PENGARUH PENGGUNAAN CETANE PLUS DIESEL DENGAN BAHAN BAKAR SOLAR TERHADAP PERFORMANSI MOTOR DIESEL SKRIPSI Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik SABAM NUGRAHA TOBING NIM. 04 0401 067 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan kasih yang diberikan-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini merupakan syarat terakhir bagi setiap mahasiswa di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, untuk dapat menyelesaikan studinya. Dalam Skripsi ini, penulis mengambil topik Motor Bakar dengan spesifikasi Pengaruh Penggunaan Total Cetane Plus Diesel Dengan Bahan Bakar Solar Terhadap Performansi Motor Diesel ". Pada kesempatan ini, penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Orang Tua penulis, M.L. Tobing dan I. Br. Tambunan, yang senantiasa mendukung, menasehati, dan mendoakan penulis, sampai akhirnya skripsi ini dapat penulis selesaikan. 2. Bapak Ir. Isril Amir, selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan menyumbangkan ilmu serta memberikan arahan yang sepenuhnya dari awal hingga selesainya skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,. 4. Seluruh staf pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,. 5. Staff Laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin yang telah membantu dan membimbing penulis selama pengujian di Laboratorium. 6. Rekan-rekan mahasiswa Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,, khususnya angkatan 2004 yang telah banyak membantu dalam menyelesaikan skripsi ini. Penulis menyadari bahwa dalam penulisan maupun isi dari pada skripsi ini masih terdapat banyak kekurangan-kekurangan. Oleh karena itu, penulis mengharapkan masukan dan kritikan yang membangun untuk perbaikan skripsi ini.
Akhir kata, penulis berharap skripsi ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya bagi mahasiswa Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik,. Medan, Januari 2009 Penulis, SABAM N TOBING NIM: 04 0401 067
DAFTAR ISI KATA PENGANTAR...i DAFTAR ISI....iii DAFTAR TABEL... v DAFTAR GAMBAR... vi DAFTAR NOTASI... viii BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang... 1 1.2 Tujuan Pengujian... 1 1.3 Manfaat pengujian... 2 1.4 Batasan Masalah... 2 BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Zat Aditif... 4 2.2 Manfaat Zat Aditif... 4 2.3 Performansi Motor Diesel... 6 2.3.1 Torsi Dan Daya... 7 2.3.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifi (S fc )...... 7 2.3.3 Perbandingan Udara Bahan Bakar (AFR)..... 8 2.3.4 Efisiensi Volumetris.......8 2.3.5 Efisiensi Thermal Brake......9 2.4 Nilai Kalor Bahan Bakar... 10 2.5 Emisi Gas Buang... 11 BAB 3. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu Dan Tempat... 14 3.2 Bahan Dan Alat... 14 3.2.1 Bahan... 14 3.2.2 Alat... 14
3.3 Metode Pengumpulan Data... 15 3.4 Metode Pengolahan Data... 15 3.5 Pengamatan Dan Tahap Pengujian....15 3.6 Prosedur Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar... 15 3.7 Prosedur Pengujian Performansi Motor Diesel... 19 3.8 Prosedur Pengujian Emisi Gas Buang... 23 BAB 4. HASIL DAN ANALISA PENGUJIAN 4.1 Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar... 25 4.2 Pengujian Performansi Motor Diesel... 31 4.2.1 Torsi... 31 4.2.2 Daya Rem... 33 4.2.3 Konsumsi bahan bakar spesifik... 37 4.2.4 Rasio perbandingan udara bahan bakar... 41 4.2.5 Efisiensi volumetris... 44 4.2.6 Efisiensi termal brake... 48 4.3 Pengujian Emisi Gas Buang... 51 4.3.1 Kadar carbon monoksida (CO) dalam gas buang... 51 4.3.2 Kadar unburned hidro carbon (UHC) dalam gas buang... 52 4.3.3 Kadar carbon dioksida (CO 2 ) dalam gas buang... 54 4.3.4 Kadar sisa oksigen (O 2 ) dalam gas buang... 56 BAB 5. KESIMPULAN 5.1 Kesimpulan... 59 5.2 Saran... 60 DAFTAR PUSTAKA... 62 LAMPIRAN
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Spesifikasi Mesin Diesel TD4A 4-langkah... 19 Tabel 3.2 Spesifikasi TD4A 001 Instrumentation Unit... 20 Tabel 4.1 Data hasil pengujian dan perhitungan bom kalorimeter... 29 Tabel 4.2 Data hasil perhitungan untuk torsi... 32 Tabel 4.3 Data hasil perhitungan untuk daya... 35 Tabel 4.4 Data hasil perhitungan untuk Sfc... 39 Tabel 4.5 Data hasil perhitungan untuk AFR... 43 Tabel 4.6 Data hasil perhitungan untuk efisiensi volumetris... 46 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan untuk efisiensi termal brake... 49 Tabel 4.8 Kadar CO dalam gas buang... 51 Tabel 4.9 Kadar UHC dalam gas buang... 53 Tabel 4.10 Kadar CO 2 dalam gas buang... 55 Tabel 4.11 Kadar sisa oksigen (O 2 ) dalam gas buang... 57
DAFTAR GAMBAR Gambar 3.1 Bom kalorimeter... 16 Gambar 3.2 Diagram alir Pengujian nilai kalor bahan bakar... 18 Gambar 3.3 Mesin uji (TD4 A 001)... 19 Gambar 3.4 TD4 A 001 Instrumentation Unit... 20 Gambar 3.5 Diagram alir pengujian performansi motor bakar diesel... 22 Gambar 3.6 Auto logic gas analizer... 23 Gambar 3.7 Diagram alir pengujian emisi gas buang motor bakar diesel... 24 Gambar 4.1 Grafik HHV vs jenis bahan bakar... 30 Gambar 4.2 Grafik LHV vs jenis bahan bakar... 31 Gambar 4.3 Grafik Torsi vs putaran untuk beban 10 kg... 33 Gambar 4.4 Grafik Torsi vs putaran untuk beban 25 kg... 33 Gambar 4.5 Grafik Daya vs putaran untuk beban 10 kg... 36 Gambar 4.6 Grafik Daya vs putaran untuk beban 25 kg... 36 Gambar 4.7 Grafik Sfc vs putaran untuk beban 10 kg... 40 Gambar 4.8 Grafik Sfc vs putaran untuk beban 25 kg... 40 Gambar 4.9 Kurva Viscous Flow Meter Calibration... 41 Gambar 4.10 Grafik AFR vs putaran untuk beban 10 kg... 44 Gambar 4.11 Grafik AFR vs putaran untuk beban 25 kg... 44 Gambar 4.12 Grafik Efisiensi volumetris vs putaran untuk beban 10 kg...... 47 Gambar 4.13 Grafik Efisiensi volumetris vs putaran untuk beban 25 kg... 47 Gambar 4.14 Grafik thermal vs putaran untuk beban 10 kg.... 50
Gambar 4.15 Grafik thermal vs putaran untuk beban 25 kg... 50 Gambar 4.16 Grafik kadar CO vs putaran untuk beban 10 kg.... 52 Gambar 4.17 Grafik kadar CO vs putaran untuk beban 25 kg... 52 Gambar 4.18 Grafik kadar UHC vs putaran untuk beban 10 kg.... 54 Gambar 4.19 Grafik kadar UHC vs putaran untuk beban 25 kg... 54 Gambar 4.20 Grafik kadar CO 2 vs putaran untuk beban 10 kg.... 56 Gambar 4.21 Grafik kadar CO 2 vs putaran untuk beban 25 kg... 56 Gambar 4.22 Grafik kadar O2 vs putaran untuk beban 10 kg.... 58 Gambar 4.23 Grafik kadar O2 vs putaran untuk beban 25 kg... 58
DAFTAR NOTASI LAMBANG KETERANGAN SATUAN AFR Air fuel ratio C f Faktor koreksi C v Panas jenis bom calorimeter kj/kg. 0 C HHV Nilai kalor atas bahan bakar kj/kg LHV Nilai kalor bawah bahan bakar kj/kg M Persentase kandungan air dalam bahan m a Laju aliran massa udara kg/jam m f Laju aliran bahan bakar kg/jam n Putaran mesin rpm η b Efisiensi termal brake η v Efisiensi volumetric ρ a Kerapatan udara kg/m 3 P B Daya keluaran Watt Qlc Kalor laten kondensasi uap air kj/kg Sfc Konsumsi bahan bakar spesifik g/kwh S gf Spesifik gravity T Torsi N.m t f Waktu untuk menghabiskan bahan bakar detik V f Volume bahan bakar yang diuji ml V s Volume langkah torak m 3