan tabung udara dengan tekanan bahan bakar dari pompa mencapai 70 kg/cm² pada Volume tertentu akan tertampung pada cincin pembagi dari pengabut tersebut.

b. Pengabutan Tekanan

Pada proses pengabut tekan ini saluran bahan bakar dan ruangan dalam rumah pengabut harus selalu terisi penuh oleh bahan bakar, dengan jarum pengabut yang tertekan oleh pegas sehingga saluran akan tertutup. Namun ketika bahan bakar dari injection pump yang beterkanan 250 kg/Cm² mengalir kebagian takikan jarum pengabut, pengabut akan tertekan keatas sehingga saluran akan terbuka. Dengan demikian, bahan bakar akan terdesak melalui celah di antara jarum pengabut dalam bentuk gas.

c. Pengabutan Gas

Pengabutan ini dikonstruksi sedemikisn rupa dengan komponen – komponen yang terdiri atas rumah pengabutan, katup dan bak pengabutan yang ditempatkan di bagian bawah dari pengabutan dan berada di dalam ruang bakar. Dalam proses pengabutan ini bahan bakar telah berada dalam keadaan bertekanan tinggi dan katup injeksi sudah terbuka sejak langkah pengisapan oleh torak dan pada kondisi demikan ini sebagian bahan bakar telah menetes ke bak pengabut yang di bagian sisinya terdapat lubang-lubang kecil (Taufiq, 2012). Pada gambar 2.8 dapat dilihat sistem semprotan (spray) yang terjadi pada proses pengabutan.

Gambar 2.8. Sistem peyemprotan ( spray) (Adapted from: www.elsevier.com/locate/renene)

Untuk mesin diesel, penetrasi ujung semprotan terlalu lama disebabkan oleh injeksi tekanan tinggi juga memiliki efek yang merugikan pada kontrol akurasi campuran dan kinerja emisi karena penguapan.

Berdasarkan topik diatas sehingga untuk dapat mengetahui tingkat penyemprotan dengan tekanan atomisasi, dan dapat di ukur sudut kerucut berdasarkan jarak semprotan digunakan persamaan empiris dimana , dapat dilihat pada gambar 2.9 penyemprotan tip penetrasi, jarak penetrasi L oleh (Arai et al)

Gambar 2.9. Penyemprotan tip Penetrasi

……… 2.12

……… 2.14 ……….. 2.15 Dimana : L = Jarak penetrasian. = Tekana injeksi. = Lubang Nozel. = Break-up time = Udara lingkungan. = Diameter nozel.

Diameter semprotan merupakan hasil rata – rata dari panjang semprotan di sumbu vertikal dan sumbu horizontal. Berdasarkan data diameter hasil semprotan, menurut (Borman, 1998) besarnya sudut semprotan dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

………. 2.16 Dimana :

Ɵ = Sudut semprotan ( o₎ Δp = Tekanan injector (MPa)

= Diameter semprotan (mm) = Velocity (m/s)

Sepanjang semprotan penetrasi ditentukan dengan mencari arah axial semprotan yang terjauh dari nozzel, sudut yang meliputi struktur semprotan dari nozzle hingga 1/3 dari penetrasi. Garis linear digunakan untuk mengukur sudut yang dekat dan garis singgung kontur yang ada sampai ujung semprotan. (Ghurri et.el)

Gambar 2.10. Tip Penetrasi

Pada gambar 2.10 dapat dilihat tip penetrasi yang terjadi pada nozel spray. Untuk menganalisis sifat penetrasi semprotan diatas digunakan persamaan Hiroyasu

……… 2.17 ...………...……….. 2.18 ...………….……… 2.19 ………. 2.20 .………. 2.21 Dimana :

= Diameter Nozel.

= Penetrasi tip penyemprotan. = Waktu setelah mulai injeksi.

= Break up time.

= Kecepatan awal semprotan. = Discharge Koofisen Nozel.

= Tekanan Injeksi. = Fuel Density.

= Density udara Lingkungan.

= Volume fraction pengabutan dari semprotan. = Sudut kerusut semprotan.

Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) adalah menyatakan jumlah pemakaian bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor untuk menghasilkan daya (Hp) dalam kurun waktu tertentu. Semakin rendah nilai Sfc maka semakin rendah pula konsumsi bahan bakar yang digunakan. Berikut ini merupakan hasil dari pengukuran konsumsi bahan bakar spesifik.

Rumus yang digunakan untuk menghitung Sfc adalah :

………. 2.22

Dimana :

Sfc : Specific fuel consumption (Kg/Hp.jam) mf : laju aliran bahan bakar (Kg/jam)

ρ : 0.00075 kg/cc v : 10 ml

mf : v x ρ

Sementara nilai diameter rata – rata dari semprotan yang terjadi ini dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Sauter Mean Diameter (SMD) berikut (Viriato, 1996) :

... 2.23 Dimana :

σ = Tegangan permukaan minyak ρl = Massa jenis minyak

Va = Kecepatan Udara

µl = Viskositas minyak

ρa = Udara lingkungan

AFR = Rasio bahan bakar dengan udara

2.14 Camera

Camera High speed digunakan untuk mengambil proses gambar panjang penyemprotan dan ukuran butiran pada saat penetrasi bahan bakar. untuk menganalisis data dari panjang semprotan, dan ukuran butiran digunakan softwere. Adapun model camera high speed dapat dilihat pada gambar 2.11.