SKRIPSI

PENGARUH TEMPERATUR PREHEATING DAN TEKANAN

MINYAK KELAPA TERHADAP SUDUT SEMBURAN NOSEL

Oleh :

I PUTU AGUS ARISUDANA

1104305001

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

ii

KEMENTERIAN RISET, TEKNOLOGI DAN

PENDIDIKAN TINGGI

UNIVERSITAS UDAYANA

FAKULTAS TEKNIK

JURUSAN TEKNIK MESIN Kampus Bukit Jimbaran Telp/Faks: 0361-703321, Email; mesin@me.unud.ac.id

LEMBAR PERSETUJUAN

PENGARUH TEMPERATUR PREHEATING DAN TEKANAN

MINYAK KELAPA TERHADAP SUDUT SEMBURAN NOSEL

Skripsi Ini Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Studi

Strata Satu dan Memperoleh Gelar Sarjana di Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik Universitas Udayana

Oleh:

Nama : I Putu Agus Arisudana

NIM : 1104305001

Konsentrasi : Konversi Energi

Telah Disetujui dan Diuji Dalam Ujian Skripsi

Hari/Tanggal : Jumat, 20 November 2015

Pembimbing I Pembimbing II

Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT Dr. Eng. Made Sucipta, ST, MT

NIP. 19620228 198702 1 001 NIP. 19741114 200012 1 001

Penguji I Penguji II

Ainul Ghurri,ST, MT, Ph. D Ir. A. A. Adhi Suryawan, MT

NIP. 19711225 199703 1 003 NIP. 19651203 199103 1 003

Penguji III

I Wayan Widhiada,ST, MSc, Ph. D

NIP. 19681119 199412 1 002

iii

PENGARUH TEMPERATUR PREHEATING DAN TEKANAN MINYAK

KELAPA TERHADAP SUDUT SEMBURAN NOSEL

Oleh : I Putu Agus Arisudana

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT

: Dr. Eng. Made Sucipta, ST, MT

ABSTRAK

Meningkatnya penggunaan bahan bakar fosil untuk konsumsi rumah tangga,

maka dicari bahan bakar alternatif. Salah satu bahan bakar alternatif adalah minyak

kelapa karena ketersediaan minyak kelapa yang sangat berlimpah. Parameter yang

harus diperhatikan bila minyak kelapa digunakan sebagai bahan bakar adalah sudut

semburan.

Secara teknis minyak kelapa tidak akan teratomisasi karena viskositasnya yang

tinggi. Untuk menurunkan viskositas tersebut maka dilakukan pemanasan awal

berbentuk sepiral pada pipe line. Temperatur pemanasan awal divariasikan pada

200oC, 210

oC, 220

oC, 230

oC, dan 240

oC dengan tekanan bahan bahan bakar minyak

kelapa dari 4 bar sampai 6 bar serta diameter lubang nosel sebesar 0,5 mm dijaga

konstan.

Semakin meningkat temperatur pemanasan awal dan tekanan maka semakin

meningkat sudut semburan. Peningkatan temperatur pemanasan awal dari 200°C

sampai 240°C terjadi penurunan viskositas minyak kelapa dari 8,72 centistokes

sampai 7,03 centistokes sehingga sudut semburan minyak kelapa semakin

meningkat. Sudut semburan minyak tanah pada tekanan 4 bar dengan temperatur

pemanasan awal 200°C sebesar 18° sama sudut semburan minyak kelapa dengan

sudut semburan minyak kelapa pada tekanan 6 bar dengan temperatur pemanasan

awal 210°C.

Kata Kunci : minyak kelapa, pemanasan awal, tekanan dan sudut semburan

iv

THE EFFECT OF TEMPERATURE AND PRESSURE PREHEATING

COCONUT OIL ON SPRAY ANGLE NOZZLE

Author : I Putu Agus Arisudana

Guidance : Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT

: Dr. Eng. Made Sucipta, ST, MT

ABSTRACT

The increase of fossilized fuel used for household consumption, then it is

necessary to seek for alternative fuel. One of alternative fuel is coconut oil since the

abundance availability of coconut oil. The parameter needs to be noticed if coconut

oil is to be used as fuel is an spray angle.

Technically coconut oil will not be atomized because of its high viscosity. To

lower its viscosity then it conducted preheating in the form of spiral on the pipe line.

The preheating temperature was varied to 200°C,210°C,220°C,230°C,and 240°C,

with the pressure of coconut oil fuel from 4 bar up to 6 bar and the diameter of

nozzle hole of 0.5 mm was kept constant.

The higher the preheating temperature then the higher the pressure is higer

spray angle. The increase of preheating temperature from 200°C up to 240°C will

result to the decrease of viscosity of coconut oil from 8.72 centistokes down to 7.03

centistokes so that spray angle of coconut oil will increase. The spray angle of

coconut oil on the pressure of 4 bar with preheating temperature of 200°C at 180 is

equal to the spray angle of coconut oil on the pressure of 6 bar with preheating

temperature of 210°C.

Keywords : coconut oil, preheating, pressure and spray angle

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa karena atas

berkat dan rahmad-Nya maka penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul

“Pengaruh Temperatur Preheating dan Tekanan Minyak Kelapa Terhadap

Sudut Semburan Nosel”. skripsi ini merupakan salah satu syarat yang harus

diselesaikan oleh mahasiswa untuk bisa menyelesaikan studi dan memperoleh gelar

Sarjana Teknik di jurusan Teknik Mesin. Fakultas Teknik Universitas Udayana.

Dalam penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan serta bimbingan

dari beberapa pihak, maka melalui kesempatan ini penulis mengahaturkan terima

kasih kepada :

1. Bapak Prof. Dr. I Nyoman Suprapta Winaya, ST. MASc. Ph.D, selaku

Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Udayana.

2. Bapak Dr. Ir. I Ketut Gede Wirawan, MT, selaku Dosen Pembimbing I.

3. Bapak Dr. Eng. Made Sucipta, ST, MT, selaku Dosen Pembimbing II.

4. Bapak Ainul Ghurri,ST, MT, Ph.D, selaku Dosen Penguji I.

5. Bapak Ir. A. A. Adhi Suryawan, MT, selaku Dosen Penguji II.

6. Bapak I Wayan Widhiada,ST, MSc, Ph.D, selaku Dosen Penguji III.

7. Bapak I Gusti Agung Kade Suriadi, ST, MT, selaku dosen pembimbing

akademik.

8. Keluarga yang selalu mendukung dan membantu dalam perkuliahan

hingga penyusunan skripsi.

9. Kepada rekan – rekan dan semua pihak di Jurusan Teknik Mesin, yang

telah banyak membantu selama proses penulisan skripsi ini.

Dengan segala kerendahan hati, penulis menyadari skripsi ini jauh dari

kesempurnaan, maka dari itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat

membangun dari berbagai pihak untuk dapat lebih menyempunakan skripsi ini.

Penulis mohon maaf apabila ada kekurangan atau kesalahan dalam penulisan skripsi

ini.

Bukit Jimbaran, 3 November 2015

Penulis

vi

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................................i

LEMBAR PERSETUJUAN ...................................................................................... ii

ABSTRAK ................................................................................................................. iii

ABSTRACT ................................................................................................................iv

KATA PENGANTAR ................................................................................................. v

DAFTAR ISI ..............................................................................................................vi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................... viii

DAFTAR TABEL ....................................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN ............................................................................................ 1

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

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2

1.3 Batasan Masal ..................................................................................................... 2

1.4 Tujuan Penelitian................................................................................................. 2

1.5 Manfaat Penelitian............................................................................................... 2

BAB II DASAR TEORI ............................................................................................. 3

2.1 Penelitian – Penelitian Sebelumnya .................................................................... 3

2.2 Minyak Kelapa .................................................................................................... 4

2.3 Pembuatan Minyak Kelapa ................................................................................. 5

2.3.1 Pengolahan Minyak Kelapa Secara Tradisional/Secara ............................... 5

2.3.2 Pengolahan Minyak Kelapa dengan Cara Fermentasi .................................. 6

2.4 Minyak Kelapa Sebagai Bahan Bakar ................................................................. 7

2.5 Kompor Bertekanan ............................................................................................ 8

2.6 Atomisasi (pengabutan) Cairan ......................................................................... 11

2.6.1 Tegangan Permukaan ................................................................................. 12

2.6.2 Viskositas ................................................................................................... 12

2.6.2 Densitas/Massa Jenis .................................................................................. 15

2.7 Spray characteristics ......................................................................................... 16

2.7.1 Spray Tip Penetration ................................................................................ 16

2.7.2 Spray Angle ................................................................................................ 17

2.7.2 Spray Pattern .............................................................................................. 18

2.8 Perpindahan Panas............................................................................................. 19

2.8.1 Perpindahan Panas Konduksi ..................................................................... 19

2.8.2 Perpindahan Panas Konveksi ..................................................................... 20

2.8.2 Perpindahan Panas Radiasi ......................................................................... 21

2.9 Pengukuran Sudut Semburan Nosel .................................................................. 23

BAB III METODE PENELITIAN .......................................................................... 25

3.1 Alat dan Bahan Penelitian ................................................................................. 25

3.1.1 Alat ............................................................................................................. 25

3.1.2 Bahan .......................................................................................................... 26

3.2 Set Up Peralatan ................................................................................................ 26

3.3 Metode Penelitian ............................................................................................. 27

vii

3.3.1 Tahan Persiapan ......................................................................................... 27

3.3.2 Tahap Pengujina ......................................................................................... 28

3.3.3 Variabel Penelitian ..................................................................................... 29

3.5 Diagram Alur Penelitian ................................................................................... 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................. 30

4.1 Data Hasil Pengujian ......................................................................................... 30

4.1.1 Data Sudut Semburan Minyak Kelapa Pada Tekanan 4 Bar ...................... 30

4.1.2 Data Sudut Semburan Minyak Kelapa Pada Tekanan 5 Bar ...................... 31

4.1.3 Data Sudut Semburan Minyak Kelapa Pada Tekanan 6 Bar ...................... 32

4.2 Pembahasan ....................................................................................................... 34

4.2.1 Pengaruh Tekanan Terhadap Sudut Semburan Minyak Kelapa ................. 34

4.2.2 Pengaruh Temperatur Terhadap Sudut Semburan Minyak Kelapa ............ 35

4.2.3 Perbandingan Sudut Semburan Minyak Kelapa dengan Minyak Tanah .... 36

BAB V PENUTUP .................................................................................................... 41

5.1 Kesimpulan........................................................................................................ 41

5.2 Saran .................................................................................................................. 41

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 42

LAMPIRAN .............................................................................................................. 45

PERNYATAAN ....................................................................................................... 47

LEMBAR ASISTENSI .......................................................................................... 48

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Pengaruh Diameter Injektro Terhadap Sudut SemprotError! Bookmark not defined.

Gambar 2.2 Sudut Semprot Pada Berbagai Persentase Volume Minyak Kelapa

Pada bahan bakar disel .................................................................................................. 4

Gambar 2.3 Minyak Kelapa .......................................................................................... 5

Gambar 2.5 Skematik Nosel ....................................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.6 Tiga Tahap Proses Atomisasi .................. Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.7 Pengaruh Viskositas Terhadapa Ukuran DropletError! Bookmark not defined.

Gambar 2.8 Pengaruh Tekanan Terhadap Ukuran DropletError! Bookmark not defined.

Gambar 2.9 Spray Tip Penetration ............................. Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.10 Pengaruh Tekanan dan Diameter Lubang Nosel Terhadap Spray

Angle ........................................................................................................................... 17

Gambar 2.11 Pengaruh Temperatur Terhadap ViskositasError! Bookmark not defined.

Gambar 2.12 Hollow Cone ......................................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.13 Solid Cone ............................................. Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.14 Perpindahan Panas Konduksi ................ Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.15 Perpindahan Panas Konveksi ................ Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.16 Perpindahan Panas Radiasi ................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 2.17 Skema Perpindahan Panas dari Heater ke Pipe lineError! Bookmark not defined.

Gambar 2.18 Skema Tahanan Termal dari Heater ke Pipe lineError! Bookmark not defined.

Gambar 2.19 Skema Perpindahan Panas Pipe Line dan NoselError! Bookmark not defined.

Gambar 2.20 Membuka layer Baru Untuk Memulai SketchError! Bookmark not defined.

Gambar 2.21 Insert Gambar Spray dengan Ikon ImageError! Bookmark not defined.

Gambar 2.22 Cara Pengukuran Sudut Semburan ....... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.1 Minyak Kelapa Murni ............................. Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.2 Set Up Alat Penelitian ............................. Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.3 Pemasangan Thermocouple .................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.4 Capture Spray .......................................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 3.5 Diagram Alir Penelitian .......................... Error! Bookmark not defined.

Gambar 4.1 Sudut Semburan Pada Tekanan 4 bar dengan Temperatur Pemanasan

awal (a) 200°C, (b) 210 °C, (c) 220°C, (d) 230°C, dan (e) 240°C ............................. 31

Gambar 4.2 Sudut Semburan Pada Tekanan 5 bar dengan Temperatur Pemanasan

awal (a) 200°C, (b) 210 °C, (c) 220°C, (d) 230°C, dan (e) 240°C ............................ 32

Gambar 4.3 Sudut Semburan Pada Tekanan 6 bar dengan Temperatur Pemanasan

awal (a) 200°C, (b) 210 °C, (c) 220°C, (d) 230°C, dan (e) 240°C ............................ 33

Gambar 4.4 Grafik Pengaruh Tekanan Terhadap Sudut Semburan ........................... 35

Gambar 4.5 Grafik Pengaruh Temperatur Terhadap Sudut Semburan ...................... 35

Gambar 4.6 Sudut Semburan Minyak Tanah Pada Tekanan 4 bar dengan Temperatur

Pemanasan awal (a) 200°C, (b) 210 °C, (c) 220°C, (d) 230°C, dan (e) 240°C .......... 37

Gambar 4.7 Sudut Semburan Minyak Tanah Pada Tekanan 5 bar dengan Temperatur

Pemanasan awal (a) 200°C, (b) 210 °C, (c) 220°C, (d) 230°C, dan (e) 240°C ......... 38

ix

Gambar 4.8 Sudut Semburan Minyak Tanah Pada Tekanan 6 bar dengan Temperatur

Pemanasan awal (a) 200°C, (b) 210 °C, (c) 220°C, (d) 230°C, dan (e) 240°C ......... 38

Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Sudut Semburan Minyak Kelapa dengan Sudut

Semburan Minyak Tanah ............................................................................................ 39

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Sifat Fisik Bahan Bakar Minyak Kelapa ...................................................... 7

Tabel 2.2 Komposisi Asam Lemak Minyak Kelapa ..................................................... 8

Tabel 2.3 Tegangan Permukaan Minyak .................... Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.4 Viskositas Minyak ...................................... Error! Bookmark not defined.

Tabel 2.5 Densitas Minyak ......................................... Error! Bookmark not defined.

Tabel 3.1 Alat Penelitian ............................................ Error! Bookmark not defined.

Tabel 4.1 Uji Spray Angle Minyak Kelapa ................. Error! Bookmark not defined.

Tabel 4.2 Perbandingan Sudut Semburan Minyak Kelapa dengan Minyak Tanah ..... 39