PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN ALKOHOL 96% PADA BENSIN TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR OTTO

Jurnal e-Dinamis, Volume.10, No.2 September 2014

ISSN 2338-1035

PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN ALKOHOL 96% PADA BENSIN TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR OTTO Monang Butar Butar1, Mulfi Hazwi2 1,2

Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jl. Almamater Kampus USU, Medan 20155 Email : [email protected]

ABSTRAK Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penambahan alkohol 96% ke premium terhadap unjuk kerja motor otto. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode eksperimen. Pemilihan metode ini disesuaikan dengan tujuan penelitian yaitu untuk membandingkan unjuk kerja mesin yang meliputi Torsi, Daya, Konsumsi Bahan Bakar Spesifik, Rasio Udara Bahan Bakar, Efisiensi Volumetris, dan Efisiensi Thermal Brake pada mesin bensin Empat Langkah Empat Silinder dengan menggunakan bahan bakar premium tanpa alkohol 96% dengan bahan bakar premium dicampur alkohol 96% dengan variasi penambahan 5%, 7%, dan 9%. Penelitian ini dilakukan di laboratorium Motor Bakar Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. Berdasarkan penelitian ini diperoleh hasil yaitu daya yang dihasilkan oleh mesin berbahan bakar premium murni masih lebih tinggi dibandingkan dengan daya yang dihasilkan oleh mesin berbahan bakar premium campuran alkohol 96%. Semakin meningkat kadar alkohol dalam premium, maka daya akan semakin menurun, konsumsi bahan bakar meningkat, efisiensi volumetris menurun, dan efisiensi thermal brake semakin meningkat. Kata Kunci : Mesin Otto, Unjuk Kerja, Premium, Alkohol 96% ABSTRACT This study was conducted to determine the effect of adding alcohol to a 96% premium to the otto engine performance. The method used in this study is the experimental method. The selection of this method adapted to the purpose of the study is to compare the performance of the machine which include Torque, Power, Specific Fuel Consumption, Air Fuel Ratio, volumetric efficiency, and Brake Thermal Efficiency in Step Four petrol engine with four cylinders using premium fuel without alcohol 96% premium fuel blended with alcohol 96% with the addition of variation 5%, 7%, and 9%. The research was conducted in the laboratory of the Department of Motor Fuels USU Faculty of Engineering. Based on the results of this study showed that the power generated by the pure premium fueled engines are still higher than the power generated by the engine premium fuel mixture of 96% alcohol. Increasing levels of alcohol in the premium, then the power will be decreased, increased fuel consumption, decreased volumetric efficiency and brake thermal efficiency increases. Keyword: Otto Engine, Performance, Premium, Alcohol 96%

1. PENDAHULUAN Dewasa ini peranan industri otomotif sangat besar dalam pembangunan di tanah air, khususnya pada bidang transportasi yang ditunjukkan oleh adanya peningkatan permintaan produksi mobil dan sepeda motor. Industri otomotif tidak hentihentinya melakukan penyempurnaan baik terhadap kenyamanan maupun

keselamatan pengguna, nilai ekonomis maupun dampak lingkungan yang ditimbulkannya. Proses pembakaran Bahan Bakar Minyak (BBM) dalam silinder berlangsung sangat singkat, sehingga memungkinkan adanya sebagian BBM yang tidak sempat terbakar dan terbuang lewat gas buang dalam bentuk

126

Jurnal e-Dinamis, Dinamis, Volume.10, No.2 September 2014

polusi yang mengotori udara. Polusi dalam bentuk senyawa CO (karbonmonoksida) sangat berbahaya bagi kesehatan. CO terbentuk akibat dari reaksi yang tidak sempurna semp pada proses pembakaran. Unsur dominan dalam BBM adalah C (karbon) dan H (hidrogen), dimana saat pembakaran, bereaksi dengan O2 (oksigen). Pada reaksi yang sempurna, unsur C bereaksi dengan O2 menjadi CO2 dan unsur H menjadi H2O. Unsur C dan H dalam BBM M cenderung memuat ikatan yang kuat dan bergerombol, sehingga menyulitkan O2 untuk masuk dalam ikatan senyawanya. Proses pembakaran yang sempurna akan meningkatkan tenaga mesin, menghemat BBM, dan mengurangi polusi gas buang. Penelitian yang dilakukan bertujuan ujuan untuk mengetahui bagaimana pengaruh penambahan alkohol 96% terhadap kinerja mesin bensin empat langkah empat silinder [1]. Dengan latar belakang inilah maka penulis tertarik melakukan penelitian sebagai tugas sarjana dengan judul: PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN NAMBAHAN ALKOHOL 96% PADA BENSIN TERHADAP UNJUK KERJA KERJ MOTOR OTTO. 2. TINJAUAN PUSTAKA Motor Bakar Torak Motor bakar torak merupakan salah satu jenis penggerak mula yang mengubah energy thermal menjadi energy mekanik. Energy thermal tersebut diperoleh dari proses pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Bila tenaga panas pembakaran penghasil kerja berasal dari luar mesin itu sendiri seperti mesin uap, turbin uap disebut motor bakar pembakaran luar (External Combustion Engine). Bila tenaga tena panas pembakaran penghasil kerja berasal dari dalam mesin disebut mesin pembakaran dalam (Internal Combustion Engine). Ditinjau dari proses penyalaan bahan bakar, motor bakar dibedakan menjadi: a. Motor Bakar Bensin

b.

ISSN 2338-1035 2338

Pada motor bensin penyalaan bahan bakar disebabkan karena adanya loncatan bunga api listrik dari dua elektroda busi. Campuran antara bensin dan udara dibakar dalam silinder. Motor Bakar Diesel Pada motor diesel system penyalaan bahan bakar terjadi karena adanya proses kompresi atau penyalaan sendiri, diri, yaitu dengan mengkompresikan udara dalam silinder hingga mencapai suhu nyala bahan bakar, kemudian bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang berisi udara bertekanan dan temperature tinggi, sehingga bahan bakar akan terbakar sendiri [2]. an langkah toraknya, Berdasarkan motor bakar torak dibedakan menjadi: a. Motor Bakar Dua Langkah Yaitu motor bakar dimana untuk memperoleh satu kali langkah kerja diperlukan dua langkah torak atau satu kali putaran poros engkol b. Motor Bakar Empat LangkahYaitu motor tor bakar dimana untuk memperoleh satu kali langkah kerja diperlukan empat langkah torak atau dua kali putaran poros engkol.

Siklus Otto Siklus ini dapat digambarkan dengan diagram P vs V seperti terlihat pada gambar di bawah ini [3]:

Gambar ambar 2.1 Siklus Otto Proses yang terjadi adalah : 1-2 : Kompresi adiabatic 2-3 : Pembakaran isokhorik 3-4 : Ekspansi / langkah kerja adiabatic 4-1 : Langkah buang isokhorik Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin

127


pembakaran dalam empat langkah di atas bisa dijelaskan seperti ini : Ketika terjadi proses pembakaran, energi potensial kimia dalam bensin + energi dalam udara berubah menjadi kalor alias panas. Sebagian kalor berubah menjadi energi mekanik batang piston dan poros engkol, sebagian kalor dibuang melalui pipa pembuangan (knalpot). Sebagian besar energi mekanik batang piston dan poros engkol berubah menjadi energi mekanik kendaraan (kendaraan bergerak), sebagian kecil berubah menjadi kalor alias panas sedangkan panas timbul akibat adanya gesekan. Tinjauan Unjuk Kerja Motor Bensin.

Torsi dan Daya Torsi yang dihasilkan suatu mesin dapat diukur dengan menggunakan torquemeter yang dikopel dengan poros outpun mesin. Torsi dan Daya dapat dirumuskan [4] : 2 .π .n T .......... .......... .......... ....( 2 .1) PB = 60 dimana: PB = Daya Keluaran (Watt) n = Putaran mesin (rpm) T = Torsi (N.m)

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Spesifik Fuel Consumption, Sfc) Konsumsi bahan bakar spesifik adalah parameter unjuk kerja mesin yang berhubungan langsung dengan nilai ekonomis sebuah mesin, dapat dirumuskan[4]: m f x10 3 ................................( 2.2) Sfc = PB dimana: Sfc = Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (g/kW.h). mf = Laju Aliran Bahan Bakar (kg/jam) Besarnya laju aliran massa bahan bakar (mf) dihitung dengan persamaan berikut [4] : sg f .V f .10 −3 x3600.............( 2.3) mf = tf dimana: sgf = specific gravity.

ISSN 2338-1035

Vf = volume bahan bakar yang diuji. tf = waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak volume uji (detik).

Perbandingan Udara Bahan Bakar (AFR) Perbandingan udara bahan bakar ini disebut dengan Air Fuel Ratio (AFR), yang dirumuskan sebagai berikut [4] : m AFR = a ..............................( 2.4) mf Dimana: AFR = air fuel ratio ma = laju aliran massa udara (kg/jam) Besarnya laju aliran massa udara (ma) juga diketahui dengan membandingkan hasil pembacaan manometer terhadap kurva viscous flow meter calibration. Kurva kalibrasi ini dikondisikan untuk pengujian pada tekanan udara 1013 mbar dan temperatur 20 °C. Oleh karena itu, besarnya laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor koreksi (Cf) berikut [4]: (T + 114) .............(2.5) C f = 3564 x Pa x a 2,5 Ta dimana: Pa = tekanan udara (Pa) Ta = temperatur udara (K) Effisiensi Volumetris (ηv) Efisiensi Volumetrik dirumuskan dengan persamaan berikut [4] : η

Berat udara segar yang terisap v

=

( 2.6 ) Berat udara sebanyak volume langkah torak

Berat udara segar yang terisap =

ma 60

2 .

....( 2 .7 ) n

Berat udara sebanyak langkah torak = ρ a . VS ..( 2.8)

Dengan mensubstitusikan persamaan di atas, maka besarnya effisiensi volumetris [4]: 2 . ma 1 . ........................( 2.9) ηv = 60 . n ρ a .VS dimana: ρa = kerapatan udara (kg/m3) Vs=volume langkah torak (m3)

128


Diasumsikan udara sebagai gas ideal sehingga massa jenis udara dapat diperoleh dari persamaan berikut [4]: P ρ a = a .....................................( 2.10) R.Ta dimana: R = konstanta gas (untuk udara = 29,3 kg.m/kg.K)

Effisiensi Thermal Brake Efisiensi Thermal Brake (Brake Thermal Efficiency, ηb) dapat dirumuskan [4] :

ηb =

Daya Keluaran Aktual

.....(2.11) Laju panas yang masuk Laju panas yang masuk Q, dapat dihitung dengan rumus berikut [4]: Q = m f . LHV .........................( 2.12)

dimana: LHV = nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg). Jika daya keluaran (PB) dalam satuan kW, laju aliran bahan bakar mf dalam satuan kg/jam, maka [4]: PB ηb = . 3600 ....................(2.13) m f . LHV 3. METODOLOGI PENELITIAN Metode Penelitian Metode penelitian merupakan cara ilmiah yang dilakukan untuk mengumpulkan data dengan tujuan tertentu, diantaranya untuk menguji kebenaran suatu penelitian. Dalam penelitian ini, penulis menggunakan metode eksperimen. Pemilihan metode ini disesuaikan dengan tujuan yang ingin dicapai, yaitu membandingkan unjuk kerja mesin yang meliputi Torsi dan Daya, Konsumsi Bahan Bakar Spesifik, Rasio Udara Bahan Bakar, Efisiensi volumetris, dan Efisiensi Thermal Brake pada Mesin Bensin Empat Langkah dengan menggunakan bahan bakar bensin murni tanpa alcohol dengan bahan bakar bensin murni dicampur alkohol 96 % dengan presentase 5%, 7% dan 9% [5].

ISSN 2338-1035

Variabel Penelitian Variabel yang diukur pada penelitian ini adalah [6] : a. Variabel Bebas Variabel bebas adalah variabel yang berfungsi mempengaruhi variabel lain, jadi secara bebas berpengaruh terhadap nilai variabel lain. Dalam penelitian ini berupa penambahan alkohol 96% pada bensin murni sebanyak 5%, 7%, 9%. b. Variabel Terikat Variabel terikat adalah kondisi atau karakteristik yang berubah atau muncul ketika peneliti mengganti variabel bebas. Menurut fungsinya variabel ini dipengaruhi nilainya oleh variabel lain. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah: Torsi (T) dan Daya (PB) Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc) Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) Efisiensi Volumetris (ηv) Efisiensi Thermal Brake (ηb) c. Variabel Kendali Variabel Kendali adalah variabel yang dikendalikan atau dibuat konstan sehingga pengaruh variabel bebas terhadap variabel terikat tidak dipengaruhi oleh faktor luar yang tidak diteliti. Dalam penelitian ini variabel kendali berupa putaran yang akan direduksi, yaitu 1500 rpm kemudian dideduksi sampai putaran 3500 rpm dengan interval kenaikan putaran 500 rpm. 4. ANALISA DAN HASIL PENGUJIAN Pengujian Nilai Kalor Bahan Bakar Besarnya nilai kalor yang dihasilkan dari masing-masing pengujian baik dengan menggunakan bahan bakar “Premium”, “PA-5”, “PA-7” dan “PA-9” dapat dihitung dengan persamaan berikut [7] : HHV = (T2 – T1 – Tkp) x Cv (kJ/kg) Dimana:

129


HHV = Nilai Kalor Atas (High Heating Value) T1= Temperatur air pendingin sebelum dinyalakan (°C) T2 = Temperatur air pendingin sesudah penyalaan (°C) Tkp = Kenaikan temperature akibat kawat penyala (0.05 °C) Cv = Panas jenis bom kalorimeter (73529.6 kJ/kg °C)

Pada pengujian pertama bahan bakar Premium, diperoleh: T1 = 26.25 °C T2 = 26.93 °C Maka, HHV (Premium) = (26.93 – 26.25 – 0.05) x 73529.6 = 46323.648 kJ/kg Pada pengujian pertama bahan bakar PA-5, diperoleh: T1 = 25.22 °C T2 = 25.84 °C Maka, HHV (PA-5) = (25.84 – 25.22 – 0.05) x 73529.6 = 41911.872 kJ/kg Pada pengujian pertama bahan bakar PA-7, diperoleh: T1 = 25.42 °C T2 = 26.01 °C Maka, HHV (PA-7) = (26.01 – 25.42 – 0.05) x 73529.6 = 39705.984 kJ/kg Pada pengujian pertama bahan bakar PA-9, diperoleh: T1 = 25.52 °C T2 = 25.94 °C Maka, HHV (PA-9) = (25.94 – 25.52 – 0.05) x 73529.6 = 27205.952 kJ/kg Cara perhitungan yang sama dilakukan untuk menghitung nilai kalor pada pengujian kedua hingga kelima. Selanjutnya untuk memperoleh harga nilai kalor rata-rata bahan bakar digunakan persamaan berikut ini: 5 ∑ HHVi HHV rata − rata = i =1 (kJ / kg ) 5 Data temperatur air pendingin sebelum dan sesudah penyalaan serta

ISSN 2338-1035

hasil perhitungan untuk nilai kalor pada pengujian pertama hingga kelima dan nilai kalor rata-rata dengan menggunakan bahan bakar “Premium”, “PA-5”, “PA-7”, dan “PA-9” dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut: Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian dan Perhitungan Bom Kalorimeter Ba han Ba kar

Pre mi Um

PA5

PA7

PA9

No . Pe ng uji an 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5

T1 (°C)

T2 (°C)

HHV (Kj/kg)

26.25 27.12 28.95 24.62 25.45 25.22 26.03 26.79 27.48 28.24 25.42 26.23 26.98 27.73 28.49 25.52 26.11 26.66 27.29 27.96

26.93 27.82 29.64 25.33 26.13 25.84 26.67 27.39 28.10 28.88 26.01 26.82 27.55 28.31 29.06 25.94 26.53 27.12 27.75 28.40

46323.648 47794.24 47058.944 48529.536 46323.648 41911.872 43382.464 40441.28 41911.872 43382.464 39705.984 39705.984 38235.392 38970.688 38235.392 27205.952 27205.952 30147.136 30147.136 28676.544

HHV rata – rata (kJ/kg)

47206.003

42205.990

38970.688

28676.544

Pengujian Unjuk Kerja Motor Bakar Bensin Torsi Besarnya torsi yang dihasilkan berdasarkan hasil pembacaan unit instrumentasi dapat dilihat pada tabel sebagai barikut: Tabel 4.2 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi untuk bahan bakar premium. Bahan Bakar Premium Hasil Pembacaan Putaran (rpm) Unit Instrumentasi 1500 2000 2500 3000 Torsi (N.m) 33.9 28.3 28.7 26.7 Waktu 69 60 51 47 menghabiskan 50 ml bahan bakar (s) Aliran udara (mm 19.7 25.9 31 34.8 H2O)

3500 26.4 43

40

Tabel 4.3 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi untuk bahan bakar PA-5. Hasil Pembacaan Unit Instrumentasi Torsi (N.m) Waktu

Bahan Bakar PA-5 Putaran (rpm) 1500 2000 2500 3000 31.9 27.1 25.8 24.1 68.5 58.5 49 44

3500 23.3 39

130


menghabiskan 50 ml bahan bakar (s) Aliran udara (mm H2O)

18.4

24.1

29.2

34.6

39.9

Tabel 4.4 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi untuk bahan bakar PA-7. Bahan Bakar PA-7 Putaran (rpm) 1500 2000 2500 3000 30 26.2 23.4 21.6 67 58 48 42.5

Hasil Pembacaan Unit Instrumentasi Torsi (N.m) Waktu menghabiskan 50 ml bahan bakar (s) Aliran udara (mm H2O)

18.1

23.9

29.1

34.3

3500 20.2 36.5

39.7

ISSN 2338-1035

Dengan cara yang sama, hasil perhitungan daya untuk kondisi lain dapat dilihat pada tabel berikut: Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Daya Putaran (rpm) 1500 2000 2500 3000 3500

17.9

23.5

28.8

34.1

3500 17 35

38.9

12 y = 2E-07x2 + 0,001x + 2,810 R² = 0,988

10

Daya

Bahan Bakar PA-9 Putaran (rpm) 1500 2000 2500 3000 28.6 24.4 22.1 18.5 66.5 56 46 42

8 2 6 y = 1E-07x + 0,001x + 2,837 R² = 0,997 4 2 y = -3E-07x2 + 0,002x + 1,711 2 y = -9E-08x + 0,001x + 2,255 R² = 0,999 R² = 0,969 0

0

1000

Perbandingan besar torsi dapat dilihat pada grafik dibawah ini: Premium

40 y = 2E-06x2 - 0,015x + 50,57 y =35 2E-06x2 - 0,014x + 49,02 R² = 0,888 R² = 0,976 30 25 y = 2E-06x2 - 0,013x + 45,90 20 R² = 0,999 y = 1E-06x2 - 0,011x + 43,40 15 R² = 0,992 10 5 0 1000

2000 Putaran

Premium

PA-5

PA-7

3000

4000

Daya Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar PA-5 pada beban 10 kg dan putaran 1500 rpm. Maka besar daya yang diperoleh:

= 5.015 kW

PA-7

PA-9

sgf (PA-5) = (0.05 x 0.79) + (0.95 x 0.72) = 0.7235

PA-9

2 .π .1500 x 31.9 60

PA-5

3000

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Untuk bahan bakar PA-5 dengan persentase alkohol 5% dan premium 95%, maka:

Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Putaran

PB =

2000 Putaran

Gambar 4.3 Grafik Daya vs Putaran

Torsi

0

PA-9 4,490 5,117 5,782 5,804 6,241

Perbandingan besarnya daya dapat dilihat pada grafik berikut ini:

Tabel 4.5 Data hasil pembacaan langsung unit instrumentasi untuk bahan bakar PA-9 Hasil Pembacaan Unit Instrumentasi Torsi (N.m) Waktu menghabiskan 50 ml bahan bakar (s) Aliran udara (mm H2O)

Daya (kW) PA-5 PA-7 5,015 4,712 5,683 5,479 6,752 6,131 7,569 6,796 8,545 7,405

Premium 5,321 5,930 7,511 8,397 9,665

Dengan memasukkan harga sgf = 0.7235; harga tf yang diambil dari pengujian (tabel 4.3) dan harga Vf yaitu sebesar 50 ml, maka laju aliran bahan bakar untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar PA-5, pada beban 10 kg dan putaran 1500 rpm adalah: 0 . 7235 x 50 x 10 − 3 x 3600 mf = 68 . 5 = 1.901 kg/jam

Dengan diperolehnya besar laju aliran bahan bakar, maka besar konsumsi bahan bakar spesifiknya adalah:

131

4000


Sfc = =

m f x10 3

ISSN 2338-1035

= 3564 x 1 x

Pe

[(27 + 273) + 114) 2,5 ( 27 + 273)

= 0.946531123

1.901 x10 3

Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar premium = 281.462 gr/kWh dicampur alkohol 5% atau PA-5 yang Dengan cara yang sama, hasil menggunakan beban 10 kg dan putaran perhitungan konsumsi bahan bakar 1500 rpm, tekanan udara masuknya spesifik untuk kondisi tersebut dapat adalah 18.4 mm H2O (Tabel 4.3). Dari dilihat pada tabel berikut: kurva kalibrasi diperoleh laju aliran massa udara untuk tekanan udara Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Konsumsi masuk = 10 mm H2O adalah sebesar Bahan Bakar Spesifik (Sfc) Putaran Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc) 11.38 kg/jam, sehingga untuk tekanan (rpm) Premium PA-5 PA-7 PA-9 udara masuk = 18.4 mm H2O diperoleh 1500 278.717 281.462 287.592 289.609 laju aliran massa udara sebesar 20.94 2000 277.242 281.202 283.356 290.986 2500 275.746 281.164 283.686 289.497 kg/jam, setelah dikalikan faktor koreksi 3000 274.246 278.677 278.432 284.928 (Cf), maka laju aliran massa udara yang 3500 273.114 276.064 278.609 282.291 sebenarnya: ma = 20.94 x 0.946531123 Perbandingan harga Sfc dapat = 19.82 kg/jam. dilihat pada gambar 4.4 berikut: Dengan cara perhitungan yang sama, maka diperoleh besar laju aliran y = -3E-06x2 + 0,011x + 279,5 295 massa udara (ma) untuk masing-masing R² = 0,950 pengujian pada tiap variasi putaran. 290 y = 9E-07x2 - 0,009x + 299,1 Dengan diperolehnya harga laju aliran R² = 0,891 285 massa bahan bakar, maka dapat 2 y = -2E-06x + 0,007x + 274,6 dihitung besarnya rasio udara bahan R² = 0,983 280 bakar (AFR). 275 y = 2E-07x2 - 0,003x + 284,0 Untuk pengujian dengan R² = 0,999 menggunakan bahan bakar PA-5, pada 270 beban 10 kg dan putaran 1500 rpm 0 1000 2000 3000 4000 yaitu: Putaran 19.82 AFR = 1.901 Premium PA-5 PA-7

Sfc

5.015

PA-9 Poly. (PA-7)

Poly. (Premium) Poly. (PA-9)

Poly. (PA-5)

Gambar 4.4 Grafik Sfc vs Putaran Rasio Udara Bahan Bakar (AFR) Pada pengujian ini, dianggap tekanan udara (Pa) sebesar 100 kPa (1 bar) dan temperature (Ta) sebesar 27°C. Kurva kalibrasi dibawah dikondisikan untuk pengujian pada tekanan udara 1013 mb dan temperature 20°C, maka besarnya laju aliran udara yang diperoleh harus dikalikan dengan faktor koreksi persamaan (2.5) berikut: (T + 114 ) C f = 3564 x Pa x a 2 ,5 Ta

= 10.43

Dengan cara yang sama, perhitungan perbandingan udara bahan bakar (AFR) dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 4.9 Hasil Perhitungan Perbandingan Udara-Bahan Bakar (AFR) Putaran (rpm) 1500 2000 2500 3000 3500

Perbandingan Udara-Bahan Bakar (AFR) Premium PA-5 PA-7 PA-9 11.30 10.43 10.01 9.81 12.92 11.66 11.45 10.85 13.14 11.83 11.53 10.92 13.60 12.60 12.03 11.80 14.30 12.87 11.97 11.22

Perbandingan besarnya AFR dapat dilihat pada gambar grafik berikut ini:

132

ISSN 2338-1035

Perbandingan besarnya efisiensi volumetris dapat dilihat pada gambar di bawah ini:

20 15y = -5E-07x2 + 0,003x + 7,083 R² = 0,937

10

y = -4E-07x2 + 0,003x + 6,799y = -7E-07x2 + 0,004x + 4,909 R² = 0,961 R² = 0,935 5 y = -7E-07x2 + 0,004x + 5,042 R² = 0,877

0

0

1000 Premium

2000 Putaran PA-5

PA-7

3000

4000

PA-9

Gambar 4.6 Grafik AFR vs Putaran

2 y = 6E-07x 80 - 0,005x y+ =85,06 8E-07x2 - 0,007x + 88,17 R² = 0,981 78 R² = 0,963 76 2 y = 3E-07x - 0,003x + 81,56 74R² = 0,983 72 y = 3E-07x2 - 0,003x + 80,40 R² = 0,950 70

Efisiensi Volumetris

AFR


68 0

1000

2000

3000

4000

Putaran

Efisiensi Volumetris Dengan memasukkan harga tekanan dan temperatur udara yaitu sebesar 1 atm (10332.27 kg/m2) dan 27°C, maka diperoleh massa jenis udara sebesar: 10332.27 ρa = 29.3 ( 27 + 273) = 1.2 kg/m

3

Dengan diperolehnya massa jenis udara maka dapat dihitung besarnya efisiensi volumetris (ηv) untuk masing-masing pengujian pada variasi putaran. Untuk pengujian dengan menggunakan Premium dicampur 5% alkohol 96% (PA-5), pada beban 10 kg dan putaran 1500 rpm: 2 . ma 1 ηv = x 100% . 60 . n ρ a .Vl 2 .19,82 1 ηv = x 100% . 60 .1500 1,2 . 0,5 x10 −3 = 77.53 %

Dengan cara yang sama, Harga efisiensi volumetris dapat dilihat pada tabel di bawah ini: Tabel 4.10 Hasil Perhitungan Efisiensi Volumetris. Putaran (rpm) 1500 2000 2500 3000 3500

Efisiensi Volumetris (%) Premium PA-5 PA-7 PA-9 78.72 77.53 76.33 75.53 77.53 76.33 75.43 74.23 74.18 73.94 73.70 72.74 73.34 72.94 72.34 71.94 72.23 72.06 71.71 70.35

Premium

PA-5

PA-7

PA-9

Gambar 4.7 Grafik Efisiensi Volumetris vs Putaran Efisiensi Thermal Brake Untuk pengujian dengan menggunakan bahan bakar Premium dicampur 5% alkohol 96% (PA-5) beban 10 kg dan putaran 1500 rpm: LHV = 42205.99 – 3240 = 38965.99 kJ/kg Dengan diperolehnya nilai kalor bawah pembakaran bahan bakar maka dapat dihitung besarnya efisiensi thermal brake (ηb) untuk masing-masing pengujian pada variasi putaran. Untuk pengujian dengan menggunakan PA-5 beban 10 kg, dan putaran 1500 rpm: Pe ηb = . 3600 m f . LHV

ηb =

5.015 1.901 x38965.99

. 3600

= 0.24372 = 24.37 %

Dengan cara yang sama untuk setiap jenis pengujian, pada putaran bervariasi dan beban 10 kg, maka hasil perhitungan efisiensi thermal brake untuk kondisi tersebut dapat dilihat pada tabel berikut:

133


Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Efisiensi Thermal Brake.

DAFTAR PUSTAKA

Putaran (rpm) 1500 2000 2500 3000 3500

[1]

Efisiensi Thermal Brake (%) Premium PA-5 PA-7 PA-9 23.20 24.37 24.38 32.34 22.50 23.59 24.55 31.02 24.20 23.47 22.73 28.79 24.94 23.63 22.30 26.40 26.27 23.64 23.65 23.65

Perbandingan harga efisiensi thermal brake untuk masing-masing pengujian pada setiap variasi putaran dapat dilihat pada gambar di bawah ini: Efisiensi Thermal Brake

ISSN 2338-1035

[2]

[3]

[4]

35

y = -9E-07x2 - 9E-05x + 34,47 30 R² = 0,999 2 y = 1E-06x - 0,006x + 31,53 25 R² = 0,605 20 9E-07x2 - 0,002x + 25,02 y = 5E-07x2 - 0,002xy+=27,50 15 R² = 0,922 R² = 0,872 10 5

[5]

[6]

0 0

1000 Premium

2000 PA-5

PA-7

3000 PA-9

4000 Putaran

Gambar 4.8 Grafik Efisiensi Thermal Brake vs Putaran

[7]

http://fenomenalindo.com/ deskripsi.html diakses 23 Januari 2013 Soenarta, Nakoela. 2002. Motor Serba Guna, Jakarta: Pradnya Paramita Arismunandar, W. 1994. Penggerak Mula Motor Bakar Torak, Bandung: ITB Manual Book of TD 110-115 Test Bed Instrumentation for Small Engines, TQ Education and Trainning Ltd-Product Division 2000. http://badrulwajdi.blogspot. com/2011/12/vbehaviorurldefaultvmlo.html diakses 30 Januari 2013 http://navelmangelep. wordpress.com/2011/12/30/variabe l-variabel-dalam penelitian/ diakses 30 Januari 2013 http://repository.usu.ac.id/ bitstream/123456789/15934/1/stijan2006-%20(8).pdf diakses 30 Januari 2013

5. KESIMPULAN Semakin tinggi kadar alkohol dalam campuran bahan bakar akan menurunkan nilai kalor bahan bakar, karena nilai kalor atas bahan bakar Premium campuran Alkohol 96% lebih rendah daripada nilai kalor atas bahan bakar premium. Nilai kalor bahan bakar sangat mempengaruhi energi hasil pembakaran bahan bakar. Semakin tinggi nilai kalor bahan bakar maka energi hasil pembakaran bahan bakar akan semakin meningkat dan sebaliknya semakin rendah nilai kalor bahan bakar maka energi hasil pembakaran bahan bakar akan semakin menurun. Sehingga energi yang dihasilkan oleh bahan bakar premium murni pada suatu proses pembakaran akan lebih tinggi dibandingkan dengan bahan bakar premium campuran alkohol 96%.

134

PENGARUH VARIASI PENAMBAHAN ALKOHOL 96% PADA BENSIN TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR OTTO

Recommend Documents