SKRIPSI MOTOR BAKAR. Disusun Oleh: HERMANTO J. SIANTURI NIM:

Transkripsi

1 SKRIPSI MOTOR BAKAR UJI EKSPERIMENTAL PENGARUH PENGGUNAAN CAMPURAN BAHAN BAKAR DIMETIL ESTER [B 06] DENGAN BAHAN BAKAR SOLAR TERHADAP UNJUK KERJA MESIN DIESEL Disusun Oleh: HERMANTO J. SIANTURI NIM: PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2

3

4

5

6

7

8 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan keharirat Tuhan Yang Maha Esa atas berkat Rahmat dan Hidayah yang telah diberikan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Skripsi ini. Tugas ini adalah salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan mencapai gelar Sarjana di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin,. Adapun Tugas Skripsi ini berjudul Uji Eksperimental Pengaruh Penggunaan Campuran Bahan Bakar Dimetil Ester [B-06] Dengan Bahan Bakar Solar Terhadap Unjuk Kerja Mesin Diesel. Penyusunan dan penulisan tugas skripsi ini amat disadari tidak akan dapat diselesaikan sendiri. Semua yang telah tercapai tidak lepas dari bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk pada kesempatan ini Penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Isril Amir, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktunya dalam membimbing Penulis dalam menyelesaikan Tugas Skripsi ini. 2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikwansyah Isranuri sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 3. Bapak Tulus Burhanuddin Sitorus, ST, MT. Sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 4. Bapak / Ibu Staff pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik USU. 5. Kedua orang tua yang sangat Saya banggakan, dan saudara yang Saya sayangi, yang selalu memberikan doa, dukungan baik secara moril dan materi, semangat dan kasih sayang.

9 6. Teman-teman satu tim dalam tugas akhir: Eddy, Ahmad Sofyan dan Fredy yang telah berjuang bersama-sama. 7. Teman-teman ekstensi yang tidak dapat disebutkan satu persatu. 8. Kepada Bang Atin Staff Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin yang telah banyak membantu dan membimbing Penulis selama pengujian di Laboratorium. 9. Semua pihak yang membantu secara langsung maupun tidak langsung dalam penyusunan dan penulisan tugas skripsi ini. Penulis mengharapkan masukan berupa kritik dan saran yang membangun untuk penyempurnaan Tugas Skripsi ini. Semoga apa yang ada dalam Tugas Skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca secara umum dan penulis secara khusus. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih. Medan, Agustus 2009 Penulis, Hermanto J. Sianturi

10 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR TABEL... vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR NOTASI... viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang Tujuan pengujian Manfaat pengujian Ruang lingkup pengujian Sistematika pengujian... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Performanasi motor diesel Torsi dan daya Konsumsi bahan bakar spesifik Perbandingan udara bahan bakar Efisiensi Volumetris Efisiensi Thermal Brake Teori pembakaran Nilai kalor bahan bakar Bahan bakar diesel Biodiesel... 12

11 2.4.1 Karakteristik biodiesel Biodiesel dari minyak kelapa sawit Emisi gas buang Pengendalian emisi gas buang BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan tempat Alat dan bahan Alat Bahan Metode pengumpulan data Metode pengolahan data Pengamatan dan tahap pengujian Prosedur pengujian nilai kalor bahan bakar Prosedur pengujian performansi motor diesel Prosedur pengujian emisi gas buang... 31

12 BAB IV HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Pengujian nilai kalor bahan bakar Pengujian performansi motor diesel Torsi Daya Konsumsi bahan bakar spesifik Rasio perbandingan udara bahan bakar Efisiensi volumetrik Efisiensi thermal brake Pengujian emisi gas buang Kadar Karbon Monoksida (CO) dalam gas buang Kadar Nitrogen Oksida (NOx) dalam gas buang Kadar Unburned Hidro Carbon (UHC) dalam gas buang Kadar Karbon Dioksida (CO 2 ) dalam gas buang Kadar Sisa oksigen (O 2 ) dalam gas buang BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

13 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Karakteristik mutu solar Tabel 2.2 Struktur Kimia Asam Lemak pada Biodiesel Tabel 2.3 Perbandingan Biodiesel dan Solar (Petrodiesel) Tabel 2.4 Karakteristik Mutu Biodiesel dari Minyak Kelapa Sawit Tabel 3.1 Spesifikasi Mesin Diesel TD4A 4-langkah Tabel 3.2 Spesifikasi TD4A 001 Instrumentation Unit Tabel 4.1 Data hasil pengujian dan perhitungan bom kalorimeter Tabel 4.2 Data hasil pembacaan langsung unit Instrumentasi Tabel 4.3 Data hasil perhitungan daya Tabel 4.4 Data hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik Tabel 4.5 Data hasil perhitungan untuk AFR Tabel 4.6 Data hasil perhitungan untuk efisiensi volumetrik Tabel 4.7 Jumlah air yang terbentuk dari pembakaran tiap 1 kg biodiesel Tabel 4.8 Data hasil perhitungan untuk efisiensi thermal brake Tabel 4.9 Kadar CO dalam gas buang Tabel 4.10 Kadar NOx dalam gas buang Tabel 4.11 Kadar UHC dalam gas buang Tabel 4.12 Kadar CO 2 dalam gas buang Tabel 4.13 Kadar sisa oksigen (O 2 ) dalam gas buang

14 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi Gambar 3.1 Bom kalorimeter Gambar 3.2 Diagram alir pengujian nilai kalor bahan bakar Gambar 3.3 Mesin uji (TD4 A 001) Gambar 3.4 TD4 A Stroke Diesel Engine Gambar 3.5 TD4 A 001 Instrumentation Unit Gambar 3.6 Diagram alir pengujian performansi motor bakar diesel Gambar 3.7 Auto logic gas analizer Gambar 3.8 Diagram alir pengujian emisi gas buang motor bakar diesel Gambar 4.1 Grafik Torsi vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.2 Grafik Daya vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.3 Grafik Sfc vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.4 Kurva Viscous Flow Meter Calibration Gambar 4.5 Grafik AFR vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.6 Grafik Efisiensi volumetrik vs putaran untuk beban 10kg, 25 kg Gambar 4.7 Grafik BTE vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.8 Grafik kadar CO vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.9 Grafik kadar NO x vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.10 Grafik kadar UHC vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.11 Grafik kadar CO 2 vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg Gambar 4.12 Grafik kadar O 2 vs putaran untuk beban 10 kg dan 25 kg

15 DAFTAR NOTASI Lambang Keterangan Satuan P B Daya keluaran Watt n Putaran mesin Rpm T Torsi N.m Sfc Konsumsi bahan bakar spesifik g/kw.h. m f Laju aliran bahan bakar kg/jam V f Volume bahan bakar yang diuji ml t f Waktu untuk menghabiskan bahan bakar detik. m a Laju aliran massa udara kg/jam ρ Kerapatan udara kg/m 3 a V s Volume langkah torak m 3 C f AFR η v Faktor koreksi Air fuel ratio Efisiensi volumetrik η b Efisiensi thermal brake HHV Nilai kalor atas bahan bakar kj/kg LHV Nilai kalor bawah bahan bakar kj/kg CV Nilai kalor bahan bakar kj/kg C V Panas jenis bom kalorimeter J/gr. o C M Persentase kandungan air dalam bahan bakar Q lc Kalor laten kondensasi uap air kj/kg