IV. PENDEKATAN RANCANGAN A. Kriteria Perancangan Pada prinsipnya suatu proses perancangan terdiri dari beberapa tahap atau proses sehingga menghasilkan suatu desain atau prototipe produk yang sesuai dengan kebutuhan. Perancangan elemen pemanas (heat exchanger) pada penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan suhu pemanasan minyak kelapa agar dapat menurunkan nilai viskositasnya sehingga mendekati nilai viskositas solar. Panas dari gas buang akan dimanfaatkan sebagai sumber panas untuk memanaskan minyak. Panas ini akan memanaskan minyak baik secara konduksi maupun konveksi. B. Rancangan Fungsional Elemen pemanas ini berfungsi untuk memanaskan minyak kelapa hingga mencapai suhu pemanasan optimumnya. Sumber panas dari elemen pemanas ini berasal dari gas buang motor bakar Diesel. Guna memenuhi fungsi utama di atas diperlukan fungsi-fungsi yang dapat menunjang elemen pemanas berjalan dengan baik. Pertama, fungsi penyaluran gas buang untuk masuk dan keluar dari elemen pemanas. Fungsi ini dapat dipenuhi dengan menggunakan pipa yang mengarah ke dalam tabung elemen pemanas dan keluar dari tabung elemen pemanas. Fungsi kedua adalah untuk menampung panas gas buang. Fungsi ini dapat dipenuhi oleh tabung yang dapat menahan panas gas buang sebelum dibuang ke lingkungan. Fungsi ketiga adalah untuk meratakan panas gas buang di dalam tabung. Fungsi ini dapat dipenuhi dengan menggunakan pipa yang seluruh bagian dindingnya dilubangi dan pada bagian tengahnya diberi sekat. Gas buang nantinya akan melalui pipa ini dan tertahan oleh sekat di bagian tengahnya. Karena tertahan oleh sekat, gas buang akan keluar melalui lubang-lubang pada bagian dinding pipa dan menyebar di dalam tabung. Gas buang di dalam 31
tabung akan keluar dari pipa melalui lubang-lubang pada bagian dinding pipa yang mengarah ke luar tabung. Fungsi keempat adalah untuk menyalurkan dan memanaskan minyak kelapa. Fungsi ini dapat dipenuhi dengan menggunakan pipa yang berada di dalam tabung. Minyak akan mengalir melalui saluran ini secara gravitasi. Pipa ini pun menjadi perantara perpindahan panas secara konduksi dari gas buang di dalam tabung ke minyak kelapa di dalam pipa. Fungsi kelima adalah untuk menahan dan mengalirkan minyak. Fungsi ini dapat dipenuhi dengan menggunakan kran. Fungsi keenam adalah untuk menyalurkan minyak kelapa dari tangki ke dalam elemen pemanas dan dari elemen pemanas ke pompa injeksi. Fungsi ini dapat dipenuhi dengan menggunakan selang bahan bakar. C. Rancangan Struktural Dalam perancangan, pemilihan bentuk dan bahan yang digunakan merupakan proses yang sangat penting. Rancangan struktural dari elemen pemanas ini dirancang sedemikian rupa sehingga sesuai (compatible) untuk dirangkaikan pada motor bakar Diesel. Secara keseluruhan, rancangan elemen pemanas ini berbentuk seperti knalpot motor bakar pada umumnya, hanya saja terdapat perbedaan dari segi penambahan pipa tembaga sebagai saluran bahan bakar minyak kelapa. Elemen pemanas ini terdiri atas: saluran masuk gas buang, muffler, saluran minyak kelapa, tabung knalpot, tangki bahan bakar minyak kelapa, kran penyaluran bahan bakan. 1. Saluran Masuk Gas Buang Saluran gas buang dirancang menyerupai saluran knalpot pada umumnya. Pada saluran inilah elemen pemanas dirangkaikan ke motor bakar. Lubang masukan saluran ini terhubung dengan lubang keluaran gas buang hasil pembakaran pada motor bakar. Pada saluran masuk gas buangnya diambil dari saluran knalpot asli motor bakar Diesel, dengan diameter 42 mm, panjang 210 mm, dan tebal 2 mm. 32
Gambar 12. Saluran masuk gas buang 2. Muffler Muffler terbuat dari pipa besi berdiameter 42 mm dengan tebal 0.8 mm. Pipa ini memiliki lubang pada seluruh dindingnya dan pada bagian tengahnya diberi sekat sebagai penahan gas buang agar tidak langsung keluar melalui saluran keluaran. Panas gas buang yang tertahan oleh sekat tersebut keluar dari muffler melalui lubang-lubang pada dinding pipa sebelum sekat dan keluar menuju saluran keluaran melalui lubang-lubang pada dinding pipa setelah sekat. Muffler berada pada bagian tengah elemen pemanas. Gambar 13. Muffler 3. Saluran Minyak Kelapa Saluran ini terbuat dari pipa tembaga dan posisinya berada di antara muffler dan tabung knalpot. Pemilihan bahan tembaga sebagai saluran minyak kelapa didasarkan oleh nilai konduktivitas termalnya yang cukup tinggi, selain itu pipa tembaga juga banyak tersedia di pasaran dengan ukuran yang cukup bervariasi. 33
Gambar 14. Pipa tembaga elemen pemanas Pipa tembaga elemen pemanas ini dirancang berbentuk koil dengan diameter koil yang seragam pada setiap tingkatannya. Jarak antar tingkatan pipa tembaga ini panjang dibuat lebih rapat agar dapat menampung lebih banyak dan memperlama waktu tinggal (retention time) minyak kelapa di dalam elemen pemanas sehingga suhu keluaran minyak kelapa pun menjadi lebih tinggi. Pada perancangan elemen pemanas ini, digunakan pipa tembaga yang ukurannya mendekati ukuran selang bahan bakar motor Diesel pada umumnya, sehingga mudah dirangkaikan pada sistem penyaluran bahan bakar motor Diesel. Diameter pipa tembaga yang digunakan adalah 1/4 inchi. 4. Tabung Knalpot Tabung knalpot terbuat dari plat besi dengan tebal 2 mm. Pada elemen pemanas ini, tabung yang digunakan adalah tabung knalpot asli dari motor bakar Diesel. Diameter tabung ini sebesar 110 mm dan tinggi 180 mm. Karena tabung yang digunakan merupakan tabung knalpot asli, maka pada elemen pemanas ini, dimensi saluran minyak kelapa yang disesuaikan dengan dimensi tabung knalpot (Gambar 15). Gambar 15. Tabung knalpot 34
5. Tangki Bahan Bakar Minyak Kelapa Tangki bahan bakar minyak kelapa ini berbahan plastik, dengan kedudukan nya berbahan besi plat, minyak kelapa dari tangki disalurkan ke knalpot yang sudah ada pipa tembaga melalui selang, kemudian bahan bakar dipompakan melalui pipa penyalur menuju ke injektor. Dari injektor, bahan bakar yang sudah bertekanan disemprotkan ke dalam ruang pembakaran. Adapun panjang, lebar dan tinggi dari tangki secara berurutan adalah 21 cm, 12 cm, dan 8 cm. Gambar 16. Tangki bahan bakar minyak kelapa 6. Kran Penyaluran Bahan Bakar Minyak Kelapa Kran penyaluran ini terbuat dari kuningan, penyaluran ini mempunyai 3 kran diantaranya : kran pemasukan minyak kelapa, kran pemasukan solar, dan kran pemasukan bahan bakar ke injektor. Gambar 17. Kran penyaluran bahan bakar minyak kelapa 35