Top Banner
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel Biodiesel adalah bahan bakar alternatif yang diformulasikan khusus untuk mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati (bio-oil). Proses pembuatan biodiesel adalah proses transesterifikasi antara minyak nabati dengan methanol dan katalis pada suhu 60 o C. Biodiesel memiliki keuntungan antara lain tidak diperlukan modifikasi mesin, memiliki cetane number tinggi, ramah lingkungan, memiliki daya pelumasan yang tinggi, aman dan tidak beracun. Biodiesel juga merupakan bahan bakar alternatif dari bahan mentah terbarukan (renewable) yang terbuat bukan dari minyak bumi. Biodiesel tersusun dari berbagai macam ester asam lemak yang dapat diproduksi dari minyak- minyak tumbuhan seperti minyak sawit (palm oil), minyak kelapa, minyak jarak pagar, minyak biji kapuk randu, minyak kemiri, minyak nyamplung dan masih ada lebih dari 30 macam tumbuhan Indonesia yang potensial untuk dijadikan sumber energi bentuk cair ini [7] dan dalam penelitian ini bahan bakar nabati berasal dari minyak nyamplung. Gambar. 2.1. Biji dan minyak nyamplung [8]
21

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

Feb 05, 2018

Download

Documents

ngoquynh
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Biodiesel

Biodiesel adalah bahan bakar alternatif yang diformulasikan khusus untuk

mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati (bio-oil). Proses pembuatan

biodiesel adalah proses transesterifikasi antara minyak nabati dengan methanol

dan katalis pada suhu 60oC. Biodiesel memiliki keuntungan antara lain tidak

diperlukan modifikasi mesin, memiliki cetane number tinggi, ramah lingkungan,

memiliki daya pelumasan yang tinggi, aman dan tidak beracun.

Biodiesel juga merupakan bahan bakar alternatif dari bahan mentah

terbarukan (renewable) yang terbuat bukan dari minyak bumi. Biodiesel tersusun

dari berbagai macam ester asam lemak yang dapat diproduksi dari minyak-

minyak tumbuhan seperti minyak sawit (palm oil), minyak kelapa, minyak jarak

pagar, minyak biji kapuk randu, minyak kemiri, minyak nyamplung dan masih

ada lebih dari 30 macam tumbuhan Indonesia yang potensial untuk dijadikan

sumber energi bentuk cair ini [7] dan dalam penelitian ini bahan bakar nabati

berasal dari minyak nyamplung.

Gambar. 2.1.

Biji dan minyak nyamplung [8]

Page 2: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

6

Hasil pengujian menunjukkan, setelah mengalami beberapa proses seperti

ektraksi, transesterifikasi diperoleh metil ester (biodiesel) yang memiliki sifat sifat

fisika mendekati sama dengan solar, pemakaian biodiesel mengurangi pemakaian

bahan bakar solar serta mengurangi pemanasan global dan pencemaran udara,

karena biodiesel ramah lingkungan [8].

Secara kimia, transesterifikasi berarti mengambil molekul asam lemak

kompleks dari minyak nabati atau hewani, menetralkan asam lemak tak jenuh

minyak nabati atau hewani dan menghasilkan alcohol-ester. Karena komposisi

asam lemak tak jenuh pada minyak nyamplung sudah berkurang secara drastis,

maka pembuatan biodiesel dengan bahan baku minyak nyamplung diperkirakan

akan terjadi dengan lebih cepat. Prinsip proses transesterifikasi dapat dilihat pada

Gambar 2.2 berikut ini:

Gambar. 2.2.

Proses transesterifikasi secara kimia [4].

2.1.1. Density (Kerapatan Massa)

Adalah perbandingan antara massa bahan bakar dengan volume bahan

bakar. Density bahan bakar dipengaruhi oleh temperatur, dimana semakin tinggi

temperatur, maka density semakin turun dan sebaliknya.

+ C2H5OH

Alkohol

Page 3: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

7

2.1.2 .Viskositas/kekentalan

Kekentalan suatu bahan bakar menunjukkan sifat menghambat terhadap

aliran, dan menunjukkan sifat pelumasannya pada permukaan benda yang

dilumasi. Kekentalan bisa didefinisikan sebagai gaya yang diperlukan untuk

menggerakkan suatu bidang dengan luas tertentu pada jarak tertentu dan dalam

waktu yang tertentu pula. Viskositas bahan bakar mempunyai pengaruh yang besar

terhadap bentuk semprotan bahan bakar. Dimana untuk bahan bakar dengan

viskositas yang terlalu tinggi akan memberikan atomisasi yang rendah sehingga

mengakibatkan mesin sulit di start. Selain itu, gas buang yang dihasilkan juga

akan menjadi hitam dengan smoke density yang cukup tinggi. Jika viskositas

bahan bakar terlalu rendah maka akan terjadi kebocoran pada pompa bahan

bakarnya dan mempercepat keausan pada komponen pompa dan injektor bahan

bakar.

2.1.3. Titik Nyala (flash Point)

Flash point adalah temperatur pada keadaan dimana uap di atas

permukaan bahan bakar (biodiesel) akan terbakar dengan cepat (meledak). Flash

point menunjukan kemudahan bahan bakar untuk terbakar. Makin tinggi flash

point, maka bahan bakar semakin sulit terbakar. Makin mudah bahan bakar untuk

terbakar maka flash point-nya menurun dan bahan bakar lebih effisien.

2.1. 4 . Specific Gravity

Berat bahan bakar atau specific gravity memegang peranan yang sangat

penting dalam hal nilai kalor bahan bakar, flash point, dan sifat pelumasan pada

Page 4: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

8

mesin. Makin tinggi specific gravity berarti bahan bakar akan semakin berat, dan

nilai kalor yang dihasilkan tiap volume akan semakin besar pula. Specific gravity

yang lebih tinggi juga menunjukkan sifat pelumasan yang lebih baik. Tetapi

specific gravity yang terlalu tinggi akan menyebabkan viskositas yang terlalu

tinggi, dan flash point yang terlalu tinggi.

Specific gravity terhadap air = ....……...…2.1

Tabel 2.1.

Specific gravity of various fuel [9].

Fuel oil type LDO (Light diesel oil) Furnace oil LSHS (Low sulphur

heavy stock)

Specific gravity 0,85 – 0,87 0,89 – 0,95 0,88 – 0,98

2.1.5. Nilai Kalor

Nilai kalor dari bahan bakar diesel diukur dengan oksigen bomb

kalorimeter. Untuk memperoleh perkiraan nilai kalornya, bisa dipakai rumus

empiris di bawah ini:

NK = 18,650 + 40 (API – 10) BTU/lb ................................................................2.2

API = API Gravity pada 60 oF = (141,5/specific gravity) – 131,5 .............. ….2.3

Untuk menghitung lower heating volue (LHV) dan higher heating value

digunakan persamaan sebagai berikut:

LHV= HHV- ……………………………………………..………2.4

2.2. Minyak Solar

Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak

bumi mentah dengan warna kuning coklat yang jernih. Penggunaan solar pada

Page 5: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

9

umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin diesel dengan

putaran tinggi (1000 rpm), yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar pada

pembakaran langsung dalam dapur-dapur kecil yang terutama diinginkan

pembakaran yang bersih [9].

Tabel 2.2.

Spesifikasi bahan bakar solar [9].

Air Fuel Ratio ( AFR)

Air fuel ratio adalah perbandingan antara udara dan bahan bakar (proses

pencampuran udara dan bahan bakar), bahan bakar yang hendak dimasukkan ke

dalam ruang bakar haruslah dalam keadaan mudah terbakar, hal tersebut agar

didapatkan effisiensi tenaga motor yang maksimal. Campuran bahan bakar yang

belum sempurna akan sulit dibakar oleh percikan bunga api di dalam ruang bakar,

bahan bakar tidak dapat terbakar tanpa adanya udara (O2), tentunya dalam

keadaan yang homogen. Bahan bakar yang di gunakan dalam pembakaran sesuai

dengan ketentuan sebab bahan bakar yang melimpah pada ruang bakar justru tidak

meningkatkan tenaga dari motor tersebut, semakin banyak bahan bakar yang tidak

terbakar pada ruang bakar akan mengakibatkan filament pada dinding silinder.

Page 6: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

10

Air fuel ratio adalah factor yang mempengaruhi kesempurnaan proses

pembakaran didalam ruang bakar. Merupakan komposisi campuran bahan bakar

dan udara idealnya AFR bernilai 14,7 (1 bahan bakar : 14,7 udara) stoichiometry,

berikut pengaruh AFR pada kinerja mesin:

AFR Terlalu kurus :

• Tenaga mesin menjadi sangat lemah

• Sering menimbulkan detonasi

• Mesin cepat panas

• Dapat membuat kerusakan pada sillinder ruang bakar

AFR Kurus :

• Tenaga mesin berkurang

• Terkadang terjadi detonasi

• Konsumsi bahan bakar irit

AFR Ideal :

• Kondisi paling ideal

AFR Kaya :

• Bensin agak boros

• Tidak terjadi detonasi

• Mesin lebih bertenaga

AFR Terlalu kaya :

• Bensin sangat boros

• Asap knalpot berwarna hitam

• Menimbulkan filament pada gesekan dinding sillinder dengan ring piston [10].

Page 7: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

11

Perbandingan jumlah udara dengan bahan bakar disebut dengan Air Fuel

Ratio (AFR). Perbandingan ini dapat dibandingkan baik dalam jumlah massa

ataupun dalam jumlah volume.

��� = ����� : �� = ����� : ��……………………………………..………2.5

Besarnya AFR dapat diketahui dari uji coba reaksi pembakaran yang

benar-benar terjadi, nilai ini disebut AFR aktual. Sedangkan AFR lainnya adalah

AFR stoikiometri, merupakan AFR yang diperoleh dari persamaan reaksi

pembakaran. Dari perbandingan nilai AFR tersebut dapat diketahui nilai Rasio

Ekuivalen ( ) :

= ������ : �����…………………………………..………………..………2.6

Untuk dapat mengetahui nilai AFR , maka harus dihitung jumlah

keseimbangan atom C, H dan O dalam suatu reaksi pembakaran. Adapun rumus

umum reaksi pembakaran yang menggunakan oksigen adalah :

C55H104O6+78 O2→55 CO2+52 H2O…………………………………...………2.7

2.3. Motor Diesel

Motor diesel ditemukan oleh seorang insinyur Jerman benama Rudolf

Diesel pada tahun 1897 sebagai salah satu jenis motor pembakaran dalam

(Internal Combustion Engine). Konsep dari mesin ini adalah mesin dengan

pembakaran sendiri yaitu tanpa bantuan percikan api, dimana udara

dikompresikan dengan tekanan tinggi sehingga suhu dari udara ini tinggi dan

diakhir langkah kompresi bahan bakar diinjeksikan keruang bakar, bahan bakar

lalu bercampur dengan udara yang sudah panas dan akhirnya bahan bakar terbakar

dengan sendirinya.

Page 8: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

12

Tipe- Tipe Motor Diesel :

• Tipe Motor Diesel Injeksi Langsung (Direct Injection Type)

Bahan bakar disemprotkan langsung ke ruang bakar utama, letak

ruang bakar utama ada di antara piston & silinder head bagian atas

piston dibuatkan ruang dengan desain khusus.

• Tipe Injeksi Tidak Langsung ( Indirect Injection Type)

Pada ruang bakar motor diesel injeksi tidak langsung, bahan bakar

disemprotkan ke dalam ruang bakar pendahuluan (pre chamber) yang

telah dipanaskan dan disinilah awal pembakaran terjadi untuk

mendapatkan campuran yang baik kemudian dilanjukan dengan

pembakaran utama diruang bakar utama [11].

Gambar 2.3.

Motor diesel injeksi langsung/ injeksi tidak langsung [11].

2.4. Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah

Pada motor diesel empat langkah, katup masuk dan katup buang digunakan

untuk mengontrol proses pemasukan udara murni dan pembuangan gas sisa

pembakaran dengan membuka dan menutup saluran masuk dan saluran buang.

Page 9: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

13

Gambar 2.4.

Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11].

1. Langkah isap, yaitu waktu torak bergerak dari TMA ke TMB. Katup isap

terbuka dan katup buangmenutup, udara murni diisap melalui katup isap.

2. Langkah kompresi, yaitu torak bergerak dari TMB ke TMA dengan

memampatkan udara murni yang diisap, karena kedua katup isap dan katup

buang tertutup, sehingga tekanan dan suhu udara dalam silinder tersebut akan

naik.

3. Langkah usaha, katup isap dan katup buang tertutup, sebelum torak mencapai

titik mati atas bahan bakar disemprotkan keruang bakar kemudian bercampur

dengan udara dengan temperatur tinggi, sehingga terjadi pembakaran dengan

sendirinya. Pada langkah ini torak mulai bergerak dari TMA ke TMB karena

pembakaran berlangsung bertahap.

4. Langkah buang, katup isap tertutup dan katup buang terbuka, torak bergerak

dari TMB ke TMA sehingga gas bekas pembakaran terdorong keluar melewati

katup buang.

Page 10: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

14

2.5. Siklus Motor Diesel

Siklus diesel adalah siklus teoritis untuk Compression Ignition Engine atau

motor diesel. Perbadaan siklus diesel dengan siklus otto adalah: pada motor diesel

penambahan panas terjadi pada tekanan tetap [12].

Gambar: 2.5.

Siklus diesel digram P-V dan T-S [12].

Prosesnya:

1-2 Kompresi isentropik (Reversibel Adiabatik)

2-3 Pembakaran isobarik

3-4 Ekspansi Isentropik (Reversibel Adiabatik)

4-1 Pembakaran kalor isochoric

Efisiensi teoritis siklus diesel :

� =1- ………………………..……………………………....……………………2.8

Efisiensi teoritis siklus dual:

� = 1- ……………………………………………………….….2.9

Dimana:

P3/P2 (Perbandingan tekanan pada volume konstan)

V4/V2 (Cut-off ratio/ perbandingan pemancuan)

K = 1,40

r= V1/V2

Page 11: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

15

2.6. Komponen Bahan Bakar Motor Diesel.

Gambar 2.6.

Komponen bahan bakar motor diesel [12].

Adapun fungsi – fungsi komponen tersebut :

1. Fuel tank berfungsi untuk menyimpan bahan bakar sementara yang

akan digunakan dalam penyaluran bahan bakar yang dibutuhkan oleh

mesin;

2. Feed pump atau pompa penyalur berfungsi untuk mengalirkan bahan

bakar dengan cara memompa bahan bakar dari tangki dan

mengalirkannya ke pompa injeksi. Didalam feed pump juga terpasang

komponen yang bernama priming pump, yang berfungsi untuk

mengeluarkan udara palsu dari sistem bahan bakar;

3. Fuel filter biasanya terdapat 2 (dua) yaitu pada bagian sebelum feed

pump yang dilengkapi pula dengan water sedimenter yang berfungsi

untuk memisahkan air dalam sistem bahan bakar dan fuel filter

(saringan bahan bakar) yang berfungsi untuk menyaring kotoran

Page 12: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

16

kotoran yang terdapat pada bahan bakar untuk menjaga kualitas bahan

bakar agar selalu bersih dan tidak menghambat aliran bahan bakar;

4. Injection pump yang berfungsi untuk menaikkan tekanan sehingga

bahan bakar solar dapat mudah dikabutkan oleh nosel. Didalam pompa

injeksi ada komponen yang bernama automatic timer dan governor

yang fungsinya ada dibawah ini ;

5. Automatic timer yang terpaang pada bagian depan pompa injeksi yang

berhubungan dengan timing gear berfungsi untuk memajukan saat

injeksi sesuai dengan putaran motor;

6. Governor terpasang pada bagian belakang pompa injeksi yang

berfungsi sebagai pengatur jumlah injeksi bahan bakar sesuai dengan

pembebanan motor;

7. Pengabut (nosel) berfungsi untuk mengabutkan bahan bakar agar

mudah bercampur dengan oksigen sehingga mudah terbakar dalam

silinder;

8. Pipa tekanan tinggi terbuat dari bahan baja yang berfungsi untuk

mengalirkan bahan bakar bertekanan tinggi dari pompa injeksi ke

masing-masing pengabut;

9. Busi pijar atau busi pemanas (glow plug) berfungsi untuk memanaskan

ruangan pre chamber pada saat mulai start. Dengan merubah energi

listrik dari battery menjadi energi panas;

Page 13: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

17

10. Battery (aki) berfungsi sebagai sumber energi listrik yang mensuplai

energi yang dibutuhkan oleh busi pijar untuk memanaskan ruangan pre

chamber;

11. Kunci kontak (ignition switch) berfungsi sebagai saklar utama pada

sistem kelistrikan kendaraan;

12. Relay yang berfungsi sebagai pengaman dan pengatur saat pemanasan

ruang pre chamber.

2.6.1. Tangki Bahan bakar

Tangki bahan bakar terbuat dari bahan yang tidak korosi atau terbuat dari

baja tipis yang bagian dalamnya dilapisi bahan anti karat. Tangki bahan bakar

harus bebas dari kebocoran dan tahan terhadap tekanan minimal 0-3 bar, serta

tahan terhadap getaran mekanis yang ditimbulkan pada saat motor beroperasi,

dalam tangki bahan bakar terdapat fuel sender gauge yang berfungsi untuk

menujukan jumlah bahan bakar yang ada didalam tangki.

2.6.2. Filter Bahan Bakar

Umur komponen sistem aliran bahan bakar motor diesel sangat ditentukan oleh

mutu saringan/ filter serta perawantan berkala sistem bahan bakar. Tekanan bahan

bakar dapat dibangkitkan oleh pompa injektor melalui plunyer, barel serta nosel.

Hal ini mengharuskan bahan bakar yang selalu bersih dan tidak terkontaminasi

oleh material lain sebelum masuk ke pompa injektor dan nosel.

Page 14: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

18

2.6.3.Pompa Injeksi

Berfungsi memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan /

disemprotkan oleh nosel.

Gambar.2.7.

Pompa injector [12].

2.6.4.Injektor /Nosel

Injektor/nosel adalah alat untuk memisahkan fluida atau minyak menjadi

tetesan kecil yang membutuhkan energi tertentu, energi yang diberikan melalui

pompa yang memiliki tekanan tinggi. Dengan pompa bertekanan tinggi akan

memecahkan minyak atau fluida dengan kecepatan tertentu, tekanan dan

kecepatan yang diberikan mencapai 100 psi sehingga memaksa fluida atau minyak

melalui lubang nosel.

Gambar 2.8.

Injektor/nosel [12].

Page 15: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

19

Macam-macam injektor seperti disebutkan diatas dengan sifat

pengabutan dan karakteristik yang berbeda maka pemilihan untuk fungsi

pemakaiannya juga berbeda yang bergantung pada proses pembakarannya dan

proses pembakaran ini ditentukan oleh bentuk ruang bakarnya, untuk sifat-sifat

injector ini antara lain adalah seperti berikut:

a. Injector berlubang satu (Single Hole) proses pengabutannya sangat baik

akan tetapi mememrlkukan tekanan injektion pump yang tinggi.

b. Demikian halnya dengan Injektor berlubang banyak (Multi Hole)

pengabutannya sangat baik. Injector ini sangat tepat digunakan pada

direct injection (Injeksi Langsung).

c. Injektor dengan model pin, injektor model pin ini model trotle

maupun model pintle lebih tepat digunakan pada motor diesel dengan

ruang bakar yang memiliki combustion chamber, kamar muka maupun

kamar pusar (Turbulen).

Pada umunyan injector/Nozel yang digunakan dalam pengujian ini adalah

Injektor/Nozel mesin diesel tipe Broch,Injektor/Nozel dihubungkan dengan

Tester Injektor/nozel untuk memberi tekana berdasarkan kecepatan aliran

atau semprotan serta pengabutan yang diingginkan.

2.7. Penyemprotan (Spray)

Penyemprotan atau spray adalah aliran udara/gas yang mengandung droplet

atau droplet yang bergerak dalam aliran udara/gas, oleh karena itu dalam proses

pengabutan ini pada dasarnya adalah mencampur bahan bakar dengan oksigen,

Page 16: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

20

untuk itu proses pengabutan untuk memperoleh gas bahan bakar yang sempurna

pada injektor dapat dilakukan dengan tiga sistem pengabutan yaitu:

2.7.1. Pengabutan Udara

Proses pengabutan udara terjadi pada saat bahan bakar yang bertekanan 60

sampai 85 kg/cm² mengakibatkan tekanan pada rumah pengabut sebesar 60

kg/cm² yang selalu berhubungan langsung dengan tabung udara dengan tekanan

bahan bakar dari pompa mencapai 70 kg/cm² pada volume tertentu akan

tertampung pada cincin pembagi dari pengabut tersebut.

2.7.2. Pengabutan tekan.

Pada proses pengabut tekan ini saluran bahan bakar dan ruangan dalam

rumah pengabut harus selalu terisi penuh oleh bahan bakar, dengan jarum

pengabut yang tertekan oleh pegas sehingga saluran akan tertutup. Namun ketika

bahan bakar dari injection pump yang beterkanan 250 kg/Cm² mengalir kebagian

takikan jarum pengabut, pengabut akan tertekan keatas sehingga saluran akan

terbuka. Dengan demikian, bahan bakar akan terdesak melalui celah di antara

jarum pengabut dalam bentuk gas.

2.7.3. Pengabutan gas.

Pengabut ini dikonstruksi dengan komponen-komponen yang terdiri atas

rumah pengabut, katup dan bak pengabut yang ditempatkan di bagian bawah dari

pengabut dan berada di dalam ruang bakar. Dalam proses pengabutan ini bahan

Page 17: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

21

bakar telah berada dalam keadaan bertekanan tinggi dan katup injeksi sudah

terbuka sejak langkah pengisapan oleh torak dan pada kondisi demikan ini

sebagian bahan bakar telah menetes ke bak pengabut yang di bagian sisinya

terdapat lubang-lubang kecil [14].

Gambar 2.9.

Sistem peyemprotan ( spray) [14].

Untuk mesin diesel, penetrasi ujung semprot terlalu lama disebabkan oleh

injeksi tekanan tinggi juga memiliki efek yang merugikan pada kontrol akurasi

campuran dan kinerja emisi karena penguapan [ 15].

Berdasarkan pembahasan diatas sehingga untuk dapat mengetahui tingkat

penyemprotan dengan tekana atomisasi, dan dapat diukur sudut kerucut

berdasarkan jarak semprotan digunakan persamaan empirical dimana ,

jarak penetrasi L [16],

Gambar 2.10.

Penyemprotan tip penetrasi [16].

Page 18: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

22

………………………………………………2.10

…………………..…………………………………………2.11

Dimana : L = jarak penetrasi (m);

= tekanan injeksi (bar);

= lubang nosel (m);

= break-up time;(s)

= densitas udara lingkungan (kg/m3);

= diameter nosel (m).

Diameter semprotan merupakan hasil rata – rata dari panjang

semprotan di sumbu vertikal dan sumbu horizontal. Berdasarkan data

diameter hasil semprotan, besarnya sudut semprotan dapat dihitung

dengan menggunakan rumus [16] :

……………………………………………. 2.12

Dimana :

Ɵ = Sudut semprotan (deg)

∆p = Tekanan injector (bar)

= Diameter semprotan (µm)

= Velocity (m/s)

Panjang semprotan penetrasi ditentukan dengan mencari arah axial

semprotan yang terjauh dari nosel, sudut yang meliputi struktur semprotan dari

nosel hingga 1/3 dari penetrasi. Garis linear digunakan untuk mengukur sudut

yang dekat dan garis singgung kontur yang ada sampai ujung semprotan [17].

Page 19: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

23

.l

Gambar 2.11.

Tip Penetrasi [17].

Untuk menganalisis sifat penetrasi seprotan diatas digunakan persamaan Hiroyasu

:

……………………………………...…..….……2.13

……………………………..…………2.14

………………………………….……..….2.15

……………………………………………...2.16

……………………………………………...…. 2.17

Dimana : = diameter nosel (m);

= penetrasi tip penyemprotan (m);

= waktu setelah mulai injeksi (s);

= break up time (s);

= kecepatan awal semprotan (m/s);

= discharge koofisen nosel;

= tekanan injeksi (bar);

= fuel density (kg/m3);

= density udara lingkungan (kg/m3);

Page 20: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

24

= Volume fraction pengabutan dari semprotan (m3);

= sudut kerucut semprotan (deg).

Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) adalah menyatakan jumlah pemakaian

bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor untuk menghasilkan daya (HP) dalam

kurun waktu tertentu. Semakin rendah nilai SFC maka semakin rendah pula

konsumsi bahan bakar yang digunakan. Berikut ini merupakan hasil dari

pengukuran konsumsi bahan bakar spesifik.

Rumus yang digunakan untuk menghitung SFC adalah :

…..……………..........................................................................…. 2.18

Dimana :

Sfc : specific fuel consumption (Kg/Hp.jam);

Mf : laju aliran bahan bakar (Kg/jam);

ρ : 0.00075 kg/cc;

v : 10 ml;

mf : laju aliran bahan bakar (Kg/jam) v x ρ;

P : daya yang dihasilkan oleh mesin (HP).

Sementara nilai diameter rata – rata dari semprotan yang terjadi ini dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan Sauter Mean Diameter (SMD) berikut

[18] :

…….. 2.19

Dimana :

σ = Tegangan permukaan minyak (N/m)

ρl = Massa jenis minyak (kg/m3)

Va = Kecepatan Udara (m/s)

Page 21: BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Biodiesel - sinta.unud.ac.id 2 LANDASA… · mesin diesel yang terbuat dari minyak nabati ... Prinsip kerja motor diesel 4 langkah [11]. ... bakar dengan

25

µl = Viskositas minyak (mm2/s)

ρa = densitas udara lingkungan (kg/m3)

AFR = Rasio bahan bakar dengan udara

2.8. Camera .

Camera high divinition (HD) digunakan untuk mengambil proses gambar

semprotan dan sudut pengabutan pada saat penetrasi bahan bakar, untuk

menganalisis data tentang panjang penyemprotan, sudut penyemprotan, butiran

penyemprotan digunakan software.