Fahmi Wirawan NRP 2108100012 Dosen Pembimbing Prof. Dr. Ir. H. Djoko Sungkono K, M. Eng. Sc
Latar Belakang Menipisnya bahan bakar
Kebutuhan bahan bakar yang banyak
Salah satu solusi meningkatkan effisiensi bahan bakar
Rumusan Masalah Mengetahui pengaruh pemakaian biosolar dengan
campuran gas HHO terhadap unjuk kerja motor diesel putaran konstan. Pada komposisi berapakah campuran katalis KOH dapat menghasilkan unjuk kerja terbaik pada mesin diesel putaran konstan
Batasan Masalah Percobaan ini dilakukan di Laboratorium Teknik Pembakaran dan
Bahan Bakar Teknik Mesin ITS. Elektroda yang digunakan adalah stainless steel 316L dengan bentuk persegi ukuran 90 x 90 mm dengan diameter Oring 70 mm Kondisi temperatur dan kelembapan udara setempat. Bahan bakar yang digunakan adalah bahan bakar Biosolar yang ada di pasaran dan diproduksi oleh Pertamina. Jumlah KOH yang digunakan adalah 4 gram, 6 gram, 8 gram, 10 gram, dan 12 gram. Hasil percobaan hanya berlaku untuk mesin diesel Yanmar TF55-di dan pada kondisi di lingkungan Laboratorium Teknik Pembakaran dan Bahan Bakar Jurusan Teknik Mesin FTI-ITS Surabaya. Kondisi mesin diesel yang digunakan masih dalam keadaan standar
Tujuan Penelitian Untuk mengetahui pengaruh penambahan gas HHO
pada bahan bakar biosolar terhadap perubahan unjuk kerja mesin diesel Yanmar TF55-di yang meliputi torsi, daya maksimum yang dihasilkan, tekanan efektif rata-rata, konsumsi bahan bakar spesifik dan effisiensi thermal Mengetahui komposisi pencampuran jumlah gas HHO dan bahan bakar yang mampu menghasilkan unjuk kerja terbaik dari mesin diesel Yanmar TF55-di.
Tahap Pembakaran Mesin Diesel 4 langkah
Engine Diesel Yanmar TF55-di Daya maksimum : 5.5 PS pada
2200 rpm Tipe Motor : Motor Diesel 4 Langkah horisontal berpendingin air Isi silinder : 353cc Rasio kompresi : 1 : 18 Sistem injeksi : direct injection Minyak pelumas : 1.8 liter
Data Fisik Biosolar
Generator HHO Dengan Netral Plat Generator memiliki 6 cell dengan 5 plat netral.
Netral Pelat
Properti Gas HHO
Katalis KOH Suatu zat yang dapat mempengaruhi kecepatan reaksi
tanpa ikut berubah secara kimia pada akhir reaksi. Katalis menurunkan energi aktifasi dengan mengubah mekanisme proses dan kecepatannya bertambah.
Dasar Perhitungan Daya Efektif
Pemakaian Bahan Bakar
Spesifik Torsi Effisiensi Thermal
Tekanan Efektif Rata-
rata
Rumus Daya Engine Diesel P= V x I P = Daya Efektif (watt) V = Tegangan Listrik Pada Lampu (volt) I = Arus Listrik Pada Lampu (Ampere)
Rumus Torsi Engine Diesel T=P/n T = Torsi (N.m) P = Daya Efektif (watt) n = Putaran Engine (rpm)
Rumus BMEP Engine Diesel Bmep = (Ne x z) / (A x L x n x i) Bmep = Tekanan Efektif Rata-Rata (Pa) Ne = Daya Efektif (watt) z = 1 (Mesin 2 langkah) atau 2 (Mesin 4 langkah) L = Panjang Langkah Torak (m) i = Jumlah Silinder n = Putaran Engine (rpm) A = Luas Permukaan Silinder (m2)
Rumus SFC Engine Diesel Sfc = mbb / Ne x s Sfc = Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Kg/watt.det) Mbb = Massa Bahan Bakar (Kg) S = Waktu Konsumsi Bahan Bakar (detik)
Rumus Efisiensi Engine Diesel η = 1 / (Sfc x NKB) η= Efisiensi Engine (%) Sfc = Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (kg/(watt.jam)) NKB = Nilai Kalor Bawah Bahan Bakar (Kj/Kg)
Dasar Perhitungan Generator HHO Daya Generator
Laju Produksi Gas
Effisiensi Generator
Rumus Daya Generator HHO Ne = V x I / ηgen Ne = Daya Yang Dibutuhkan Generator (Watt) V = Tegangan Yang Dibutuhkan Generator (Volt) I = Arus Yang Dibutuhkan Generator (Ampere) ηgen= 0.85
Laju Produksi Gas HHO ṁ=Qxρ ṁ = Laju Produksi Massa Gas HHO (Kg/s) Q = Debit Produksi Gas HHO (m³/s) ρ = Massa Jenis Gas HHO (Kg/m³)
Q=Vxt V = Volume Gas Terukur (m³) t = Waktu Produksi Gas HHO (s)
Efisiensi Generator HHO ηgen = (Δhf x ń) / V x I
ηgen = Efisiensi Generator (%) Δhf = Energi Yang Dibutuhkan Untuk Memecah Molekul H20 (285.84x10³ J/mol) ń = Molaritas Senyawa (mol) V = Tegangan Yang Dibutuhkan Generator (volt) I = Arus yang Dibutuhkan Generator (Ampere) ń = (P x Ṽ) / (Ṝ x T) P = Tekanan Gas Ideal 1 atm Ṽ = volume gas terukur per waktu (L/s) Ṝ = Konstanta Gas Universal (0.08206 L.atm/Mol.K) T = Temperatur (298°K)
Penelitian Terdahulu Ary Putra Septiawan, Teknik Mesin ITS (2011) Penelitian ini melakukan pengujian pengaruh variasi tegangan listrik arus searah (DC) yang digunakan di generator HHO untuk diaplikasikan pada engine. Katalis yang digunakan adalah KOH 0.7 gram dalam setiap 1 liter aquades. Variasi tegangannya 3 Volt,6 Volt,9 Volt dan 12 Volt. Generator HHO menggunakan elektroda dari SS304, dan diameter kawat 3 mm serta panjang kawat 1250 mm, dan diameter spiral yang digunakan 16 mm (spiral dalam) dan 27 mm (spiral luar). Dari pengujian didapatkan bahwa pada variasi tegangan 3 Volt menghasilkan temperatur elektrolit setelah pengujian yang paling rendah yaitu 34°C. Tegangan 12 Volt menghasilkan laju produksi gas HHO yang paling tinggi yaitu 3,23x10-6 m 3 /s.
Akhmad Al Fattah, Teknik Mesin ITS (2012) Penelitian ini dilakukan secara eksperimental dengan mengaplikasikan generator HHO pada mesin Honda Karisma 125 cc. Pada generator HHO tersebut menggunakan variasi jumlah lilitan kawat. Tipe kawat yang digunakan SS 304L dan elektrolit KOH sebanyak 0.7 gram per liter aquades. Hasilnya didapatkan generator HHO 3 pasang lilitan merupakan yang terbaik karena bisa meningkatkan unjuk kerja mesin bensin paling besar. Untuk hasilnya, pada torsi, daya, BMEP terjadi kenaikan sebesar 18,54%,14,94% dan 14,94%. Pada BSFC dan efisiensi termal terjadi peningkatan kualitas rata-rata sebesar 23,63%. Sedangkan untuk kadar gas buang CO dan HC terjadi penurunan sebesar 17,02% dan 12,28%.
START
Pengaruh Variasi Jumlah Katalis KOH pada Generetor HHO
Flowchart Penelitian
Studi Literatur: Text Book Jurnal Ilmiah Penelitian Terdahulu Internet
Pembuatan Generator HHO
Pengujian Laju Produksi Gas Pada Generator HHO Dengan Variasi Jumlah Katalis 4gram, 6 gram, 8 gram, 10 gram, dan 12 gram.
Data Pengujian : Arus Listrik Voltase Waktu Produksi gas
Perhitungan Laju Produksi Gas
Didapatkan : Grafik Perbandingan ? Grafik Perbandingan Daya Grafik Perbandingan ?
Pengujian Engine
Kelompok Kontrol : Pengujian Tanpa Generator HHO
Kelompok Uji : Pengujian Engine dengan Menggunakan Generator HHO
A
B
A
B
Pengujian Engine dengan bahan bakar solar dan gas HHO dengan variasi jumlah katalis : KOH 4 gram dengan 1 liter air aquades KOH 6 gram dengan 1 liter air aquades KOH 8 gram dengan 1 liter air aquades KOH 10 gram dengan 1 liter air aquades KOH 12 gram dengan 1 liter air aquades
Pemasangan generator HHO pada engine diesel
Generator HHO dengan katalis 4 gram
Pembebanan 200 W
Pencatatan kebutuhan arus listrik (I) dan voltase (V)
Pencatatan waktu konsumsi bahan bakar 20 ml
Data : Waktu konsumsi 20 ml bahan bakar Arus listrik
Voltage
END
2200 W
n + 200
12 gram KOH
n + 2
Alat-Alat Penelitian Mesin Yanmar TF55-di
Generator HHO
Parameter Input
Parameter Output
Hasil
Parameter tetap
Parameter berubah
Pengukuran
Perhitungan
Grafik
•Mesin Yanmar TF-55di •Generator HHO ukuran 90x90mm dengan 5 netral plat berjumlah 6 cell
•Jumlah katalis pada larutan generator mulai dari 4 gram, 6 gram, 8 gram, 10 gram, 12 gram per 1 liter aqudes •Pembebanan Engine mulai 200 watt sampai 2200 watt
• Waktu konsumsi 25ml bahan bakar •Ampere beban lampu •Voltage beban lampu •Voltage generator •Ampere generator •Laju produksi generator
•BHP •Torsi •BMEP •SFC •Effisiensi thermal •Daya generator •Laju produksi generator •Effisiensi generator
•BHP •Torsi •BMEP •SFC •Effisiensi thermal •Daya generator •Laju produksi generator •Effisiensi generator
Hasil Dan Pembahasan Daya Generator vs Massa KOH Jumlah Massa KOH Terhadap Daya Generator Gas HHO 400 350
Daya (watt)
300 250 200 150
100 50 0 4
6
8 Massa KOH (Gram)
10
12
Hasil Dan Pembahasan Laju Produksi Gas vs Massa KOH Jumlah Massa KOH Terhadap Laju Produksi Gas HHO Laju Produksi Gas HHO per Liter (s)
60
50
40
30
20
10
0 4
6
8 Massa KOH (Gram)
10
12
Hasil Dan Pembahasan Efisiensi vs Massa KOH Efisiensi Generator Terhadap KOH 70
Efisiensi Generator (%)
68 66 64 62 60
58 56 54
4
6
8 Massa KOH (Gram)
10
12
Hasil Dan Pembahasan Daya Efektif vs Massa KOH Daya Efektif vs Beban 3,5 standar KOH 4 Gram KOH 6 Gram KOH 8 Gram KOH 10 Gram KOH 12 Gram
3
Daya Efektif (kilowatt)
2,5
2
1,5
1
0,5
0 0
500
1000
1500 Beban (watt)
2000
2500
Hasil Dan Pembahasan Torsi vs Massa KOH Torsi vs Beban
standar KOH 4 Gram KOH 6 Gram KOH 8 Gram KOH 10 Gram KOH 12 Gram
100 90 80
Torsi (N.m)
70 60 50 40 30 20 10 0 0
500
1000
1500 Beban (watt)
2000
2500
Hasil Dan Pembahasan BMEP vs Massa KOH Bmep vs Beban 600 standar KOH 4 Gram KOH 6 Gram KOH 8 Gram KOH 10 Gram KOH 12 Gram
500
Bmep (KPa)
400
300
200
100
0 0
500
1000
1500 Beban (watt)
2000
2500
Hasil Dan Pembahasan Sfc vs Massa KOH Sfc vs Beban 3,5
3
Standar KOH 4 Gram KOH 6 Gram KOH 8 Gram KOH 10 Gram KOH 12 Gram
Sfc (kg/watt.s)
2,5
2
1,5
1
0,5
0 200
400
600
800
1000
1200 Beban (watt)
1400
1600
1800
2000
2200
Hasil Dan Pembahasan Efisiensi vs Massa KOH Efisiensi vs Beban 18 standar KOH 4 Gram KOH 6 Gram KOH 8 Gram KOH 10 Gram KOH 12 Gram
16 14
Efisiensi (%)
12 10 8 6 4 2 0 200
400
600
800
1000
1200
1400
Beban (watt)
1600
1800
2000
2200
Kesimpulan Seiring dengan semakin besarnya massa KOH dalam
larutan elektrolit generator gas HHO maka daya yang digunakan oleh generator gas HHO juga semakin besar. Pada kadar KOH 4 gram, 6 gram, 8 gram, 10 gram, dan 12 gram berturut-turut membutuhkan daya sebesar 154 watt, 198 watt, 242 watt, 286 watt, dan 352 watt.
Semakin besar kadar KOH dalam larutan elektrolit
semakin besar pula laju produksinya. Berikut ini besarnya waktu yang dibutuhkan generator gas HHO untuk mencapai 1 liter gas HHO berturut-turut dari generator yang menggunakan KOH 4 gram, 6 gram, 8 gram, 10 gram, dan 12 gram yaitu 112 detik, 90 detik, 76 detik, 66 detik, dan 56 detik
Semakin besar nilai KOH pada elektrolit berbanding
terbalik dengan nilai efisiensinya. Nilai efisiensi thermis berturut-turut dari kadar 4 gram hingga 12 gram yaitu 67.8%, 65.63%, 63.59%, 61.96%, 59.33%.
Dengan menggunakan generator HHO nilai Daya
Efektif, Torsi, dan Bmep meningkat sebesar 19.19%, 19%, dan 19.69%. Nilai konsumsi bahan bakar spesifik mengalami penurunan sebesar 0.88% pada penggunaan generator HHO dengan larutan elektrolit 4 gram per liter aquades. Terjadi peningkatan pada nilai efisiensi thermis yaitu sebesar 0.87% pada penggunaan generator HHO dengan larutan elektrolit 4 gram per liter aquades.
Sekian Dan Terima Kasih
