Kata kunci: minyak kelapa, pemanasan awal tipe straight, sudut semprot

Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015

PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN AWAL TIPE STRAIGHT PADA MINYAK KELAPA TERHADAP SUDUT SEMPROT NOSEL I Ketut Gede Wirawan1,a,*, Made Sucipta2,b, I Putu Agus Arisudana3,c 1,2,3

Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana

Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362 - Indonesia a

Email: [email protected] b

c

Email: m.sucipta@gmail,com

Email: [email protected]

Abstrak Indonesia merupakan salah satu negara yang tingkat penggunaan minyak kelapanya tinggi, khususnya untuk konsumsi rumah tangga. Lahan tanaman ini memiliki luas sekitar 3.82 juta hektar, dimana 97% dari total luas areal tersebut merupakan perkebunan rakyat. Hal inilah yang menjadikan ketersediaan minyak kelapa sangat berlimpah, sehingga dapat digunakan pada banyak bidang, salah satunya adalah pada bidang penelitian bahan bakar alternatif untuk kompor tekan (pressure stone). Apabila minyak ini dijadikan bahan bakar, maka salah satu parameter yang harus diperhatikan adalah sudut semprot. Pada minyak kelapa, sudut semprotnya sangat kecil karena viskositasnya yang tinggi. Untuk menurunkan viskositas tersebut maka dilakukan pemanasan awal berbentuk lurus (straight) seluas 78.57 mm2 pada pipe line sebelum keluar nosel. Temperatur pemanasan awal divariasikan dari 200 sampai 230 oC. Tekanan bahan bahan bakar minyak kelapa sebesar 4 bar dan diameter lubang nosel sebesar 500 μm dijaga konstan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi penurunan sudut semprot akibat endapan asam lemak bebas (free fatty acid) dan gliserol di ujung nosel ketika temperatur pemanasan awal dinaikan dari 200 sampai 220 oC. Pada saat temperatur pemanas awal dinaikkan menjadi 230oC, sudut semprot meningkat karena bahan bakar sudah berbentuk fase uap dan jarak antar molekul partikel uap bertambah renggang sehingga mudah menyala ketika diberi energi aktivasi. Kata kunci: minyak kelapa, pemanasan awal tipe straight, sudut semprot

buah kelapa kering [1]. Banyak manfaat yang dapat diperoleh dari tanaman ini, sebagian besar telah digunakan oleh masyarakat adalah daging buah kelapa. Daging buah kelapa dapat diolah menjadi berbagai macam produk olahan. Salah satu produk olahan dari daging buah kelapa adalah minyak kelapa. Minyak kelapa digunakan oleh masyarakat untuk memasak makanan. Selain itu, dapat juga digunakan sebagai

Pendahuluan Kelapa merupakan salah satu komoditi penting karena peranannya yang sangat besar, baik sebagai sumber pendapatan maupun sumber bahan baku industri. Indonesia memiliki lahan tanaman kelapa terluas di dunia dengan total luas areal sekitar 3.82 juta hektar, dimana 97% nya merupakan perkebunan rakyat dengan jumlah produksi 15.9 milyar butir atau setara dengan 3.2 juta ton kopra/daging KE-30


bahan dalam pembuatan kosmetik, mentega, sabun, dan sebagai bahan bakar alternatif biodiesel. Salah satu keunggulan dari biodiesel adalah emisi gas buangnya lebih rendah dari bahan bakar diesel [2] . Disamping itu, minyak kelapa dapat juga digunakan sebagai bahan bakar pada kompor jenis “protos” [3]. Proses pembakaran diawali dengan mengubahnya menjadi tetesan yang halus (droplet) menggunakan nosel. Penyebaran tetesan tergantung dari sudut semprot (spray angle) yang dibentuk nosel, jadi semakin besar sudut semprot maka semakin luas penyebaran tetesan. Besarnya sudut semprot tergantung dari jenis bahan bakar pada tekanan dan diameter lubang nosel yang sama [4]. Perbedaan sudut ini juga akibat dari viskositas minyak yang tinggi sehingga mengurangi atomisasi.

b c

d a a 1

e f

Gambar 1. Set up alat penelitian Tahap pengujian Bahan penelitian ini menggunakan minyak kelapa murni yang dibuat secara tradisional seperti pada Gambar 2. Agar penelitian ini berjalan dengan baik, maka dilakukan persiapan awal yaitu pemasangan manometer pada tabung bahan bakar dan termokopel di preheater.

Metodologi Metodologi yang digunakan adalah studi eksperimenal dengan minyak kelapa sebagai bahan penelitian. Tahap penelitian dibagi menjadi 2 (dua) kegiatan, yaitu : (i) setting alat dan (ii) tahap pengujian. Setting alat Gambar 1. menunjukkan set up alat penelitian. Minyak kelapa murni dimasukkan ke dalam tabung (a). Dengan menggunakan kompresor, udara bertekanan diinjeksikan ke dalam tabung dan besarannya dijaga konstan sebesar 4 bar yang dapat dilihat pada manometer (b). Katup (c) dibuka pelan-pelan sehingga minyak bertekanan mengalir melalui pipe line (d). Minyak bertekanan sebelum keluar nosel (e) dipanasi dengan heater (f) sebagai pemanas awal. Uap minyak yang keluar dari nosel akan membentuk sudut semprot.

Gambar 2. Minyak kelapa murni

KE-30


Pengujian sudut semprot dimulai dengan pemanasan awal. Luas bidang pemanasan sebesar 78.57 mm2 dengan dimensi seperti ditunjukkan pada Gambar 3. Volume bahan bakar minyak kelapa yang dimasukkan ke dalam tabung 600 cc. Udara kompresor diinjeksi ke dalam

tabung dengan tekanan konstan 4 bar kompresor dan temperatur divariasikan pada 200oC, 210oC, 220oC dan 230oC. Setiap perubahan variabel temperatur, gambar sudut semprot yang terbentuk di ujung nosel di-capture menggunakan kamera.

100

5

35

210

Gambar 3. Detil ukuran pipe line arachidic, behenic, palmitolic, oleic, linoleic, linolenic, dan eicosatrienoic [5]. Kandungan asam lemak multi komponen ini menyebabkan boiling point temperature menjadi bervariasi [6]. Kenaikan temperatur pemanas awal dari 200 sampai 220oC menyebabkan sudut semprot menurun akibat dari terbentuknya endapan dari asam lemak bebas (free fatty acid) dan giserol di ujung nosel [7]. Pada temperatur pemanas awal 230oC, minyak kelapa sudah berbentuk uap sehingga besar sudut semprot meningkat.

Hasil Hasil penelitian mengenai pengaruh temperatur pemanasan awal tipe straight ini ditunjukkan pada Gambar 4. Sudut semprotnya berada pada tekanan konstan 4 bar. Gambar 4(a), (b), (c) dan (d) masing-masing menunjukkan bahwa pada temperatur pemanasan awal 200oC, 210oC, 220oC dan 230oC, dihasilkan sudut semprot sebesar 17,58o ; 12,77o ; 12,25o dan 22,11o. Perbedaan sudut semprot tersebut terjadi akibat dari kandungan asam lemak minyak kelapa multi komponen yang terdiri dari asam caproic, caprylic, capric, lauric, myristic, palmitic, stearic, KE-30


(a)

(b)

(c)

(d)

Gambar 4. Sudut sebaran nosel dengan variasi temperatur, (a) 200oC, (b) 210oC, (c) 220oC dan (d) 230oC

[3] Kratzeisen M.and Müller J., Inﬂuence of calcium and magnesium content of coconut oil on deposit and performance of plant oil pressure stoves, Fuel 89, (2010) 59–66.

Kesimpulan Penelitian secara eksperimen mengenai pengaruh temperatur pemanasan awal tipe straight pada minyak kelapa terhadap sudut semprot nosel dapat disimpulkan : a. Terjadi penurunan sudut semprot akibat pengendapan asam lemak bebas dan gliserol di ujung nosel pada kenaikan temperatur pemanasan awal 2000 sampai dengan 220oC. b. Pada tempeatur pemanasan awal 230oC, minyak kelapa sudah berbentuk uap sehingga sudut semprot meningkat.

[4] Vinikumar, K., Experimental Evaluation on Different Viscous Fluids Spray Characteristics in Injector Using Constant Volume Chamber, IOSR Journal of Mechanical and Civil Engineering. Technology Journal, 2012. [5] Wirawan I.K.G., Wardana I.N.G., Soenoko R. and Wahyudi S., Premixed Combustion of Coconut Oil on Perforated Burner, Internationl Journal of Renewable Energy Development 2 (3), 2013, 133-139.

Referensi [1] Departemen Perindustrian, Rodmap Industri Pengolahan Kelapa, Jakarta, 2009.

[6] Yuan W., Hansen A.C. and Zhang Q., Vapor pressure and normal boiling point predictions for pure methyl esters and biodiesel fuels, Fuel 84, (2005) 943-950

[2] Singh, P.J., Khurma, J. and Singh A, Coconut Oil Based Hybrid Fuels as Alternative Fuel for Diesel Engines, American Journal of Environmental Sciences 6 (1), (2010) 71-77. KE-30


[7] Kratzeisen M.and Müller J., Inﬂuence of free fatty acid content of coconut oil on deposit and performance of plant oil pressure stoves, Fuel 89 (2010), 1583 -1589.

KE-30

Kata kunci: minyak kelapa, pemanasan awal tipe straight, sudut semprot

Recommend Documents