BAB V DATA PENELITIAN 5. 1 Prosedur Pengambilan Data Pengujian ini menggunakan dua buah bahan bakar, yaitu minyak biodiesel biji nyamplung dan minyak solar. Pengujian dilakukan selama 3 kali pengujian, dengan cara memvariasikan campuran dari kedua bahan bakar minyak tersebut. Namun data yang ditampilkan pada bab 5 ini hanya salah satu data pengujian aja. Sedangkan 2 data pengujian sebagai refleksi lain dapat dilihat pada bagian lampiran A, B dan C. Pengujian dimulai dari campuran minyak nyamplung dengan jumlah 5% minyak nyamplung dan solar 95% (5% BD), 10% minyak nyamplung 90% solar (10% BD), 15% minyak nyamplung 85% solar (15% BD), 20% minyak nyamplung 80% solar (20% BD), dan pengujian 100% minyak nyamplung (100% BD) serta pengujian terhadap solar murni (100% D) sebagai perbandingan. Variabel tetap pada pengujian ini berupa tekanan injektor dari tester injektor (Pinj.) yaitu pada nilai 150 bar dan tekanan ruang bakar (Pamb) sebesar 10 bar.
34
35
Gambar 5.1 Prosedur pengambilan data
Gambar 5.2 Campuran biodiesel dengan diesel fuel yang akan diuji.
5.2 Data Awal Penelitian Data awal yang didapat dari pengamatan kamera vidieo pada penelitian ini berupa : panjang tip penetrasi semprotan (L), kecepatan tip penetrasi (Uin), sudut semprotan (θ), luas area semprotan (A), dan distribusi ukuran diameter dari butiran / droplet (D) yang terjadi pada semprotan minyak biodiesel. Untuk dapat menemukan nilai – nilai dari karakter semprotan tersebut diatas, data mentah tersebut kemudian
36
dirubah dalam format gambar (jpg). Gambar 5.3 menunjukkan salah satu semprotan hasil pengujian yang telah di rubah formatnya menjadi format gambar (jpg).
Gambar 5.3 Pengolahan data awal semprotan dengan Program Image J 5.3 Pengolahan Data 5.3.1 Data panjang dan kecepatan tip penetrasi semprotan Gambar 5.4 menunjukkan hasil pengolahan data olah dimana ditunjukkan karakteristik semprotan dimulai dari ujung nosel hingga akhir semprotan (semprotan yang sempurna) untuk setiap variasi biodiesel.
37
Gambar 5.4 Pengukuran sudut dan panjang semprotan pada tiap variasi biodiesel
38
Panjang tip penetrasi semprotan (L) yang terbentuk pada tiap pengujian tersebut diatas semuanya menunjukkan panjang yang sama, yaitu lebih dari 200 mm hanya saja kecepatan terbentuknya tip penetrasi yang terjadi berbeda untuk tiap pengujiannya. Dan berikut ini merupakan table lengkap dari hasil karakteristik semprotan yang terjadi pada tiap pengujian. Tabel 5.1 data sudut, kecepatan dan panjang semprotan untuk tiap variasi biodiesel 5% BD No
10% BD
Sudut θ Jarak (deg) (10-3 m)
1 11 2 11 3 15 4 15 15 5 15% BD No
1 2 3 4 5
200
0.9 1.5 2.3 3.0 3.9
Kec (m/s)
51.2
Sudut θ Jarak Waktu Kec(m/s) (deg) (10-3 m) (10-3s)
1 13 2 14 3 14 4 15 16 5 100% BD No
140 158 172 194
Waktu (10-3s)
129 146 158 192 200
Sudut θ Jarak (deg) (10-3 m) 13 14 14 18
132 149 164 1 3
19
200
1.4 2.9 4.4 5.9 7.7 Waktu (10-3s) 2.4 4.9 7.4 9.1 12.2
25.9
No
Sudut θ Jarak Waktu (deg) (10-3 m) (10-3s)
1 13 2 14 3 14 4 15 15 5 20% BD No
No
16.4
1 2 3 4 5
200
Sudut θ Jarak (deg) (10-3 m)
1.4 2.9 4.0 5.9 7.8
25.6
Waktu (10-3s)
Kec (m/s)
21.2
200
1.7 4.0 5.7 7.6 9.4
Sudut θ (deg)
Jarak (10-3 m)
Waktu (10-3s)
Kec (m/s)
11 13 13 13
113 146 161 179 200
0.6 1.3 2.1 2.6 3.7
54.1
1 11 2 12 3 12 4 12 17 5 100% D
Kec (m/s)
109 139 160 184
Kec (m/s)
13
109 132 158 179
39
Sedangkan untuk grafik karakteristik lengkap dari panjang tip penetrasi tiap semprotan pada pengujian ini dapat dilihat seperti pada grafik 5.1 sampai grafik 5.3 berikut :
Dari grafik 5.1 diatas, dapat dijelaskan bahwa semakin besar kandungan persentase biodiesel sangat berpengaruh pada panjang tip penetrasi, dimana penambahan persentase biodiesel akan menurunkan panjang tip penetrasi namun meningkatkan waktu penyemprotannya.
40
Sedangkan dari grafik 5.2 diatas, dapat dijelaskan bahwa penambahan persentase biodiesel pada minyak solar tidak berpengaruh banyak pada sudut semprotannya namun sangat berpengaruh terhadap waktu terbentuknya semprotan. Dimana semakin besar kandungan persentase biodiesel akan meningkatkan waktu penyemprotannya. Sedangkan nilai sudut semprotan pada variasi BD 5%, BD 10%, BD 15% cenderung memiliki sudut yang sama dengan sudut semprotan pada minyak solar murni (100% D) dengan besar sudut 13o . Nilai sudut semprotan terkecil justru terdapat pada variasi BD 20% dengan nilai sudut 17o.
41
Grafik 5.3 diatas merupakan perbedaan kecepatan semprotan yang terdapat pada tiap persentase biodiesel. Grafik tersebut menunjukkan bahwa penambahan persentase biodiesel akan mengakibatkan semakin kecil kecepatan terbentuknya semprotan yang berarti semakin lama terbentuknya semprotan pada persentase biodiesel yang lebih besar. Perbedaan kecepatan biodiesel murni (100%BD) dengan kecepatan solar murni (100%D) cukup besar dimana nilai kecepatan 100%BD 16 m/s sedangkan nilai kecepatan 100%D adalah 54 m/s.
42
Sedangkan grafik 5.4 diatas merupakan perbedaan sudut semprotan maksimal yang terjadi pada tiap persentase biodiesel. Grafik tersebut menunjukkan bahwa sudut semprotan yang terbentuk untuk tiap persentase biodiesel cenderung sama dengan sudut yang terbentuk pada solar murni (100%D) yaitu sekitar 19o. Dan terdapat sedikit perbedaan sudut semprotan pada biodiesel murni (100%BD) dengan sudut semprotan pada solar murni (100%D) dimana sudut yang terbentuk pada biodiesel murni tersebut sebesar 21o, lebih besar 3o dari sudut semprotan solar murni. 5.3.2 Data distribusi butiran (droplet) Selanjutnya untuk dapat mengetahui distribusi butiran untuk semprotan pada tiap pengujian, data yang telah berbentuk gambar seperti pada gambar 5.2 dan 5.3 diatas, dapat diketahui melalui olah data lebih lanjut dengan menggunakan program komputer ImageJ yang banyak beredar di pasaran. Hasil olah data lebih lanjut ini
43
akan dapat diketahui berapa banyak jumlah butiran yang ada pada tiap semprotan, diameter butirannya, luas area semprotan, dan persentase jumlah dari tiap butiran dengan diameter tertentu. Gambar 5.4 berikut merupakan salah satu contoh hasil olah data dengan menggunakan program ImageJ tersebut.
Gambar 5.5 Hasil olah data dengan menggunakan program ImageJ Dan tabel 5.2 berikut merupakan contoh hasil keseluruhan distribusi butiran yang ada pada semprotan tersebut. Dan tabel 5.3 adalah hasil resume dari total table untuk tiap campuran biodiesel yang berbeda. Sedangkan grafik 5.5 sampai grafik 5.10 merupakan implementasi data yang mewakili tabel – tabel distribusi diameter butiran pada masing – masing semprotan.
44
Tabel 5.2 Data distribusi butiran semprotan pada campuran 5% BD Data ke -n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 … 5975 5976 5977 5978 5979 5980 5981 5982
Area 126344.6 126344.6 126344.6 7327984 126344.6 505378.2 126344.6 126344.6 126344.6 2653236 126344.6 2147857 126344.6 1516135 3411303 … 126344.6 126344.6 252689.1 126344.6 126344.6 126344.6 126344.6 126344.6
Mean 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 … 255 255 255 255 255 255 255 255
XM 316172.6 312618.1 319016.2 311784.6 312262.6 318394.2 320082.5 312973.5 316528 320505.7 322215.2 304526.4 306930.9 308352.7 296899.3 … 318660.7 320438 321326.6 323992.5 316172.6 317949.8 319727.1 314039.9
YM 43187.15 43898.05 44253.5 46821.32 44608.95 45142.12 44608.95 44964.4 44964.4 46420.05 44964.4 46448.92 45319.85 46326.96 46991.78 … 104680 104680 104680 104680 105035.4 105035.4 105035.4 105390.9
Median 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 255 … 255 255 255 255 255 255 255 255
D (µm) 40 40 40 305 40 80 40 40 40 183 40 165 40 139 208 … 40 40 56 40 40 40 40 40
Tabel 5.3 Data total distribusi butiran tiap campuran biodiesel No
% BDdiesel
Jumlahbutir (n)
1 2 3 4 5 6
5% BD 10% BD 15% BD 20 % BD 100% BD 100% D
5982 5429 5056 4806 3013 1749
D min (µm) % 40 53,89 42 50,38 40 55,13 41 50,58 49 53,34 52 79.28
D max (µm) % 305 0,02 211 0,02 301 0,02 541 0,08 259 0,03 230 0,03
Luas total (µm2) 1,9 x 109 1,9 x 109 1,5 x 109 2,5 x 109 1,4 x 109 0,5 x 109
45
Skala :0.00 42 pixel/µm
n
Skala : 0.004 pixel/µm
n
46
Skala : 0.004 pixel/µm
n
Skala :0.0043 pixel/µm
n
47
Skala :0.0043 pixel/µm
n
Skala :0.0042 pixel/µm
n
48
Tabel 5.4 Persentase distribusi diameter semprotan
No D(µm)
100% D
100% BD
-
-
1607 53.34 2404 50.58 2787 55.13 2917 50.38 3219 53.80
55
3
65
-
4
75
5
1385 79.28
Qty
%
Qty
%
5% BD
Qty
2
%
10% BD
%
45
Qty
15% BD
Qty
1
%
20% BD
Qty
%
-
-
816
17.17
942
18.64 1013 17.50 1087 18.17
-
-
-
-
-
467
9.24
504
8.70
576
9.63
251
14.37
569
18.88
442
9.30
-
-
492
8.50
-
-
85
-
-
275
9.13
260
5.47
284
5.62
289
4.99
518
8.66
6
95
80
4.58
182
6.04
169
3.56
263
5.20
177
3.06
147
2.46
7
105
11
0.63
-
-
226
4.75
83
1.64
110
1.90
110
1.84
8
115
8
0.46
112
3.72
60
1.26
69
1.36
102
1.76
70
1.17
9
125
7
0.40
67
2.22
98
2.06
64
1.27
40
0.69
103
1.72
10
135
1
0.06
56
1.86
35
0.74
39
0.77
29
0.50
58
0.97
11
145
-
-
52
1.73
66
1.39
9
0.18
42
0.73
9
0.15
12
155
3
0.17
25
0.83
34
0.72
18
0.36
25
0.43
22
0.37
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
…
25
285
-
-
-
-
1
0.02
1
0.02
8
0.14
8
0.13
26
295
-
-
-
-
1
0.02
-
-
-
-
-
-
27
305
-
-
1
5
0.11
1
0.02
1
0.02
1
0.02
28
315
-
-
-
-
1
0.02
-
-
-
-
-
-
29
325
-
-
-
-
4
0.08
-
-
-
-
-
-
30
335
-
-
-
-
4
0.08
-
-
-
-
-
-
31
345
1
0.06
-
-
3
0.06
-
-
-
-
-
-
32
355
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
33
365
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
34
375
-
-
-
-
4
0.08
-
-
-
-
-
-
100
3013
100
4753
100
5055
100
5790
100
5983
100
-
78
-
82
-
61
-
66
-
63
-
Total = 1747 Rata2 D =
60
0.03
49
Grafik 5.5 sampai 5.10 diatas menunjukkan distribusi butiran untuk tiap persentase biodiesel dan solar murni (100%D). Pada persentase biodiesel 5% sampai 20% (grafik 5.5 sampai 5.8) memiliki karakter distribusi butiran yang relative sama, dimana nilai diameter butiran yang mendominasi berada pada diameter 45 µm. Sedangkan pada biodiesel murni dan solar murni (grafik 5.9 dan grafik 5.10) memiliki nilai diameter butiran dominan pada nilai sekitar 50 µm. Perbedaan yang cukup signifikan antara minyak biodiesel murni dengan solar murni adalah pada biodiesel murni banyak juga didominasi oleh ukuran butiran yang lebih besar dari 50 µm, sedangkan pada solar murni sedikit sekali jumlah butiran yang diameternya lebih dari 50 µm tersebut.
Tabel 5.4 merupakan perbandingan persentase jumlah butiran yang terdapat pada semprotan tiap campuran biodiesel yang diuji. Sedangkan grafik 5.11 berikut
50
merupakan implementasi dari table 5.4 tersebut. Dari garik 5.11 tersebut terlihat bahwa karakter distribusi semprotan pada biodiesel murni (100%BD) dan campurannya masih terdapat perbedaan yang cukup signifikan, dimana persentase jumlah butiran yang berukuran kecil pada solar murni sebesar 79% dengan ukuran diameter sekitar 50 µm, sedangkan pada biodiesel murni dan campurannya memiliki ukuran butiran kecil rata – rata 45 µm dengan persentase yang lebih rendah dari pada solar murni yaitu hanya sekitar 50%, 29% lebih kecil nilainya dari pada persentase butiran pada solar murni.
