PENGARUH PERSENTASE BIODIESEL MINYAK

JARAK PAGAR- SOLAR TERHADAP

KARAKTERISTIK PEMBAKARAN DROPLET

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Sebagai Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin

Disusun Oleh :

SOVI MARZUKI

201410120311191

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH

2021

Jenis penelitian yang digunakan adalah metode eksperimental (true experiment research). Yaitu dengan melakukan pengujian, pengamatan dan

penelitian langsung terhadap objek. Dimana campuran biodiesel-solar (B10-B60) diekspos kedalam pembentuk droplet dengan ukuran 1mm yang

dilanjutkan dengan meletakkan pada alat pengujian pembakaran droplet.

Pada hasil pengujian pembakaran droplet

diketahui bahwa tiap variabel dilakukan pengujian

sebanyak tiga kali. Maka dari sini dapat diperoleh

grafik ignition delay dan burning rate dari setiap

spesimen pengujian. Dimana Ignition delay tertinggi

dihasilkan pada B60 sebessar 0,61 s, sedang burning

rate tertingi juga pada B60 yaitu 0,73 mm²/s .

Berdasarkan gambar diatas terlihat bahwa

terlihat adanya perbedaan evolusi perubahan api pada

setiap persentase campuran bahan bakar. Ada

perbedaan waktu lama nyala api, dimana biodiesel

minyak jarak 10% memiliki waktu nyala api sangat

lama yaitu 2,25s.sedangkam pada variasi 60%

biodiesel minyak jarak didapatkan hasil durasi waktu

nyala yaitu mencapai 1,38s.

Sedangkan mixcroexplosion pada biodiesel

minyak jarak 60% memiliki reaktivitas yang timggi

dibandingkan bahan bakar lain hal ini dikarna adanya

gugus alil dan bis ali serta pengaruh dari titik didih

atau fatty acid.

Berdasarkan hasil penelitian mengenai

“Pengaruh Persentase Biodiesel Minyak Jarak

Pagar-Solar Terhadap Karakteristik Pembakaran

Droplet” maka dapat disimpulkan bahwa :

1. Ignition delay time dan burning rate mengalami

peningkatan seiring bertambahnya persentase

campuran biodiesel minyak jarak pagar terhadap

solar.

2. Visualisasi dan tinggi nyala api sangat

dipengaruhi oleh besarnya campuran dari

minyak jarak

3. Periode microexplosion akibat pencampuran

biodiesel minyak jarak pagar dengan solar pada

pembakaran lebih tinggi dibandingkan senyawa

tak jenuh yang berkaitan dengan perbedaan

homogenitas campuran. Microexplosion yang

kuat dapat diamati pada pembakaran dengan

persentase 60% karena perbedaan boiling point

yang tinggi dan titik didih atau fatty acid yang

terkadung pada biodiesel minyak jarak pagar.

Permintaan akan energi tetap menjadi bahan utama

dalam pengembangan masyarakat mulai dari sektor

transportasi dan industrialisasi. Banyaknya para peniliti

mencari atau mengembangkan bahwa biodiesel

merupakan salah satu bahan bakar alternatif dalam

mengatasi keterbatasan bahan bakar fosil dimasa dapan.

Keuntungan penggunaan biodiesel dikarnakan sifanya

yang renewable dan memliki sifat fisik yang hampir

sama seperti bahan bakar mesin diesel. Tujuan dari

penilitian ini untuk mengetahui sejauh mana pengaruh

variasi campuran biodiesel minyak jarak pagar - solar

terhadap karakteristik pembakaran droplet yang

meliputi ignition delay, laju pembakaran, dimensi

visualisasi nyala api, microexpolosion.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan

rahmat, taufik serta hidayah-Nya kepada penulis untuk dapat menyelesaikan tugas

akhir dengan judul “Pengaruh Persentase Biodiesel Minyak Jarak Pagar-Solar

Terhadap Karakteristik Pembakaran Droplet. Penyusunan tugas akhir ini

dilaksanakan untuk memenuhi syarat memperoleh gelar sarjana teknik di

Universitas Muhammadiyah Malang.

Proses penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bantuan baik

secara moril maupun materil dari berbagai pihak. Maka dengan segala kerendahan

hati, penulis mengucapkan banyak terimakasih dan penghargaan setinggi-tingginya

kepada

1. Bapak dan ibuku tercinta Moh. Yasin dan Mamik Prasetiowati atas jasa-

jasanya, kesabaran dan do’anya yang selalu diberikan dan tidak pernah lelah

mendidik penulis sejak kecil yang selalu menyemangati dan memotivasi.

2. Bapak Dr. Ahmad Mubin, ST.,MT selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah memberikan izin dalam penulisan skripsi

ini.

3. Bapak Murjito, ST.,MT selaku Ketua Jurusan Teknik MesinUniversitas

Muhammadiyah Malang yang selalu memberikan kelancaran pelayanan dan

urusan akademi.

4. Bapak Ir. Achmad Fauzan HS, MT dan Bapak M. Irhkam M, ST., MT selaku

dosen pembimbing yang telah memberikan waktu, telah sabar, telaten dalam

membimbing saya dari awal sampai akhir.

5. Seluruh Dosen Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang

yang meberikan ilmu dan pengetahuan selama masa kuliah.

6. Seluruh staf dan karyawan Jurusan Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Malang Fakutlas Teknik yang sudah membantu dalam

penyelesaiaan administrasi dan memberikan banyak informasi.

7. Staf Laboratorium Proses Produksi Teknik Mesin Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah melayani segala urusan penyelesaian

Skripsi ini.

8. Teman-teman tercinta, Mesin D 2014, yang selalu membantu, memberikan

semangat, dan doa dalam penyelesaian Skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan dari penyusunan tugas

akhir ini, baik dari materi maupun teknik penyajiannya. Oleh karena itu, kritik dan

saran yang membangun sangat penulis harapkan.

Malang, 6 Juli 2021

Penulis

Sovi Marzuki

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iii

LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI ........................................................... iv

SURAT PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN ............................................ vi

ABSTRAK ........................................................................................................... vii

ABSTACT ........................................................................................................... viii

KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix

DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL............................................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................... 3

1.3 Tujuan Penelitian ....................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ........................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu .................................................................. 5

2.2 Minyak Jarak Pagar ................................................................... 7

2.3 Biodiesel .................................................................................. 11

2.4 Solar ......................................................................................... 12

2.5 Pembakaran .............................................................................. 13

2.6 Pembakaran Droplet ................................................................ 15

2.7 Karakteristik Pembakaran Droplet ........................................... 16

BAB III METODELOGI

3.1 Diagram Alir ............................................................................ 20

3.2 Metode Penelitian .................................................................... 21

3.3 Variabel Penelitian ................................................................... 21

3.3.1 Variabel Bebas ................................................................... 21

3.3.2 Variabel Terikat ................................................................. 21

3.3.1 Variabel Kontrol................................................................. 22

3.4 Peralatan Penelitian .................................................................. 22

3.4.1 Alat Penelitian .................................................................... 22

3.4.2 Bahan Penelitian................................................................. 28

3.5 Skema Penelitian ...................................................................... 28

3.6 Prosedur Pengambilan Data ..................................................... 28

3.6.1 Proses Pembuatan Uji Spesimen Droplet .......................... 29

3.5.2 Proses Rangkaian Pengambilan Data Penelitian ................ 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian ............................................................... 32

4.2 Data Penelitian Campuran Biodiesel-Solar ............................. 32

4.3 Pembahasan Dan Analisa ......................................................... 33

4.3.1 Ignition Delay.................................................................... 33

4.3.1 Burning Rate ..................................................................... 36

4.3.1 Visualisasi Nyala Api ........................................................ 38

4.3.1 Microexplosion ................................................................. 41

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .............................................................................. 44

5.2 Saran ........................................................................................ 35

DAFTAR PUSTAKA .....................................................................................................47

LAMPIRAN ...................................................................................................................50

DAFTAR GAMBAR

No

Gambar

Judul Gambar Halaman

DAFTAR TABEL

No

Tabel

Judul Gambar Halaman

DAFTAR PUSTAKA

[1] A. Demirbas, “Biofuels sources, biofuel policy, biofuel economy and global

biofuel projections,” Energy Convers. Manag., vol. 49, no. 8, pp. 2106–2116,

2008, doi: 10.1016/j.enconman.2008.02.020.

[2] A. Martínez, G. E. Mijangos, I. C. Romero-Ibarra, R. Hernández-Altamirano,

and V. Y. Mena-Cervantes, “In-situ transesterification of Jatropha curcas L.

seeds using homogeneous and heterogeneous basic catalysts,” Fuel, vol. 235,

no. January 2018, pp. 277–287, 2019, doi: 10.1016/j.fuel.2018.07.082.

[3] D. D. Suprarukmi, B. A. Sudrajat, and Widayat, “Kinetic Study on Esterification

of Oleic Acid with Ultrasound Assisted,” Procedia Environ. Sci., vol. 23, no.

Ictcred 2014, pp. 78–85, 2015, doi: 10.1016/j.proenv.2015.01.012.

[4] K. A. Zahan and M. Kano, “Biodiesel production from palm oil, its by-products,

and mill effluent: A review,” Energies, vol. 11, no. 8, pp. 1–25, 2018, doi:

10.3390/en11082132.

[5] M. Celik, H. S. Yucesu, and M. Guru, “Investigation of the effects of organic

based manganese addition to biodiesel on combustion and exhaust emissions,”

Fuel Process. Technol., vol. 152, pp. 83–92, 2016, doi:

10.1016/j.fuproc.2016.06.004.

[6] E. Torres-Jimenez, M. S. Jerman, A. Gregorc, I. Lisec, M. P. Dorado, and B.

Kegl, “Physical and chemical properties of ethanol-diesel fuel blends,” Fuel,

vol. 90, no. 2, pp. 795–802, 2011, doi: 10.1016/j.fuel.2010.09.045.

[7] C. Y. Chao, H. W. Tsai, K. L. Pan, and C. W. Hsieh, “On the microexplosion

mechanisms of burning droplets blended with biodiesel and alcohol,” Combust.

Flame, vol. 205, pp. 397–406, 2019, doi: 10.1016/j.combustflame.2019.04.017.

[8] C. H. Wang, S. Y. Fu, L. J. Kung, and C. K. Law, “Combustion and

microexplosion of collision-merged methanol/alkane droplets,” Proc. Combust.

Inst., vol. 30 II, no. 2, pp. 1965–1972, 2005, doi: 10.1016/j.proci.2004.08.111.

[9] A. A. Rosyadi, “PENGARUH MICROEXPLOSION TERHADAP

KARAKTERISTIK PEMBAKARAN BAHAN BAKAR MINYAK JARAK

PAGAR ( JATHROPA CURCAS L . ) PADA BERBAGAI DIAMETER

DROPLET Insights to develop alternative energy sources comes as the depletion

of fossil fuel reserves . One is the use ,” vol. 6, no. 2006, pp. 1–10, 2013.

[10] I. N. G. Wardana, “Combustion characteristics of jatropha oil droplet at various

oil temperatures,” Fuel, vol. 89, no. 3, pp. 659–664, 2010, doi

10.1016/j.fuel.2009.07.002.

[11] I. N. G. Wardana, “Karakteristik Pembakaran Droplet Minyak Jarak Pada

Berbagai Suhu Minyak,” vol. 89, pp. 659–664, 2010, doi:

10.1016/j.fuel.2009.07.002.

[12] X. Wang, M. Dai, J. Yan, C. Chen, G. Jiang, and J. Zhang, “Experimental

investigation on the evaporation and micro-explosion mechanism of jatropha

vegetable oil ( JVO ) droplets,” Fuel, vol. 258, no. July, p. 115941, 2019, doi:

10.1016/j.fuel.2019.115941.

[13] H. Y. Nanlohy, I. N. G. Wardana, M. Yamaguchi, and T. Ueda, “The role of

rhodium sulfate on the bond angles of triglyceride molecules and their effect on

the combustion characteristics of crude jatropha oil droplets,” Fuel, vol. 279, no.

June, p. 118373, 2020, doi: 10.1016/j.fuel.2020.118373.

[14] M. Said, A. Belinda, and A. Saputra, “DENGAN KATALIS NaOH,” vol. 16,

no. 1, pp. 9–17, 2009.

[15] N. & D. S. Harimurti, “Pengolahan Biji Jarak Pagar (Jatropha curcas L.) Menjadi

Sumber Bahan Bakar Nabati Dan Pemanfaatan Produk Samping,” Buletin

Teknologi Pasca Pertanian, vol. 7, no. 1. pp. 49–55, 2011.

[16] R. Alamsyah and E. H. Lubis, “Esterifikasi-Transesterifikasi dan Karakterisasi

Mutu Biodiesel Dari Biji Jarak Pagar (Jatropha Curcas Linn),” J. Kim. dan

Kemasan, vol. 33, no. 1, p. 124, 2011, doi: 10.24817/jkk.v33i1.1839.

[17] BSN, “Kepdirjen EBTKE tentang Standar dan Mutu BBN Jenis Biodiesel

sebagai Bahan Bakar Lain yang Dipasarkan di Dalam Negeri.” 2019.

[18] P. Muanruksa and P. Kaewkannetra, “Combination of fatty acids extraction and

enzymatic esterification for biodiesel production using sludge palm oil as a low-

cost substrate,” Renew. Energy, vol. 146, pp. 901–906, 2020, doi:

10.1016/j.renene.2019.07.027.

[19] T. M. Mata and A. A. Martins, “Biodiesel Production Processes,” no. January

2010, 2015.

[20] J. Jobe, “Biodiesel Fuel Basics,” Biodiesel Handl. Use Guid., vol. 10, p. 1, 2014.

[21] “SPESIFIKASI SOLAR / BIOSOLAR,” no. 1, p. 17.

[22] K. K. Kuo, Principles of Combustion. New Jersey: John Wiley & Sons, Inc,

1986.

[23] B. Waluyo, I. N. G. Wardana, L. Yuliati, and M. N. Sasongko, “The role of

molecule cluster on the azeotrope and boiling points of isooctane-ethanol

blend,” Fuel, vol. 215, no. October 2017, pp. 178–186, 2018, doi:

10.1016/j.fuel.2017.10.103.

[24] K. Han, B. Pang, X. Ma, H. Chen, G. Song, and Z. Ni, “An experimental study

of the burning characteristics of acetone–butanol–ethanol and diesel blend

droplets,” Energy, vol. 139, pp. 853–861, 2017, doi:

10.1016/j.energy.2017.08.037.

[25] D. O. E. Go--, Biodiesel handling and use guide, no. November. 2010.

[26] J. Wang, X. Qiao, D. Ju, C. Sun, and T. Wang, “Bubble nucleation, micro-

explosion and residue formation in superheated jatropha oil droplet: The

phenomena of vapor plume and vapor cloud,” Fuel, vol. 261, no. October 2019,

p. 116431, 2020, doi: 10.1016/j.fuel.2019.116431.

[27] Z. Wang et al., “Experimental investigation on spray, evaporation and

combustion characteristics of ethanol-diesel, water-emulsified diesel and neat

diesel fuels,” Fuel, vol. 231, no. May 2018, pp. 438–448, 2018, doi:

10.1016/j.fuel.2018.05.129.