12.BAB IV Jajang

BAB IV

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1Data Hasil Pengujian

Tabel 4.1 Data hasil pengujian bahan bakar solar murni

NO

RPM

Waktu Pengujian

(menit)

Volume Bahan Bakar yang terpakai

(l)

Gaya Tekan Tuas Rem

(kg)

1

1000

15

0.09

16,4

2

1500

15

0,115

21,6

3

2000

15

0,125

29

Tabel 4.2 Data hasil pengujian bahan bakar B50

NO

RPM

Waktu Pengujian

(menit)


(l)

Gaya Tekan Tuas Rem

(kg)

1

1000

15

0,095

14,8

2

1500

15

0,128

19

3

2000

15

0,15

24,8


NO

RPM

Waktu Pengujian

(menit)


(l)

Gaya Tekan Tuas Rem

(kg)

1

1000

15

0,111

13,2

2

1500

15

0,142

18,4

3

2000

15

0,180

22,8


NO

RPM

Waktu Pengujian

(menit)


(l)

Gaya Tekan Tuas Rem

(kg)

1

1000

15

0,118

12,8

2

1500

15

0,144

18,2

3

2000

15

0,185

22,06

4.2Perhitungan Performa Motor

4.2.1Perhitungan Gaya Pengereman Pulley

Untuk mengetahui nilai torsi motor, kita memerlukan data perhitungan gaya pengereman pada pulley seperti gambar di bawah ini.

Gambar 4.1 Gaya Pengereman Pada Pulley

Jika pada saat pengereman diperoleh nilai 16,4 Kg pada indicator load cell, maka gaya pengereman dapat ditentukan dengan perhitungan momen berikut:

Mo = 0

F (a+b) sin - Q (a) f (c) = 0 . . . . . . . . . . (4.1)

Dimana:

F= gaya tekan tuas rem

= 16,4 Kg x 9,8 = 160,72 N

Q= gaya tekan blok rem =

a= 0,17 m

b= 0,78 m

c= 0,11 m

= 80

r= 0,1625 m

= 65

= koefisien gesek = 0,35 (sumber: Elemen Motor)

Maka gaya pengereman (f) :

Mo = 0

F (a+b) sin - Q (a) f (c) = 0

160,72 (0,17+0,78) sin 80 - (0,17) f (0,11) = 0

150,34 0,11 f = 0

150,34 0,485 f 0,11 f = 0

150,34 0,595 f = 0

f =

f = 252,672 N

didapat besar gaya pengereman pada pulley adalah 252,672 N

4.2.2perhitungan Torsi Motor

Setelah didapatkan nilai gaya pengereman pada pulley yaitu sebesar 252,672 N, maka torsi motor dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

. . . . . . . . . . (4.2)

Dimana:

T: torsi motor (Nm)

f: gaya pengereman (N)

r: jari jari pulley (m)

: koefisien gesek equivalen

karena sudut kontak lebih dari 60 atau 2 >60, maka koefisien gesek yang digunakan adalah koefisien gesek ekuivalen (), yaitu:

=

=

= 0,304

maka dapat dihuitung torsi motor sebagai berikut:

Nilai torsi motor didapat untuk putaran motor 1000 rpm yaitu 12,482 Nm

Untuk hasil perhitungan torsi motor menggunakan bahan bakar B50, B70 dan B100 dapat dilihat pada tabel 4.5

Tabel 4.5 Perbandingan Nilai Torsi

No

RPM

Nilai Torsi (Nm)

Solar

B50

B70

B100

1

1000

12,484

11,266

10,048

9,743

2

1500

16,442

14,463

14,006

13,854

3

2000

22,075

18,878

17,355

16,799

4.2.3Perhitungan Daya Motor

Setelah diketahui nilai torsi motor diatas, selanjutnya dapat menghitung daya motor dengan menggunakan persamaan dibawah ini:

(Kw) . . . . . . . . . . (4.3)

P = 2 (3,14) x x 12,482 x 10-3

P = 1,306 Kw

P = 1,306 x 1,43102 = 1,752 Hp

Nilai daya motor yang didapat menggunakan bahan bakar solar murni untuk putaran motor 1000 rpm yaitu 1,306 kW. Dimana (P) merupakan daya motor, (N) merupakan putaran motor dan (T) merupakan torsi motor. Untuk hasil perhitungan daya motor menggunakan bahan bakar B50, B70 dan B100 dapa dilihat pada tabel 4.6

Tabel 4.6 Perbandingan Nlai Daya Motor

No

RPM

Nilai Daya (kW)

Solar

B50

B70

B100

1

1000

1,306

1,179

1,051

1,019

2

1500

2,581

2,270

2,199

2,175

3

2000

4,621

3,951

3,633

3,516

4.2.4Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Setelah daya motor didapat dari perhitungan diatas, maka dapat dihitung seberapa banyak konsumsi bahan bakar spesifik untuk menghasilkan daya tersebut, yaitu dengan persamaan berikut ini:

Dimana:

Sfc = Konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kWh)

fc = konsumsi bahan bakar per jam (kg/h)

fc = vf * f

vf = volume bahan bakar per jam (l/h)

f = massa jenis bahan bakar (kg/l), massa jenis solar 0,85 kg/l

P = daya motor (kW)

Berdasarkan data volume bahan bakar yang terpakai dalam satu periode pengujian (vf) dan daya dari hasil perhitungan (p) :

vf= = = 0,36 l/h

P= 1,306 kW

Maka untuk menghitung konsumsi bahan bakar spesifik, terlebih dahulu menghitung laju konsumsi bahan bakar per-jam, seperti dibawah ini:

fc= vf * f . . . . . . . . . . (4.5)

= 0,36 l/h x 0,85 kg/l

= 0,306 kg/h

Setelah didapat konsumsi bahan bakar per-jam, selanjutnya konsumsi bahan bakar spesifik dapat dihitung sebagai berikut:

Sfc= fc / P

=

= 0,234 kg/kWh

= 234,184 g/kWh

Didapat konsumsi bahan bakar spesifik untuk motor menggunakan bahan bakar solar murni pada putaran motor 1000 rpm adalah 0,234 kg/kWh atau 234,18 g/kWh. Untuk hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik motor menggunakan bahan bakar B50, B70 dan B100 dapat dilihat pada tabel 4.7

Tabel 4.7 Perbandingan Nilai Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

No

RPM

Nilai SFC (g/kWh)

Solar

B50

B70

B100

1

1000

234,184

279,396

370,033

407,004

2

1500

151,465

195,490

226,399

232,877

3

2000

91,968

131,634

173,7

185,045

4.2.5Efisiensi termal

Efisiensi termal adalah panas yang digunakan oleh motor dari hasil pembakaran bahan bakar, dapat ditentukan dengan persamaan:

Dengan:

th= efisiensi termal (%)

P= daya (kW)

fc= konsumsi bahan bakar (kg/h)

LHV= nilai kalor bawah bahan bakar (kJ/kg)

berdasarkan data hasil perhitungan diatas tentang daya dan laju konsumsi bahan bakar per-jam motor.:

fc= 0,234 kg/h

P= 1,306 kW

LHV solar= 45300 kJ/kg x = 12,58 kWh/kg

Maka efisiensi termal dapat dihitung sebagai berikut:

= 33,9 %

didapat efisiensi thermal pembakaran bahan bakar solar murni untuk kerja motor diesel pada putaran 1000 rpm sebesar 33,9 %. Untuk hasil perhitungan efisiensi thermal menggunakan bahan bakar B50, B70 dan B100 dapa dilihat pada tabel 4.8.

Tabel 4.8 Perbandingan Nilai Efisiensi Thermal

No

RPM

Nilai (%)

Solar

B50

B70

B100

1

1000

33,93

31,52

24,88

24,27

2

1500

52,46

45,06

40,67

42,43

3

2000

86,40

66,91

53,01

53,40

4.3Analisa

4.3.1Analisa Torsi Motor

Berdasarkan hasil perhitungan torsi pada pembahasan sebelumnya untuk setiap variabel bahan bakar, dapat dibuat grafik perbandingan torsi seperti berikut ini:

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Torsi Motor

Dari gambar 4.2 terlihat bahwa nilai torsi motor menggunakan bahan bakar campuran berada diantara nilai torsi motor menggunakan bahan bakar solar dan biodiesel minyak goreng bekas (B100). Dari gambar diatas juga dapat dilihat bahwa nilai torsi motor menggunakan bahan bakar solar jauh lebih tinggi dibandingkan menggunakan bahan bakar biodiesel minyak goreng bekas untuk setiap putaran motor. Pada putaran rendah 1000 rpm, perbedaan nilai torsi yang dihasilkan antara penggunaan bahan bakar solar dan biodiesel minyak goreng bekas mencapai 21,93 %, pada kondisi tercapainya torsi maksimum yaitu pada putaran 2000 rpm, perbedaan nilai torsi mencapai 23,90 %. Kenaikan nilai torsi seiring dengan kenaikan putaran motor. Nilai torsi tertinggi yang dihasilkan variabel campuran bahan bakar yaitu pada bahan bakar B50 dengan nilai torsi maksimum 18,72 Nm.

4.3.2Analisa Perbandingan Daya Motor

Berdasarkan hasil perhitungan daya motor untuk setiap variabel bahan bakar pada pembahasan sebelumnya, dapat dibuat grafik perbandingan seperti berikut ini:

Gambar 4.3Grafik Perbandingan Daya Motor

Dari gambar 4.3 terlihat bahwa nilai daya motor menggunakan bahan bakar campuran berada diantara nilai daya motor menggunakan bahan bakar solar dan biodiesel minyak goreng bekas (B100). Dari gambar diatas juga dapat dilihat bahwa nilai daya motor menggunakan bahan bakar solar jauh lebih tinggi dibandingkan menggunakan bahan bakar biodiesel minyak goreng bekas untuk setiap putaran motor. Pada putaran rendah 1000 rpm, perbedaan nilai daya yang dihasilkan antara penggunaan bahan bakar solar dan biodiesel minyak goreng bekas tidak jauh berbeda, persentase perbandingannya mencapai 21,97 %. Akan tetapi seiring dengan kenaikan putaran motor, persentase perbandingannya semakin jelas terlihat, yaitu pada putaran motor 2000 rpm dengan nilai perbedaan mencapai 23,91 %. Nilai daya tertinggi yang dihasilkan variabel campuran bahan bakar yang paling mendekati solar yaitu bahan bakar B50 dengan nilai daya maksimum 3,516 kW. Kenaikan dan penurunan nilai daya motor berbanding lurus dengan kenaikan dan penurunan nilai torsi motor, semakin tinggi torsi motor (T) maka semakin tinggi pula daya motor (P), hal ini sesuai dengan persamaan berikut:

. . . . . . . .. . (4.7)

Dimana :

P: daya motor (kW)

N: putaran motor (rev/sec)

T: torsi motor (Nm)

4.3.3Analisa Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Berdasarkan hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik untuk setiap variabel bahan bakar yang tertera pada tabel 4.7, dapat dibuat grafik perbandingan seperti berikut:

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik

Dari gambar 4.4 terlihat bahwa nilai sfc untuk setiap bahan bakar kian menurun seiring meningkatnya putaran motor. Dari grafik terlihat bahwa nilai sfc motor menggunakan bahan bakar campuran berada diantara nilai sfc motor menggunakan biodiesel minyak goreng bekas (B100) dan bahan bakar solar. Dari grafik di atas juga dapat dilihat bahwa nilai sfc motor menggunakan bahan bakar solar jauh lebih rendah dibandingkan menggunakan bahan bakar biodiesel minyak goreng bekas untuk setiap putaran motor. Pada putaran rendah 1000 rpm, perbedaan nilai sfc yang dihasilkan antara penggunaan biodiesel minyak goreng bekas dan bahan bakar solar cukup besar, dengan persentasenya mencapai 42,6 %. Pada putaran 2000 rpm, perbedaan nilai sfc meningkat menjadi 50,29 %. Dari grafik di atas dapat kita lihat bahwa penggunaan bahan bakar biodiesel minyak goreng bekas masih tergolong boros, hal ini dapat dilihat pada grafik bahwa nilai konsumsi bahan bakar spesifik untuk semua variabel biodiesel minyak goreng bekas masih di atas solar murni, yang artinya lebih boros, hal ini disebabkan oleh viskositas dan densitas dari biodiesel minyak jelantah yang lebih tinggi dibanding solar murni. Viskositas yang tinggi mengakibatkan pengabutan bahan bakar menjadi tidak maksimal, begitu juga dengan densitas, semakin tinggi densitas bahan bakar (f ) maka akan semakin tinggi juga konsumsi bahan bakar (fc), dimana selama waktu pengujian didapat besar volume bahan bakar yang terpakai (vf), hal ini sesuai dengan persamaan berikut:

fc = vf x f. . . . . . . . . .(4.8)

Dimana :

fc= konsumsi bahan bakar perjam (kg/h)

vf= volume bahan bakar perjam yang dipakai (L/h)

f= densitas bahan bakar (kg/L)

= konsumsi bahan bakar spesifik (g/kWh)

P= daya motor (kW)

4.3.4Analisa Perbandingan Efisiensi Thermal

Berdasarkan hasil perhitungan efisiensi thermal untuk setiap variabel bahan bakar yang tertera pada tabel 4.8, dapat dibuat grafik perbandingan seperti berikut ini:

Gambar 4.5 Grafik Perbandingan Efisiensi Thermal.

Dari grafik dapat dilihat bahwa nilai efisiensi thermal untuk setiap bahan bakar mengalami kenaikan seiring meningkatnya putaran motor. Dari grafik di atas juga dapat dilihat nilai efisiensi thermal bahan bakar biodiesel minyak goreng bekas masih jauh dari solar murni untuk setiap kenaikan putaran motor. Persentase perbedaan nilai efisiensi thermal antara solar dan biodiesel pada putaran rendah 1000 rpm mencapai 28,47 %. Namun pada putaran 2000 rpm persentase perbedaannya meningkat menjadi 38,19%. Efisiensi thermal tertinggi dari variabel campuran biodiesel dan solar yaitu pada pencampuran 50% solar dan 50% biodiesel (B50) dengan nilai efisiensi tertinggi mencapai 66,91 % pada 2000 rpm. Berdasarkan grafik di atas dapat ditarik kesimpulan bahwa semakin kecil persentase konsumsi bahan bakar maka akan semakin tinggi nilai efisiensi thermalnya, hal ini disebabkan karena semakin rendah konsumsi bahan bakar artinya bahwa bahan bakar yang masuk ke ruang bakar terbakar dengan sempurna. Dari berbagai variabel campuran bahan bakar solar dan biodiesel, B50 memiliki nilai efisiensi thermal paling mendekati nilai efisiensi solar karena konsumsi bahan bakar B50 paling rendah dibandingkan variabel campuran B70 dan biodiesel minyak goreng bekas murni (B100).

solar10001500200012.4816.44000000000000122.07B5010001500200011.2614.4618.72B7010001500200010.04814.0117.350000000000001B1001000150020009.7413.8516.79

PUTARAN MOTOR (RPM)

TORSI (Nm)

solar murni1000150020001.32.584.62B501000150020001.172.273.95B701000150020001.052.193.63B1001000150020001.01899999999999992.17499999999999983.516

PUTARAN MOTOR (RPM)

DAYA (kW)

solar100015002000234.18151.4691.968000000000004B50100015002000279.39195.49132.69999999999999B70100015002000370.03226.39173.7B100100015002000407.00400000000002232.87700000000001185.04499999999999

PUTARAN MOTOR (RPM)

SFC (kg/kWh)

solar10001500200033.9352.4686.4B5010001500200034.949.8774.069999999999993B7010001500200026.4643.2556.37B10010001500200024.2742.4353.4

PUTARAN MOTOR (RPM)

EFFISIENSI (%)

58

12.BAB IV Jajang

Documents

Transcript of 12.BAB IV Jajang