TUGAS AKHIR KONVERSI ENERGI KARAKTERISASI UNJUK KERJA SISTEM DUAL-FUEL (SYNGAS HASIL GASIFIKASI DAN BENSIN) PADA GENERATOR SET MOTOR BENSIN HONDA EC 2900 L Dosen Pembimbing : Dr. Bambang Sudarmanta, ST, MT, Disusun oleh : Eko Wahyu Dirgantara NRP. 2106 100 136
LATAR BELAKANG : Besar produksi limbah sekam padi Kebutuhan efisiensi Penelitian Sebelumnya
BATASAN MASALAH : Menggunakan motor bensin satu silinder empat langkah yang telah termodifikasi pada saluran hisap untuk menyuplai syngas hasil gasifikasi Kondisi mesin dalam keadaan standart Kondisi udara dalam keadaan ideal Tidak membahas proses pembuatan gas hasil gasifikasi serta reaksi kimia yang terjadi Bahan bakar yang digunakan adalah bensin dan syngas hasil gasifikasi sekam padi Bensin yang dipakai adalah bensin yang diproduksi oleh pertamina
TUJUAN PENELITIAN : Pertama Kedua Untuk mendapatkan rancangan mixer yang tepat dari mekanisme sistem pemasukan gas hasil gasifikasi ke dalam ruang bakar dengan mass flowrate yang dapat diatur. Untuk mendapatkan AFR (Air Fuel Ratio) yang tepat agar unjuk kerja yang dihasilkan oleh mesin menjadi optimum. Ketiga Untuk mendapatkan temperatur : gas buang, mesin, oli pelumas untuk mendapatkan analisa sistem pembakaran
TEORI DASAR MOTOR BENSIN Tahapan Pembakaran : 1. Ignition lag 2. Flame propagation 3. After burning
Teori Dasar Motor Bensin Unjuk Kerja Motor Bensin Daya Torsi Tekanan efektif rata-rata Pemakaian bahan bakar spesifik : Single Fuel Dual Fuel Efisiensi termal Single Fuel Dual Fuel
Penelitian-Penelitian Tentang Dual Fuel Engine JINGDANG HUANG DAN R. J. CROOKES (1998) pengujian dengan Variable compression ratio Ricardo E6 single cylinder spark ignition engine operating dengan mensimulasikan biogas dari campuran natural gas dan carbon dioxide. Dalam simulasi biogas di set dari 0 % sampai 40% dari volume campuran.
SKEMA PERCOBAAN JINGDANG HUANG DAN R. J. CROOKES Untuk pencampuran natural gas dan carbon dioxide, pada penelitian ini digunakan mixing, berikut mixing yang digunakan :
Penelitian-Penelitian Tentang Dual Fuel Engine E.PORPATHAM,A. RAMESH DAN B. NAGALINGAM (2006) Menganalisa effect dari hydrogen terhadap performa dari bahan bakar biogas pada motor bensin. Dimana hydrogen ditambahkan dalam jumlah yang sedikit (5%, 10%, dan 15%) ke biogas yang akan diujikan pada mesin dengan kecepatan pengapian yang tetap. mekanisme kerja experimental
HASIL DARI PERCOBAAN
Penelitian-Penelitian Tentang Dual Fuel Engine CHULYOUNG JEONG, TAESOO KIM, KYUNGTAEK LEE, SOONHO DAN KWANG MIN CHUN (2009) Menyelidiki emisi pengotor dan efisiensi pembangkit dari suatu fourstroke spark ignition Generator motor gas yang mengoperasikan biogas hydrogen sehingga bercampur dengan bermacam-macam perbandingan udara dan konsentrasi hidrogen. Percobaan dilaksanakan pada tingkat kecepatan mesin tetap sebesar 1200 rpm dan daya keluaran konstan sebesar tetap 10 kw. Skema experimen
Hasil percobaan menunjukkan nilai puncak dalam membangkitkan efficiency, tekanan maximum cylinder, dan emisi NOx meningkat pada perbandingan udara di sekitar 1.2 ketika konsentrasi hidrogen meningkat. Emisi CO 2 berkurang ketika konsentrasi hidrogen dan perbandingan udara meningkat, dalam kaitan dengan kondisi lean-burn pembakaran hidrogen. Grafik percobaan
SKEMA PERALATAN UJI :
ALAT UJI :
ALAT UKUR :
DESAIN MIXER :
MIXER DAN MIXING JET :
EFISIENSI VOLUMETRIK : Single-Fuel : Dual-Fuel (0.5 bar syngas) :
Flowchart pengujian :
PROSEDUR PERCOBAAN (SINGLE-FUEL): Engine Turn On + Warming Up about 5 minutes Set beban 0 2400 Watt + Putaran engine 3000 rpm Waktu konsumsi bensin (130 ml), (Arus & Voltase) Listrik, Laju alir udara, Temperatur (mesin. gas buang, udara, dan oli pelumas). Turn-Off beban bertahap + Shut down engine.
PROSEDUR PERCOBAAN (DUAL-FUEL): Preparation Pasang Mixer & Mixing Jet Turn-On Engine + Warming Up Experiment Setting Syngas Pressure at Regulator Beban listrik 0 2400 Watt + Putaran 3000 rpm Data : Waktu konsumsi bensin (130 ml), (Arus dan Voltase) listrik, Laju alir (udara & syngas), Temperatur (syngas, udara, engine, gas buang, dan oli engine) Finish Turn-off beban listrik bertahap + Stop syngas flow Shutdown engine
GRAFIK DAYA FUNGSI BEBAN LISTRIK Engine Power (hp) 3,6 3,4 3,2 3 2,8 2,6 2,4 2,2 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Load (Watt) single fuel Dual Fuel 0,1 bar Dual Fuel 0,2 bar Dual Fuel 0,3 bar Dual Fuel 0,4 bar Dual Fuel 0,5 bar
GRAFIK TORSI FUNGSI BEBAN LISTRIK Torque (kg.cm) 85 80 75 70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Load (Watt) single fuel Dual Fuel 0,1 bar Dual Fuel 0,2 bar Dual Fuel 0,3 bar Dual Fuel 0,4 bar Dual Fuel 0,5 bar
GRAFIK BMEP FUNGSI BEBAN LISTRIK bmep (kg/cm2) 5,4 5,1 4,8 4,5 4,2 3,9 3,6 3,3 3 2,7 2,4 2,1 1,8 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Load (Watt) single fuel Dual Fuel 0,1 bar Dual Fuel 0,2 bar Dual Fuel 0,3 bar Dual Fuel 0,4 bar Dual Fuel 0,5 bar
GRAFIK EFISIENSI TERMAL FUNGSI BEBAN LISTRIK 9,5 9 Spesific Fuel Consumption (kg/hp.hr) 8,5 8 7,5 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 single fuel Dual Fuel 0,1 bar Dual Fuel 0,2 bar Dual Fuel 0,3 bar Dual Fuel 0,4 bar Dual Fuel 0,5 bar Load (Watt)
GRAFIK PENGGANTIAN BENSIN FUNGSI BEBAN LISTRIK 80 sfc Liqiud Fuel Replacement (%) 70 60 50 40 30 20 Dual Fuel 0,1 bar Dual Fuel 0,2 bar Dual Fuel 0,3 bar Dual Fuel 0,4 bar 10 Dual Fuel 0,5 bar 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Load (Watt)
GRAFIK EFISIENSI TERMAL FUNGSI BEBAN LISTRIK 35 30 single fuel Thermal Efficiency (%) 25 20 15 10 Dual Fuel 0,1 bar Dual Fuel 0,2 bar Dual Fuel 0,3 bar Dual Fuel 0,4 bar 5 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Load (Watt) Dual Fuel 0,5 bar
GRAFIK AFR FUNGSI BEBAN LISTRIK AFR 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Load (Watt) single fuel Dual Fuel 0,1 bar Dual Fuel 0,2 bar Dual Fuel 0,3 bar Dual Fuel 0,4 bar Dual Fuel 0,5 bar
GRAFIK TEMPERATUR GAS BUANG FUNGSI BEBAN LISTRIK 525 515 Exhaust Temperature ( C) 505 495 485 475 465 455 445 435 425 415 405 395 single fuel Dual Fuel 0,1 bar Dual Fuel 0,2 bar Dual Fuel 0,3 bar Dual Fuel 0,4 bar Dual Fuel 0,5 bar 385 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 Load (Watt)
KESIMPULAN : Pemakaian Mixer yang dilengkapi dengan Mixing Jet untuk kondisi gas masuk yang bertekanan lebih rendah dari tekanan atmosfer dapat menambah efisiensi volumetrik (η v ) dari single-fuel yang memiliki η v = 48,72 % hingga dual fuel dengan massflowrrate 8,2773 kg/jam memiliki η v = 68,35 %. Pemakaian syngas dapat mengurangi konsumsi bensin hingga batas maksimum 8,2773 kg/jam, karena melebihi batas massflowrate ini engine akan mati. Pengurangan maksimum pemakaian syngas didapat pada beban listrik 1241,23 VA dengan besar pengurangan hingga 75,118 %. Nilai konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) campuran bensin dan syngas pada mode dual feul mengalami peningkatan yang cukup besar pada beban listrik paling rendah.
KESIMPULAN : Efisiensi termal (η th ) engine mengalami penurunan dengan penambahan syngas massflowrate. Secara umum bertambahnya bahan bakar meningkatkan temperatur engine, oli pelumas dan gas buang, selain itu juga campuran menjadi terlalu kaya mengakibatkan engine mati pada tekanan syngas 0,5 bar pada pembebanan 2200 watt.
SARAN : Adanya fluktuasi pada grafik yang menunjukkan jumlah laju alir massa bensin yang digantikan menunjukkan ketidakstabilan kualitas syngas pada saat proses pengambilan data. Perlunya memiliki alat pembersih tar dan penurunan kadar uap air pada syngas. Sebelum melakukan pengujian, terlebih dahulu memastikan kondisi mesin dalam keadaan baik dan pada kondisi ready. Pembersihan tar sebaiknya dilakukan setiap berakhirnya pengujian agar kerja engine dapat mencapai batas maksimum. Pencampuran bahan bakar bensin dan syngas hasil gasifikasi sebaiknya diletakkan di throut pada karburator agar hasil yang didapatkan bisa maksimal. Saluran masuk syngas dari reaktor menuju kompresor sebaiknya diberi tabung plastik gas untuk mengetahui dan mengoreksi 100% syngas yang akan digunakan pada generator set.
TERIMA KASIH