TUGAS AKHIR RM 1541 (KE) PENGARUH PENGGUNAAN FREKUENSI LISTRIK TERHADAP PERFORMA GENERATOR HHO DAN UNJUK KERJA ENGINE HONDA KHARISMA 125CC RIZKY AKBAR PRATAMA 2106 100 119 Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. H.D.Kawano, M.Eng.Sc
LATAR BELAKANG Mobilitas Manusia yang Tinggi Kebutuhan Transportasi Meningkat Emisi Gas Buang Meningkat Pemanasan Global Konsumsi Bahan Bakar Meningkat Bahan Bakar Fosil Menipis
PERUMUSAN MASALAH Bagaimana pengaruh frekuensi listrik terhadap performa generator HHO Performa generator HHO yang dimaksud meliputi laju produksi gas HHO dan efisiensi generator Bagaimana pengaruh penggunaan generator HHO dengan konfigurasi energi listrik yang menghasilkan performa terbaik terhadap unjuk kerja motor bensin Unjuk kerja motor bensin meliputi Torsi, BHP, BMEP, SFC, dan Efisiensi thermal
BATASAN MASALAH 1. Mesin yang digunakan adalah motor honda kharisma 125cc 2. Kondisi mesin yang digunakan adalah standar tidak melakukan perubahan pada sistem karburasi dan timing pengapian. 3. Kondisi temperatur dan kelembaban udara setempat. 4. Bahan bakar yang digunakan adalah bahan bakar premium yang ada di pasaran dan diproduksi oleh Pertamina. 5. Hasil percobaan hanya berlaku untuk motor bensin Honda Kharisma 125cc dan pada kondisi di lingkungan Laboratorium Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya. 6. Elektroda yang digunakan adalah jenis pipa Stainless steel (SS 316) dengan spesifikasi: ukuran Ø21mm x 101mm, Ø34mm x 101mm, Ø48mm x 101mm dan Ø61mm x 101mm dengan tebal 3mm 7. Analisa dilakukan pada unjuk kerja engine dengan indikasi sebagai berikut: Daya yang dihasilkan, Tekanan Efektif rata-rata, Konsumsi bahan bakar, Effisiensi Thermal. 8. Analisa gas buang yang dicermati hanya berupa karbon monoksida (CO), HC, dan lambda gas. 9. Tidak membahas mengenai reaksi elektrolisa dan reaksi kimia dari proses generator Brown s Gas secara detail.
TUJUAN 1. Mengetahui performa engine saat menggunakan generator HHO sebagai perangkat tambahan pada engine yang paling optimal. 2. Mendapatkan frekuensi listrik yang tepat untuk performa terbaik generator HHO dan unjuk kerja terbaik pada motor bensin. 3. Mengetahui pengaruh kualitas dari emisi gas buang dengan menggunakan generator HHO dengan variasi frekuensi arus listrik bila di bandingkan dengan tanpa penambahan generator HHO. 4. Meningkatkan fungsi dan pemanfaatan bahan bakar fosil serta langkah nyata dalam rangka pengehematan energi.
MANFAAT PENELITIAN 1. Memberikan alternatif alat yang dapat membantu mendapatkan performa engine yang optimal serta menghemat pemakaian bahan bakar 2. Memberikan informasi tentang penggunaan generator HHO pada aplikasi engine berbahan bakar bensin 3. Mendorong dilakukannya pengembangan lebih lanjut pada penggunaan gas HHO sebagai suplemen pada engine
Gas HHO ( Brown s Gas) Brown s Gas merupakan gas hasil dari proses pemecahan air murni (H 2 O) dengan proses elektrolisis. Brown s gas yang juga lebih dikenal dengan nama gas HHO telah ditemukan sejak tahun 1800, namun baru dipatenkan pada tahun 1974 oleh Prof Yull Brown. Selain itu gas HHO juga dikenal pula dengan nama oxy-hydrogen. AQUADES (H 2 O) ARUS DC+ ELEKTROLIT BROWN S GAS HHO GAS ELEKTROLISA
Komponen Kontrol
Penelitian Terdahulu ANDRIAN DWI PURNAMA (2010) Meneliti pengaruh variasi jumlah katalis pada elektrolit generator HHO. Variasi yang digunakan adalah 0.5 g, 0.55 g, 0.6 g, 0.65 g, 0.7 g, 0.75 g. Hasil yang didapatkan :
Penelitian Terdahulu ALI CAN YILMAZ (2010) Penelitian ini dilakukan untuk mendapatkan peningkatan unjuk kerja engine diesel pada putaran dibawah 1750 rpm dengan menambahkan generator HHO dan mengatur energi listrik.
Generator HHO 1. Tabung Elektrolisa terbuat dari plastik 2. Elektroda berbentuk pipa bahan SS 316 3. Larutan Elektrolit KOH 0.7 gram
KELEBIHAN MENGGUNAKAN GENERATOR HHO Pembakaran yang lebih sempurna Daya yang dihasilkan meningkat Tidak menimbulkan deposit karbon Kemungkinan terjadi detonasi kecil Suara mesin lebih halus Bahan bakar yang tidak dapat terbakar berkurang Emisi Gas Buang semakin kecil
METODE PENELITIAN Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimental yaitu menambahkan generator HHO variasi frekuensi arus listrik pada variabel putaran (Variable Speed Test) dengan bukaan katub penuh (Wide Open Throttle). Pengujian dilakukan dengan membuka throttle hingga penuh, kemudian putaran yang diharapkan diperoleh dengan mengatur beban (load) pada water brake dynamometer.
SKEMA PENGUJIAN PERFORMA GENERATOR HHO 1. Skema Pengujian dengan variable frekuensi arus listrik
DATA YANG DIAMBIL
SKEMA PERALATAN PENGUJIAN
SKEMA PERALATAN PENGUJIAN Keterangan: 1. Tangki bahan bakar. 2. Filter bahan bakar. 3. Gelas ukur. 4. Mesin Honda kharisma. 5. Induksi udara. 6. Kabel busi. 7. Ignition coil. 8. CDI. 9. Flexibel coupling. 10. Knalpot. 11. Water brake dynamometer. 12. Katup air. 13. Pompa. 14. Tangki air. 15. Tachometer. 16. Sensor unit. 17. Blower. 18. Generator HHO 19. Komponen Kontrol Frekuensi
ENGINE HONDA KHARISMA 125cc
SPESIFIKASI ENGINE Tipe mesin : Honda Karisma Tipe mesin : 4 langkah, SOHC, pendinginan udara Diameter x langkah : 52,4 x 57,9 mm Volume langkah :124,9 cc Perbandingan kompresi : 9,0 : 1 Kapasitas pelumas mesin :0,7 liter pada penggantian periodik Kopling :Ganda, otomatis, sentrifugal, tipe basah Gigi Transmisi : 4 kecepatan, rotary Pola pengoperan gigi : N 1 2 3 4 N Aki : MF, 12 V-3,5 Ah Busi :ND U20EPR9 / NGK CPR6EA-9 Sistem Pengapian : CDI
PROSEDUR PENGAMBILAN DATA Persiapan pengujian. 1.Tune up mesin kembali ke standar. 2.Pemeriksaan oli pelumas. 3.Persiapanperalatan uji yang meliputi Dynamometer, Exhaust gas analyzer, dan alat ukur lain. 4.Persiapan instalasi HHO generator pada mesin. 5.Persiapan blower pendingin mesin. Pengujian 1. Menghidupkan mesin dan dilakukan pemanasan engine hingga mencapai temperatur acuannya 2.Menjalankan mesin pada kecepatan maksimum 3. Melakukan pembebanan untuk pengambilan data pertama pada putaran mesin 8500 rpm. 4.Data data pengujian yang diambil adalah Daya pada digital display, putaran poros water brake dynamometer, temperatur exhaust, engine, dan oli, waktu konsumsi bahan bakar, dan emisi gas buang. 5. Menaikan pembebanan berturut turut sehingga kecepatan putar mesin menjadi 8000,7500, 7000, 6500, 6000, 5500, 5000, 4500, 4000, 3500 rpm kemudian dilakukan pengambilan data sesuai poin 4). Akhir Pengujian 1. Membebaskan engine dari pembebanan terlebih dahulu sebelum mematikan engine. 2. Melepas alat - alat ukur. 3. Mengembalikan kondisi engine pada kondisi standardnya.
DATA YANG DIAMBIL RPM Torsi (lbf ft) Konsumsi BB (s) n poros CO (%) CO 2 HC Temp Engine ( o C) Temp Oli ( o C) Temp Knalpot ( o C) massa bb Lamda
Daya Efektif Torsi PARAMETER UNJUK KERJA DAN EMISI GAS BUANG Tekanan Efektif Rata-rata (Bmep) Konsumsi bahan bakar spesifik (Sfc) Effisiensi thermal Emisi gas buang
FLOWCHART PENELITIAN
FLOWCHART PENELITIAN
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
Hasil Pengujian
KESIMPULAN 1. Laju Produksi gas generator HHO dengan frekuensi 10Hz adalah sebesar 13,13 L/jam. Lebih rendah 60% dibandingkan dengan tanpa frekuensi. 2. Daya yang dibutuhkan oleh generator HHO berfrekuensi 10Hz adalah sebesar 118,74 Watt. Lebih rendah 72,85% dari generator tanpa frekuensi. 3. Efisiensi Thermal generator HHO berfrekuensi 10Hz adalah sebesar 20.06%. Lebih tinggi 26% dari generator HHO tanpa frekuensi. 4. Kenaikan temperature per menit dari generator HHO berfrekuensi 10Hz adalah sebesar 0,7. Lebih rendah 68,65% dari generator HHO tanpa frekuensi. 5. Torsi maksimal yang diperoleh dari penggunaan generator HHO frekuensi 10Hz adalah sebesar 27,09 Nm pada putaran 4000 rpm. Lebih rendah 0.91% dari generator HHO tanpa frekuensi. 6. Daya efektif terbesar yang diperoleh dari penggunaan generator HHO frekuensi 10Hz adalah sebesar 6114,651 Watt pada putaran 7500 rpm. Lebih rendah 0.01% dari generator HHO tanpa frekuensi. 7. Tekanan efektif rata-rata terbesar penggunaan generator HHO frekuensi 10Hz adalah sebesar 860,627 Pa pada putaran 4500 rpm. Lebih rendah 0.097% dari generator HHO tanpa frekuensi.
KESIMPULAN 8. Konsumsi bahan bakar spesifik terkecil yang diperoleh dari penggunaan generator HHO frekuensi 10Hz adalah sebesar 9.608E-08 kg/watt.s pada putaran 6000 rpm. Lebih rendah 16,8% dari generator HHO tanpa frekuensi. 9. Efisiensi thermal terbesar dari penggunaan generator HHO frekuensi 10 Hz adalah sebesar 23,22% pada putaran 6500 rpm. Lebih rendah 1.6% dari generator HHO tanpa frekuensi 10. Kadar CO dan HC terkecil dari penggunaan generator HHO frekuensi 10 Hz adalah sebesar 83ppm pada putaran 6500 rpm. Lebih rendah 1.1% dari generator HHO tanpa frekuensi
SARAN Dari penelitian yang telah dilakukan, beberapa saran yang dapat direkomendasikan antara lain : 1. Penggunaan generator yang lebih kecil dikarenakan generator yang digunakan terlalu besar sehingga arus yang mengalir terlalu besar dan membutuhkan komponenkomponen listrik yang sangat baik sehingga harganya sangat mahal. 2. Penggunaan alat ukur yang lebih presisi agar pengambilan data memiliki akurasi yang lebih tinggi. 3. Perlunya penelitian tentang besarnya debit HHO yang paling optimal pada volume silinder dan rasio kompresi tertentu.
DEMIKIAN TERIMA KASIH
ELEKTROLISIS AIR Merupakan proses penguraian unsur-unsur pembentuk air menjadi gas, karena adanya perubahan energi listrik menjadi energi kimia. Elektrolisis air memiliki 2 tipe reaksi, yaitu kesetimbangan asam dan kesetimbangan basa. Reaksi kesetimbangan asam: Reaksi kesetimbangan basa: Reaksi keseluruhan:
Daya Efektif Daya Motor merupakan daya yang diberikan ke poros penggerak oleh motor per satuan waktu. Besarnya daya motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : Dimana : T = torsi engine, N.m n = putaran poros, rps Bhp = 2 x π x n x T (Watt)
Tekanan Efektif Rata - rata Tekanan efektif (bmep) rata-rata didefinisikan sebagai tekanan tetap rata-rata teoritis yang bekerja sepanjang volume langkah piston sehingga menghasilkan daya yang besarnya sama dengan daya efektif. Perumusan bmep adalah : z = 2 untuk 4 langkah dan 1 untuk 2 langkah A= luas penampang torak (m²) L= panjang langkah torak (m) n= putaran motor (rps) i = jumlah silinder
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Spesific fuel consumption adalah massa bahan bakar yang dikonsumsi mesin untuk menghasilkan daya efektif sebesar 1 hp selama 1 jam. Perumusan sfc adalah : sfc = konsumsi bahan bakar spesifik (kg/watt.s) m = laju konsumsi bahan bakar (kg/s). bhp = daya motor (watt). s = waktu untuk menghabiskan sejumlah mbb (s)
EFISIENSI THERMAL Effisiensi thermal adalah ukuran besarnya pemanfaatan energi panas dari bahan bakar untuk diubah menjadi daya efektif oleh motor. x 100% dimana : ηth= efisiensi thermal (%) sfc = pemakaian bahan bakar spesifik (kg/watt.s) Q = panas pembakaran bahan bakar (kkal/kg).
DAFTAR ISI LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH BATASAN MASALAH TUJUAN MANFAAT PENELITIAN RUMUS-RUMUS GENERATOR HHO SKEMA PEMASANGAN KELEBIHAN PEMAKAIAN SPESIFIKASI ENGINE PROSEDUR PENGAMBILAN FLOWCHART PENELITIAN DAYA GENERATOR HHO LAJU PRODUKSI GAS HHO EFISIENSI GENERATOR TEMPERATUR TORSI BHP BMEP SFC EFISIENSI THERMAL EMISI CO & HC