bab ii kajian pustaka 2.1 alpukat - imissu single … motor diesel motor diesel ditemukan oleh...
TRANSCRIPT
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
2.1 Alpukat
Alpukat, atau Persea Americana tumbuhan ini berasal dari Meksiko dan Amerika
Tengah dan kini banyak dibudidayakan di Amerika Selatan dan Amerika Tengah sebagai
tanaman perkebunan monokultur dan sebagai tanaman pekarangan di daerah – daerah tropika
lainnya di dunia, seperti juga Indonesia yang memiliki iklim tropis, pembudidayaan tanaman
alpukat sendiri juga tidak terlalu sulit karena iklim yang cocok dengan Negara kita Indonesia.
Alpukat merupakan salah satu jenis buah bergizi tinggi yang semakin banyak
diminati. Hal ini terlihat dari banyaknya permintaan alpukat di pasaran. Sebagai contoh,
seorang grosir membutuhkan alpukat 12-20 ton/minggu untuk pedagang pengecer di Bogor.
Manfaat buah dan biji alpukat. Selain buah dan daunnya ternyata khasiat biji alpukat
juga bermanfaat untuk beberapa penyakit, yaitu diantaranya adalah: Manfaat biji alpukat
untuk pengobatan dapat digunakan untuk mengobati sakit gigi, manfaat biji alpukat untuk
maag dan kencing manis, dan banyak lagi maanfaat lain yang terdapat dalam kandungan biji
alpukat.
Pohon, dengan batang mencapai tinggi 20 m dengan daun sepanjang 12 hingga 25
cm. Bunganya tersembunyi dengan warna hijau kekuningan dan ukuran 5 hingga 10
milimeter. Ukurannya bervariasi dari 7 hingga 20 sentimeter, dengan massa 100 hingga 1000
gram; biji yang besar, 5 hingga 6,4 sentimeter.
Selain dari beberapa keunggulan diatas alpukat juga dapat dimanfaatkan sebagai
sumber bahan baku biodiesel. Bagian dari buah alpukat yang dapat digunakan sebagai
biodiesel adalah bijinya. Bahan ini (biji alpukat) merupakan limbah yang begitu banyak
orang membuangnya setelah memanfaatkan daging buah tersebut. Padahal biji alpukat
mengandung lemak nabati yang tersusun dari senyawa yang bisa menghasilkan minyak.
Senyawa ini sangat unik karena memiliki komposisi yang sama dengan bahan bakar diesel
solar. Selain itu kadar belarang dalam alpukat lebih sedikit dibandingkan kadar belerang
dalam solar. Hal ini membuat pembakaran berlangsung sempurna sehingga gas buangnya
lebih ramah lingkungan.
Disamping itu, biji alpukat merupakan bahan biomassa yang mengandung trigliserida
serta kandungan asam lemak bebas (FFA) pada minyak biji alpukat rendah yakni 0,367%
sehingga dapat dijadikan biodiesel dengan proses transesterifikasi. Adapaun kandungan
minyak nabati dari berbagai tanaman ditunjukkan pada tabel 2.1
Tabel 2.1. kandungan minyak
kandungan minyak alpukat lebih tinggi dibandingkan tanaman-tanaman seperti
kedelai, jarak, bunga matahari, dan kacang tanah. Namun, kandungan minyak alpukat masih
lebih rendah dibandingkan sawit. Karakteristik fisika minyak alpukat dapat dilihat pada tabel
2.2, disana ditunjukkan berbagai karakteristiknya seperti specific gravity, dan viscosity dari
minyak biji alpukat.
Asam-asam lemak/minyak tumbuh-tumbuhan terdiri dari komponen senyawa
utamanya adalah trigliserida dimana karakteristik fisik minyak biji alpukat sebagai berikut:
Tabel 2.2. Karakteristik fisika minyak biji alpukat
2.2 Biodiesel
Biodiesel adalah bahan bakar alternatife 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 70oC. 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. Pada gambar 2.1 dapat dilihat biji dari alpukat
yang masih utuh dan minyak yang berasal dari biji alpukat.
Gambar 2.1. Biji dan minyak Alpukat
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 jarak
sudah berkurang secara drastis, maka pembuatan biodiesel dengan bahanbaku minyak jarak
diperkirakan akan terjadi dengan lebih cepat. Prinsip proses transesterifikasi dapat dilihat
pada Gambar 2.2 berikut ini:
+ C2H5OH
Gambar 2.2. Proses Transesterifikasi Secara Kimia
2.3 Rapat Massa (Density)
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.
2.4 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.
2.5 Titik Nyala (flash Point)
Flash point adalah temperatur pada keadaan di mana 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.
2.6 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 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
2.7 Nilai Kalor
Nilai kalor dari bahan bakar diesel diukur dengan 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 value (LHV ) dan higher heating Value digunakan
persamaan sebagai berikut:
LHV= HHV- ……………………………………………… 2.4
2.8 Minyak Solar
Bahan bakar solar adalah bahan bakar minyak hasil sulingan dari minyak bumi
mentah bahan bakar ini berwarna kuning coklat yang jernih. Penggunaan solar pada
umumnya adalah untuk bahan bakar pada semua jenis mesin Diesel dengan putaran tinggi
(diatas 1000 rpm), yang juga dapat digunakan sebagai bahan bakar pada pembakaran
langsung dalam dapur-dapur kecil yang terutama diinginkan pembakaran yang bersih.(www.
Com Pertamina: 2005 ), pada tabel 2.3 dapat dilihat spesifikasi bahan bakar solar.
Tabel 2.3. Spesifikasi bahan bakar solar.
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.
Air fuel ratio adalah faktor yang mempengaruhi kesempurnaan proses pembakaran
didalam ruang bakar. Merupakan komposisi campuran bahan bakar dan udara idealnya AFR
bernilai 13,6 (1 bahan bakar : 13,6 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 detoansi
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
(Sumber : Wisnu Arya Wardana, 2001 : 38)
Perbandingan jumlah udara dengan bahan bakar disebut dengan Air Fuel Ratio
(AFR). Perbandingan ini dapat dibandingkan baik dalam jumlah massa ataupun dalam
jumlah volume.
𝐴𝐹𝑅 = 𝑚𝑓𝑢 : 𝑚𝑎𝑖𝑟 = 𝑉𝑓𝑢𝑒𝑙 : 𝑉𝑎𝑖𝑟 ……………………………………………………… 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 (ϕ) :
𝜙 = 𝐴𝐹𝑅𝑠 : 𝐴𝐹𝑅𝑎𝑘𝑡 ……………………………………………………………………………. 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 udara kering adalah :
………………………. 2.7
2.9 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 memulai pembakaran dengan menyemprotkan bahan bakar cair
ke dalam udara yang dipanaskan kompresi yang dapat menghasilkan efisiensi yang lebih dari
motor bensin.
Motor bakar diesel yang bebeda dengan motor bakar bensin proses penyalaan bukan
dengan loncatan bunga api listrik. Pada langkah hisap hanyalah udara segar yang masuk ke
dalam silinder. Pada waktu torak hampir mencapai TMA bahan bakar disemprotkan ke dalam
sillinder.
Terjadilah penyalaan untuk pembakaran, pada saat udara masuk ke dalam silinder
sudah bertemperatur tinggi.
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 headBagian 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 (prechamber) yang telah dipanaskan dan disinilah
awal pembakaran terjadi untuk mendapatkan campuran yang baik kemudian
dilanjukan dengan pembakaran utama diruang bakar utama.
2.10 Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah
Pada motor diesel empat langkah, katup masuk dan katup buang digunakan untuk
mengontrol proses pemasukan dan pembuangan gas dengan membuka dan menutup saluran
masuk dan saluran buang.
Gambar 2.3. Prinsip kerja motor diesel 4 langkah
1. Langkah isap, yaitu waktu torak bergerak dari TMA ke TMB. Udara diisap
melalui katup isap sedangkan katup buang tertutup.
2. Langkah kompresi, yaitu ketika torak bergerak dari TMB ke TMA dengan
memampatkan udara yang diisap, karena kedua katup isap dan katup buang
tertutup, sehingga tekanan dan suhu udara dalam silinder tersebut akan naik.
3. Langkah usaha, ketika katup isap dan katup buang masih tertutup, partikel bahan
bakar yang disemprotkan oleh pengabut bercampur dengan udara bertekanan dan
suhu tinggi, sehingga terjadilah pembakaran. Pada langkah ini torak mulai
bergerak dari TMA ke TMB karena pembakaran berlangsung bertahap.
4. Langkah buang, ketika torak bergerak terus dari TMA ke TMB dengan katup isap
tertutup dan katup buang terbuka, sehingga gas bekas pembakaran terdorong
keluar.
2.11 Siklus Motor Diesel
Siklus Diesel adalah Siklus teoretis untuk (Compression Ignition Engine) atau
motor diesel.Perbadaan siklus diesel dengan siklus otto adalah: pada motor diesel
penambahan panas terjadi pada tekana tetap.
Gambar:2.4. Siklus diesel digram P-V dan T-S
Prosesnya:
1-2 Kompresi Isentropik (Reversibel Adiabatik).
2-2 Pembakaran Isobarik.
3-4 Ekspansi Isentropik (Reversibel Adiabatik)
4-1 Pembakaran kalor Isochoric.
Efisiensi teoritis siklus diesel
𝜂 =1- ………………………………………… 2.1
Efisiensi teoritis siklus dual:
𝜂 = 1- ……………………………………….. 2.2
Dimana:
P3/P2 (Perbandingan tekana pada volume konstan)
V4/V2 (Cut-off ratio/ perbandingan pemancuan).
K = 1,40
r= V1/V2
2.12 Komponen Bahan Bakar Motor Diesel
Gambar 2.5. Komponen Bahan bakar Motor diesel
Dapat dilihat pada gambar 2.5 komponen – komponen bahan bakar pada motor diesel
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 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 nozzle. 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 (Nozzle) 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
prechamber pada saat mulai start. Dengan merubah energi listrik dari battery menjadi
energi panas
10. Battery (aki) berfungsi sebagai sumber energi listrik yang mensupply 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.
2.12.1. Tangki Bahan bakar
Tangki bahan bakar terbuat dari bahan yang tidak korosi atau terbuat dari baja
tipis yang bagian dalamnya melapisi bahan anti karat. Tangki bahan bahar harus
bebas dari kebocoran dan tahan terhadap tekana 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.
2.12.2. Filter Bahan Bakar
Umur komponen system aliran bahan bakar motor diesel sangat ditentukan
oleh mutu saringan / filter serta perawantan berkala system bahan bakar.Tekanan
bahan bakar dapat dibangkitkan oleh pompa injector melalui plunyer dan barel serta
nozel. Hal ini mengharuskan bahan bakar yang selalu bersih dan tidak
terkontaminasi oleh material lain sebelum masuk ke pompa injektor dan nozel.
2.12.3. Pompa Injeksi
Berfungsi memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan /
disemprotkan oleh nozzel. Pada gambar 2.6 dapat dilihat gambar pompa injector dan
bagian – bagianya.
Gambar 2.6. Pompa Injektor
2.12.4. Injektor / Nozel
Injektor / Nozel adalah Pemisahan fluida atau minyak menjadi tetesan kecil yang
membutuhkan energi tertentu, energi yang diberikan melalui pompa yang memiliki
tekanan, yang tinggi. Dengan pompa bertekanan tinggi akan memecahkan minyak
atau fluida dengan kecepatan tertentu, tekanan dan kecepatan yang diberikan biasaya
mencapai 100 psi sehinga memaksa fluida atau minyak melalui lubang nozel. Dapat
dilihat pada gambar 2.7 model injektor / nozel dan bagian – bagian dari injektor /
nozel tersebut.
Gambar 2.7. Injektor/Nozel
Untuk mengatahui model laju aliran masa tekanan injeksi, tekanan udara
lingkungan, sifat fisik bahan bakar yang diuji, dapat di notasi dengan L/D geometri
lubang Nozel R/D Rasio Inlet. Parameter output koefisien debit aliran, kecepatan
injeksi yang efektif, dan diameter efektif dapat digunakan persamaan sebagai berikut
:
…………………………………………… 2.8
Keterangan :
= mean velocity.
= injeksi rate.
= liquid density.
= nozel hole area.
Dan untuk menghitung tekanan masuk dan keluar (P1, P2) digunakan persamaan
Bernoulli’s.
………………………………… 2.9
Dimana tekanan lingkungan (P2) akan diganti kooefisienya ( Cd) maka.
………………………………..….. 2.10
Fraksi kooefisenya adalah:
……………………………………. 2.11
Macam – macam injektor seperti disebutkan diatas dengan sifat pengabutan dan
karakteristik yang berbeda maka pemilihan untuk fungsi pemakaiannya juga berbeda
yang tergantung pada proses pembakarannya dan proses pembakaran ini ditentukan
oleh bentuk ruang bakarnya, untuk sifat-sifat injektor ini antara lain adalah seperti
berikut:
a. Injector berlubang satu (Single hole) proses pengabutannya sangat baik akan
tetapi mememrlkukan tekanan injection 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) dan
Tipe Lanova.
2.13 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, untuk itu proses
pengabutan untuk memperoleh gas bahan bakar yang sempurna pada injector dapat
dilakukan dengan tiga sistem pengabutan yaitu:
a. 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.
b. Pengabutan Tekanan
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.
c. Pengabutan Gas
Pengabutan ini dikonstruksi sedemikisn rupa dengan komponen –
komponen yang terdiri atas rumah pengabutan, katup dan bak pengabutan yang
ditempatkan di bagian bawah dari pengabutan dan berada di dalam ruang bakar.
Dalam proses pengabutan ini bahan 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 (Taufiq, 2012). Pada gambar 2.8 dapat
dilihat sistem semprotan (spray) yang terjadi pada proses pengabutan.
Gambar 2.8. Sistem peyemprotan ( spray)
(Adapted from: www.elsevier.com/locate/renene)
Untuk mesin diesel, penetrasi ujung semprotan terlalu lama disebabkan oleh
injeksi tekanan tinggi juga memiliki efek yang merugikan pada kontrol akurasi
campuran dan kinerja emisi karena penguapan.
Berdasarkan topik diatas sehingga untuk dapat mengetahui tingkat penyemprotan
dengan tekanan atomisasi, dan dapat di ukur sudut kerucut berdasarkan jarak semprotan
digunakan persamaan empiris dimana , dapat dilihat pada gambar 2.9
penyemprotan tip penetrasi, jarak penetrasi L oleh (Arai et al)
Gambar 2.9. Penyemprotan tip Penetrasi
…………………………… 2.12
……………………………………….. 2.13
……………………………………………… 2.14
…………………………………….. 2.15
Dimana :
L = Jarak penetrasian.
= Tekana injeksi.
= Lubang Nozel.
= Break-up time
= Udara lingkungan.
= Diameter nozel.
Diameter semprotan merupakan hasil rata – rata dari panjang semprotan di
sumbu vertikal dan sumbu horizontal. Berdasarkan data diameter hasil semprotan,
menurut (Borman, 1998) besarnya sudut semprotan dapat dihitung dengan
menggunakan rumus:
…………………………………………………. 2.16
Dimana :
Ɵ = Sudut semprotan ( o)
Δp = Tekanan injector (MPa)
= Diameter semprotan (mm)
= Velocity (m/s)
Sepanjang semprotan penetrasi ditentukan dengan mencari arah axial
semprotan yang terjauh dari nozzel, sudut yang meliputi struktur semprotan dari
nozzle hingga 1/3 dari penetrasi. Garis linear digunakan untuk mengukur sudut yang
dekat dan garis singgung kontur yang ada sampai ujung semprotan. (Ghurri et.el)
Gambar 2.10. Tip Penetrasi
Pada gambar 2.10 dapat dilihat tip penetrasi yang terjadi pada nozel spray. Untuk
menganalisis sifat penetrasi semprotan diatas digunakan persamaan Hiroyasu
……………………………… 2.17
...……………...…………….. 2.18
...………….………………… 2.19
……………………………. 2.20
.……………………………. 2.21
Dimana :
= Diameter Nozel.
= Penetrasi tip penyemprotan.
= Waktu setelah mulai injeksi.
= Break up time.
= Kecepatan awal semprotan.
= Discharge Koofisen Nozel.
= Tekanan Injeksi.
= Fuel Density.
= Density udara Lingkungan.
= Volume fraction pengabutan dari semprotan.
= Sudut kerusut semprotan.
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 :
………………………………………………. 2.22
Dimana :
Sfc : Specific fuel consumption (Kg/Hp.jam)
mf : laju aliran bahan bakar (Kg/jam)
ρ : 0.00075 kg/cc
v : 10 ml
mf : 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 (Viriato, 1996) :
....... 2.23
Dimana :
σ = Tegangan permukaan minyak
ρl = Massa jenis minyak
Va = Kecepatan Udara
µl = Viskositas minyak
ρa = Udara lingkungan
AFR = Rasio bahan bakar dengan udara
2.14 Camera
Camera High speed digunakan untuk mengambil proses gambar panjang
penyemprotan dan ukuran butiran pada saat penetrasi bahan bakar. untuk menganalisis
data dari panjang semprotan, dan ukuran butiran digunakan softwere. Adapun model
camera high speed dapat dilihat pada gambar 2.11.
Gambar 2.11. High Speed Camera