Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 PENGARUH TEMPERATUR …eprints.ulm.ac.id/610/1/KE-30.pdf ·...
5
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV) Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 KE-30 PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN AWAL TIPE STRAIGHT PADA MINYAK KELAPA TERHADAP SUDUT SEMPROT NOSEL I Ketut Gede Wirawan 1,a,* , Made Sucipta 2,b , I Putu Agus Arisudana 3,c 1,2,3 Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362 - Indonesia a Email: [email protected] b Email: m.sucipta@gmail,com c 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 mm 2 pada pipe line sebelum keluar nosel. Temperatur pemanasan awal divariasikan dari 200 sampai 230 o C. 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 o C. Pada saat temperatur pemanas awal dinaikkan menjadi 230 o C, 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 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 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
Transcript of Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015 PENGARUH TEMPERATUR …eprints.ulm.ac.id/610/1/KE-30.pdf ·...
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
KE-30
PENGARUH TEMPERATUR PEMANASAN AWAL TIPE STRAIGHTPADA MINYAK KELAPA TERHADAP SUDUT SEMPROT NOSEL
I Ketut Gede Wirawan1,a,*, Made Sucipta2,b, I Putu Agus Arisudana3,c
1,2,3Jurusan Teknik Mesin, Universitas Udayana
Kampus Bukit Jimbaran, Bali 80362 - Indonesiaa Email: [email protected]
b Email: m.sucipta@gmail,comc Email: [email protected]
AbstrakIndonesia merupakan salah satu negara yang tingkat penggunaan minyak kelapanya tinggi,khususnya untuk konsumsi rumah tangga. Lahan tanaman ini memiliki luas sekitar 3.82 jutahektar, dimana 97% dari total luas areal tersebut merupakan perkebunan rakyat. Hal inilahyang menjadikan ketersediaan minyak kelapa sangat berlimpah, sehingga dapat digunakanpada banyak bidang, salah satunya adalah pada bidang penelitian bahan bakar alternatif untukkompor tekan (pressure stone). Apabila minyak ini dijadikan bahan bakar, maka salah satuparameter yang harus diperhatikan adalah sudut semprot. Pada minyak kelapa, sudutsemprotnya sangat kecil karena viskositasnya yang tinggi. Untuk menurunkan viskositastersebut maka dilakukan pemanasan awal berbentuk lurus (straight) seluas 78.57 mm2 padapipe line sebelum keluar nosel. Temperatur pemanasan awal divariasikan dari 200 sampai230 oC. Tekanan bahan bahan bakar minyak kelapa sebesar 4 bar dan diameter lubang noselsebesar 500 μm dijaga konstan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa terjadi penurunan sudutsemprot akibat endapan asam lemak bebas (free fatty acid) dan gliserol di ujung nosel ketikatemperatur pemanasan awal dinaikan dari 200 sampai 220 oC. Pada saat temperatur pemanasawal dinaikkan menjadi 230oC, sudut semprot meningkat karena bahan bakar sudahberbentuk fase uap dan jarak antar molekul partikel uap bertambah renggang sehingga mudahmenyala ketika diberi energi aktivasi.
Kata kunci: minyak kelapa, pemanasan awal tipe straight, sudut semprot
PendahuluanKelapa merupakan salah satu
komoditi penting karena peranannya yangsangat besar, baik sebagai sumberpendapatan maupun sumber bahan bakuindustri. Indonesia memiliki lahan tanamankelapa terluas di dunia dengan total luasareal sekitar 3.82 juta hektar, dimana 97%nya merupakan perkebunan rakyat denganjumlah produksi 15.9 milyar butir atausetara dengan 3.2 juta ton kopra/daging
buah kelapa kering [1]. Banyak manfaatyang dapat diperoleh dari tanaman ini,sebagian besar telah digunakan olehmasyarakat adalah daging buah kelapa.Daging buah kelapa dapat diolah menjadiberbagai macam produk olahan. Salah satuproduk olahan dari daging buah kelapaadalah minyak kelapa.
Minyak kelapa digunakan olehmasyarakat untuk memasak makanan.Selain itu, dapat juga digunakan sebagai
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
KE-30
bahan dalam pembuatan kosmetik,mentega, sabun, dan sebagai bahan bakaralternatif biodiesel. Salah satu keunggulandari biodiesel adalah emisi gas buangnyalebih rendah dari bahan bakar diesel [2] .Disamping itu, minyak kelapa dapat jugadigunakan sebagai bahan bakar padakompor jenis “protos” [3]. Prosespembakaran diawali dengan mengubahnyamenjadi tetesan yang halus (droplet)menggunakan nosel. Penyebaran tetesantergantung dari sudut semprot (sprayangle) yang dibentuk nosel, jadi semakinbesar sudut semprot maka semakin luaspenyebaran tetesan. Besarnya sudutsemprot tergantung dari jenis bahan bakarpada tekanan dan diameter lubang noselyang sama [4]. Perbedaan sudut ini jugaakibat dari viskositas minyak yang tinggisehingga mengurangi atomisasi.
Metodologi
Metodologi yang digunakanadalah studi eksperimenal dengan minyakkelapa sebagai bahan penelitian. Tahappenelitian dibagi menjadi 2 (dua) kegiatan,yaitu : (i) setting alat dan (ii) tahappengujian.
Setting alatGambar 1. menunjukkan set up
alat penelitian. Minyak kelapa murnidimasukkan ke dalam tabung (a). Denganmenggunakan kompresor, udarabertekanan diinjeksikan ke dalam tabungdan besarannya dijaga konstan sebesar 4bar yang dapat dilihat pada manometer (b).Katup (c) dibuka pelan-pelan sehinggaminyak bertekanan mengalir melalui pipeline (d). Minyak bertekanan sebelumkeluar nosel (e) dipanasi dengan heater (f)sebagai pemanas awal. Uap minyak yangkeluar dari nosel akan membentuk sudutsemprot.
Tahap pengujian
Bahan penelitian ini menggunakanminyak kelapa murni yang dibuat secaratradisional seperti pada Gambar 2. Agarpenelitian ini berjalan dengan baik, makadilakukan persiapan awal yaitupemasangan manometer pada tabungbahan bakar dan termokopel di preheater.
Gambar 1. Set up alat penelitian
aa1
bc
d
ef
Gambar 2. Minyak kelapa murni
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
KE-30
Pengujian sudut semprot dimulaidengan pemanasan awal. Luas bidangpemanasan sebesar 78.57 mm2 dengandimensi seperti ditunjukkan pada Gambar3. Volume bahan bakar minyak kelapayang dimasukkan ke dalam tabung 600 cc.Udara kompresor diinjeksi ke dalam
tabung dengan tekanan konstan 4 barkompresor dan temperatur divariasikanpada 200oC, 210oC, 220oC dan 230oC.Setiap perubahan variabel temperatur,gambar sudut semprot yang terbentuk diujung nosel di-capture menggunakankamera.
HasilHasil penelitian mengenai
pengaruh temperatur pemanasan awal tipestraight ini ditunjukkan pada Gambar 4.Sudut semprotnya berada pada tekanankonstan 4 bar. Gambar 4(a), (b), (c) dan (d)masing-masing menunjukkan bahwa padatemperatur pemanasan awal 200oC, 210oC,220oC dan 230oC, dihasilkan sudutsemprot sebesar 17,58o ; 12,77o ; 12,25o
dan 22,11o.Perbedaan sudut semprot tersebut
terjadi akibat dari kandungan asam lemakminyak kelapa multi komponen yangterdiri dari asam caproic, caprylic, capric,lauric, myristic, palmitic, stearic,
arachidic, behenic, palmitolic, oleic,linoleic, linolenic, dan eicosatrienoic [5].Kandungan asam lemak multi komponenini menyebabkan boiling point temperaturemenjadi bervariasi [6]. Kenaikantemperatur pemanas awal dari 200 sampai220oC menyebabkan sudut semprotmenurun akibat dari terbentuknya endapandari asam lemak bebas (free fatty acid) dangiserol di ujung nosel [7]. Pada temperaturpemanas awal 230oC, minyak kelapa sudahberbentuk uap sehingga besar sudutsemprot meningkat.
100
210
35
5
Gambar 3. Detil ukuran pipe line
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
KE-30
KesimpulanPenelitian secara eksperimen
mengenai pengaruh temperatur pemanasanawal tipe straight pada minyak kelapaterhadap sudut semprot nosel dapatdisimpulkan :a. Terjadi penurunan sudut semprot
akibat pengendapan asam lemakbebas dan gliserol di ujung nosel padakenaikan temperatur pemanasan awal2000 sampai dengan 220oC.
b. Pada tempeatur pemanasan awal230oC, minyak kelapa sudahberbentuk uap sehingga sudut semprotmeningkat.
Referensi
[1] Departemen Perindustrian, RodmapIndustri Pengolahan Kelapa, Jakarta, 2009.
[2] Singh, P.J., Khurma, J. and Singh A,Coconut Oil Based Hybrid Fuels asAlternative Fuel for Diesel Engines,American Journal of EnvironmentalSciences 6 (1), (2010) 71-77.
[3] Kratzeisen M.and Müller J., Influenceof calcium and magnesium content ofcoconut oil on deposit and performanceof plant oil pressure stoves, Fuel 89,(2010) 59–66.
[4] Vinikumar, K., Experimental Evaluation onDifferent Viscous Fluids SprayCharacteristics in Injector Using ConstantVolume Chamber, IOSR Journal ofMechanical and Civil Engineering.Technology Journal, 2012.
[5] Wirawan I.K.G., Wardana I.N.G.,Soenoko R. and Wahyudi S.,Premixed Combustion of Coconut Oilon Perforated Burner, InternationlJournal of Renewable EnergyDevelopment 2 (3), 2013, 133-139.
[6] Yuan W., Hansen A.C. and Zhang Q.,Vapor pressure and normal boilingpoint predictions for pure methylesters and biodiesel fuels, Fuel 84,(2005) 943-950
(a) (b) (c) (d)
Gambar 4. Sudut sebaran nosel dengan variasitemperatur, (a) 200oC, (b) 210oC, (c) 220oC dan
(d) 230oC
Proceeding Seminar Nasional Tahunan Teknik Mesin XIV (SNTTM XIV)Banjarmasin, 7-8 Oktober 2015
KE-30
[7] Kratzeisen M.and Müller J., Influenceof free fatty acid content of coconutoil on deposit and performance ofplant oil pressure stoves, Fuel 89(2010), 1583 -1589.
