Analisa Energi dan Eksergi Unjuk Kerja Mesin Diesel Dual Fuel Biodiesel (B30)-Syngas Hasil Gasifikasi Pelet Kayu dengan Perubahan Air Fuel Ratio dan Beban Daya

Hendro, Hendro (2021) Analisa Energi dan Eksergi Unjuk Kerja Mesin Diesel Dual Fuel Biodiesel (B30)-Syngas Hasil Gasifikasi Pelet Kayu dengan Perubahan Air Fuel Ratio dan Beban Daya. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000129-Undegraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Ketergantungan manusia akan penggunaan energi fosil sebagai sumber energi pembangkit listrik dapat direduksi dengan penggunaan syngas hasil gasifikasi biomassa. Syngas ini akan digunakan sebagai bahan bakar kedua pada mesin diesel dual fuel untuk menggerakkan generator listrik. Pada mesin diesel dual fuel sering terdapat permasalahan dimana terjadi penurunan efisiensi termal, yang diakibatkan oleh rendahnya air fuel ratio (AFR), hal ini menyebabkan campuran pada ruang bakar menjadi campuran kaya, sehingga bahan bakar tidak dapat terbakar secara menyeluruh. Untuk mengetahui unjuk kerja mesin diesel dual fuel biasanya menggunakan prinsip kesetimbangan energi yang hanya menunjukkan kuantitas dari proses konversi energi. Terdapat suatu metode yaitu analisa eksergi, yang dapat memperlihatkan kualitas dari proses pengkonversian serta dapat memperlihatkan diagram alir energi dari proses tersebut yang tidak dapat diketahui jika menggunakan analisa kesetimbangan energi. Sehingga penelitian ini akan menggunakan dua analisa tersebut dalam mengetahui unjuk kerja mesin diesel dual fuel biodiesel (B30)-syngas hasil gasifikasi pelet kayu. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan AFR terhadap unjuk kerja mesin diesel dual fuel berdasarkan prinsip energi dan eksergi, serta bertujuan untuk mengetahui jumlah penghematan konsumsi bahan bakar biodiesel terhadap penambahan syngas sebagai bahan bakar kedua.
Penelitian ini dilakukan secara eksperimen untuk mendapatkan parameter unjuk kerja mesin diesel dual fuel yang akan digunakan sebagai parameter dalam melakukan perhitungan analisa energi dan eksergi. Percobaan ini menggunakan mesin diesel generator set yang dihubungkan dengan pembebanan lampu yang diatur dengan daya keluaran 500W-3000W dan kenaikan interval setiap 500W. Variasi yang dilakukan adalah dengan melakukan perubahan air fuel ratio (AFR) serta melakukan penambahan mass flowrate udara yang akan memasuki ruang bakar menggunakan blower. Terdapat 5 jenis variasi AFR yang diatur oleh dimmer sesuai dengan kapasitas blower. Nilai AFR yang digunakan adalah 10, 15, 20, 22, dan 25. Penggunaan prinsip eksergi dapat memperlihatkan kualitas dan kehilangan energi yang berlangsung dalam suatu proses pengkonversian.
Penelitian ini diperoleh hasil bahwa variasi AFR 15 memberikan hasil yang optimum terhadap unjuk kerja mesin diesel dual fuel. Terdapat penurunan laju konsumsi bahan bakar biodiesel (B30) yang cukup signifikan yaitu 0,0001236 kg/s (0,1236 gram/s), dibandingkan dengan sistem single fuel yaitu sebesar 0,000287 kg/s (0,287 gram/s). Untuk efisiensi thermal sistem single fuel masih berada diatas sistem dual fuel. Namun efisiensi thermal pada variasi AFR 15 masih berada diatas variasi AFR lainnya dan memiliki nilai rata-rata sebesar 20%. Efisiensi eksergi sistem dual fuel masih berada dibawah sistem single fuel yang dikarenakan penambahan syngas membuat kinerja mesin diesel kurang optimal. Eksergi input yang masuk ke mesin diesel menjadi lebih besar sedangkan daya yang dihasilkan cenderung sama, baik untuk sistem dual fuel maupun single duel. Penghematan konsumsi biodiesel terbaik berada pada variasi AFR 15 dengan rata-rata jumlah biodiesel tersubstitusi atau jumlah penghematan sebesar 58%.
=====================================================================================================
Human dependence on using fossil fuel as the source of energy for generating electricity can be reduced by using syngas from biomass gasification. This syngas will be used as the second fuel for the dual fuel diesel engine to drive the electric generators. Dual fuel diesel engines have some problems. One of these problems is decreasing its thermal efficiency, which is caused by a low air fuel ratio (AFR), causes the mixture in the combustion chamber to become a rich mixture, so the fuel cannot burn completely. To find out the performance of a dual fuel diesel engine, people use the principle of energy balance which only shows the quantity of the energy conversion process. Meanwhile, there is another method called exergy analysis, which can show the quality of the conversion process and show the energy flow diagram of the process which cannot be known if using energy equilibrium analysis. So, this research will use these two analyzes in knowing the performance of the dual fuel biodiesel (B30)-syngas diesel engine from wood pellet gasification. This research’s aims are to determine the effect of the addition of AFR on the performance of dual fuel diesel engines based on the principle of energy and exergy, and to determine the amount of biodiesel fuel consumption savings on the addition of syngas as the second fuel.
This research will be conducted experimentally to obtain the data and determining the parameters of performance in dual fuel diesel engine. These data will be used as the parameters in calculating using energy and exergy analysis. The experiment is using a diesel engine generator set, which is connected to a regulated lamp load with an output power of 500W-3000W and an increase in the interval every 500W. The variation of the air fuel ratio (AFR) is done by increasing the air mass flowrate that enters to the combustion chamber using a blower. There are 5 types of AFR variations that are set by the dimmer according to the capacity of the blower itself. The values of AFR are used 10, 15, 20, 22, and 25. The exergy principle can show the quality and energy loss that takes place in a conversion process
From this study we found that the variation of AFR 15 provides optimal results on the performance of a dual fuel diesel engine. There's a significant decrease in biodiesel (B30) fuel consumption rate of 0.0001236 kg/s (0.1236 gram/s), compared to a single fuel system which is around 0.000287 kg/s (0.287 gram/s). The efficiency of the single fuel thermal system is still above of the dual fuel system. However, the efficiency of AFR 15 is still above other variations of AFR and has an average thermal efficiency value of 20%. The efficiency of the dual fuel exergy system is still below of the single fuel system. It's because the addition of syngas make the performances of the diesel engine less than optimal. The best biodiesel fuel consumption savings are in the AFR 15 variation with an average amount of substituted biodiesel or a total savings of 58%.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	mesin diesel dual fuel, syngas, air fuel ratio, mass flowrate, energi, eksergi, dual fuel diesel engine, energy, exergy
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ785 Internal combustion engines. Spark ignition T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting.
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Hendro Hendro
Date Deposited:	02 Sep 2021 01:53
Last Modified:	02 Sep 2021 01:53
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/91273

Actions (login required)

View Item