21/07/2010 JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER LOGO ANALISA PERFORMA PERUBAHAN MESIN DIESEL MENJADI CNG ENGINE BERBASIS PADA SIMULASI OLEH: FAJRI NAROTAMA 4206100009 DOSEN PEMBIMBING : 1. Semin Sanuri, ST, MT 2. Ir. Tjoek Soeprajitno 29 JUNI 2010 PENDAHULUAN Skripsi ini untuk menganalisa performa perubahan mesin diesel menjadi CNG Engine berbasis pada simulasi pemodelan menggunakan software GTPOWER. Diharapkan, dapat diketahui dari hasilnya, pengaruh dari 1
PERUMUSAN MASALAH Modifikasi apa yang diberikan pada mesin diesel agar bisa menggunakan bahan bakar gas. Apa pengaruh penggunaan bahan bakar gas terhadap performa mesin. Bagaimana menentukan kecepatan putaran mesin yang tepat sehingga nantinya akan menghasilkan performa atau unjuk kerja terbaik. BATASAN MASALAH 1. Mesin yang digunakan yakni mesin diesel 4 langkah Yanmar L100 2. Performa mesin dianalisa berdasarkan variasi kecepatan putaran (RPM) 2
TUJUAN PENULISAN 1. Membuat model komputer untuk diesel engine dan CNG engine 2. Mengetahui effect perubahan diesel engine menjadi CNG engine dan pengaruh penggunaan bahan bakar gas sebagai bahan bakar pengganti solar pada performa mesin. LITERATURE REVIEW Mesin diesel merupakan motor bakar dalam yang menggunakan bahan bakar minyak diesel yang diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Sistem pembakarannya menggunakan sistem kompresi. Motivasipenggunaan CNG sebagai bahan bakar alternatif selain diesel oil adalah dari segi ekonomi dan emisi. Sifat dasar dari CNG menyebabkan perlu modifikasi pada mesin diesel agar dapat menggunakan CNG. 3
METODOLOGI Metodologi yang digunakan dalam menyusun skripsi ini adalah: Pengumpulan data mesin yang digunakan dan litratur - literatur yang diperlukan. Pembuatan model sesuai dengan mesin dan membuat model modifikasi dari mesin semula. Melakukan simulasi Melakukan validasi pembandingan hasil dari kedua model yang sudah dibuat. Melaksanakan analisa data. METODOLOGI Mulai Study literatur Mengumpulkan data Dimensi komponen engine Menentukan parameter simulasi Memasukkan data dan membuat model komputer disesel engine Memasukkan data dan membuat model komputer CNG engine c a b d 4
METODOLOGI a c b d Running simulasi Running simulasi Hasil Simulasi Hasil Simulasi Kesimpulan Validasi hasil simulasi Selesai Analisa output dan penyajian Brake Power CNG Engine Diesel Engine Brake Power (kw) Brake Power (kw) 500 0.755806 500 0.69056 1000 1.794590 1000 1.82987 1500 2.681100 1500 3.02052 2000 3.541030 2000 4.15486 2500 3.830970 2500 5.26137 3000 3.269480 3000 6.31247 3500 2.647640 3500 6.62668 4000 1.854250 4000 6.17753 5
Indicated Power CNG Engine Diesel Engine Indicated Power (kw) Indicated Power (kw) 500 0.86022 500 0.834425 1000 2.05858 1000 2.16032 1500 3.15525 1500 3.57325 2000 4.28954 2000 4.96693 2500 4.82394 2500 6.39717 3000 4.4915 3000 7.75285 3500 4.16312 3500 8.49482 4000 3.71603 4000 8.37163 Brake Torque CNG Engine Diesel Engine Brake Torque (Nmm) Brake Torque (N- 500 14.43480 500 13.1887 1000 17.13710 1000 17.4740 1500 17.06840 1500 19.2293 2000 16.90720 2000 19.8380 2500 14.63320 2500 20.0969 3000 10.40710 3000 20.0932 3500 7.22374 3500 18.0800 4000 4.42671 4000 14.7478 6
Indicated Torque CNG Engine Indicated Torque (Nm) Diesel Engine Indicated Torque (Nm) 500 16.429 500 15.9363 1000 19.658 1000 20.6295 1500 20.087 1500 22.748 2000 20.481 2000 23.7154 2500 18.4261 2500 24.4354 3000 14.2969 3000 24.6781 3500 11.3585 3500 23.177 4000 8.87136 4000 19.9858 BSFC CNG Engine Diesel Engine BSFC (g/kw-h) BSFC (g/kw-h) 500 347.68 500 380.126 1000 269.48 1000 286.905 1500 250.563 1500 260.716 2000 247.457 2000 252.716 2500 256.141 2500 249.46 3000 292.557 3000 249.506 3500 369.423 3500 277.288 4000 545.588 4000 339.942 7
BMEP CNG Engine Diesel Engine BMEP BMEP 500 4.46105 500 4.0761 1000 5.29617 1000 5.4005 1500 5.27495 1500 5.94298 2000 5.22511 2000 6.13112 2500 4.52236 2500 6.21115 3000 3.21628 3000 6.21 3500 2.23248 3500 5.58781 4000 1.36806 4000 4.55793 Temperatur Maksimum Silinder CNG Engine Diesel Engine maximum temperatur (K) maximum temperatur (K) 500 2237.08 500 1.92E+03 1000 2321.11 1000 2.10E+03 1500 2330.11 1500 2.20E+03 2000 2332.28 2000 2.29E+03 2500 2294.6 2500 2314.24 3000 2132.36 3000 2361.19 3500 1985.28 3600 2403.58 4000 1847.22 4000 2321.01 8
Brake Specific NOx CNG Engine Diesel Engine Brake Specific Nox Brake Specific Nox 500 8.33358 500 44.741 1000 8.68713 1000 36.3607 1500 7.78146 1500 33.61 2000 6.14278 2000 30.5224 2500 3.86197 2500 26.7865 3000 1.11088 3000 23.5398 3500 0.487818 3600 19.8068 4000 0.289019 4000 17.4445 NOx Concentration CNG Engine Diesel Engine NOx concretation NOx concretation 500 834.712 500 1519.6 1000 1122.48 1000 1713.58 1500 1074.43 1500 1735.92 2000 864.78 2000 1638.71 2500 524.931 2500 1450.09 3000 132.258 3000 1272.52 3500 45.9542 3600 1063.61 4000 18.4475 4000 932.397 9
Brake Specific Soot CNG Engine Diesel Engine Brake Specific Soot Brake Specific Soot 500 0 500 3.23E-10 1000 0 1000 6.64E-11 1500 0 1500 4.80E-11 2000 0 2000 5.46E-08 2500 0 2500 6.66E-05 3000 0 3000 0.001312 3500 0 3600 0.008466 4000 0 4000 0.018145 Soot Concentration CNG Engine Diesel Engine Soot concetration Soot concetration 500 0 500 1.74E-08 1000 0 1000 4.96E-09 1500 0 1500 3.93E-09 2000 0 2000 4.65E-06 2500 0 2500 0.005717 3000 0 3000 0.112493 3500 0 3600 0.721119 4000 0 4000 1.53833 10
KESIMPULAN Dari pemodelan dan simulasi yang telah dilakukan dengan software GT-POWER, diperoleh kesimpulan diantaranya: Model komputer untuk diesel engine dan CNG engine selesai dibuat dan mempermudah analisa pengaruh perubahan diesel engine menjadi CNG engine tanpa harus melakukan pemodelan menggunakan model peraga. Penggunaan bahan bakar CNG melalui perubahan diesel engine menjadi CNG engine menurunkan peforma dari segi power hingga 42 % dalam tinjauan brake power dan 43 % dalam tinjauan indicated power. KESIMPULAN Penggunaan bahan bakar CNG melalui perubahan diesel engine menjadi CNG engine menurunkan peforma dari segi torsi hingga 14.7 % dalam tinjauan brake torque dan 16.9 % dalam tinjauan indicated torque. Penggunaan bahan bakar CNG melalui perubahan diesel engine menjadi CNG engine meningkatkan konsumsi bahan bakar rata rata dari mesin hingga sebesar 24 %. Penggunaan bahan bakar CNG melalui perubahan diesel engine menjadi CNG engine mengakibatkan penurunan BMEP hingga 28.49 %. Penggunaan bahan bakar CNG melalui perubahan diesel engine menjadi CNG engine mengakibatkan penurunan temperatur maksimal silinder hingga 2.4 %. 11
KESIMPULAN Penggunaan bahan bakar CNG melalui perubahan diesel engine menjadi CNG engine menurunkat emisi gas buang untuk NOx hingga 84 % ditinjau dari brake specific NOx dan 59 % ditinjau dari konsentrasi NOx. Penggunaan bahan bakar CNG melalui perubahan diesel engine menjadi CNG engine menurunkan emisi gas buang untuk jelaga hingga 100 % ditinjau dari brake specific soot maupun dari konsentrasi jelaga. DAFTAR PUSTAKA http://id.wikipedia.org/wiki/gas_alam_terkompresi http://www.omnitekcorp.com/altfuel.htm http://www.pertamina.com/index.php?option=com_content&task=viewpt.per tamina (Persero), Indonesia - Corporate Website Minyak Solar Heywood, J.B., 1998. Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw- Hill, Singapore. Orianto, M; Ketut Buda Artana. 1999. Diktat Permesinan Perkapalan I. Surabaya:Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Semin; Abu Bakar, Rosli; Rahim Ismail Abdul. A Review of Green Engines Research and Development Based on Compressed Natural Gas. Surabaya:Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Faculty of Mechanical Engineering, University Malaysia Pahang,Malaysia. Semin; Abu Bakar, Rosli; Rahim Ismail Abdul. Investigation of Diesel Engine Performance Based on Simulation. Surabaya:Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Faculty of Mechanical Engineering, University Malaysia Pahang,Malaysia. Sukoco; Zainal Arifin. 2008. Teknologi Mesin Diesel. Bandung. Alfabeta 12
Terimakasih... 13