jtptunimus gdl subkhanc2a 5970 4 babiis n
Post on 02-Jan-2016
27 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
5
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1. Dasar Motor Bakar
Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang
banyak dipakai dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran
menjadi energi mekanik. Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin
kalor yang proses pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu sendiri
sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus sebagai fluida kerjanya.
Mesin yang bekerja dengan cara seperti tersebut disebut mesin pembakaran
dalam. Adapun mesin kalor yang cara memperoleh energi dengan proses
pembakaran di luar disebut mesin pembakaran luar. Sebagai contoh mesin
uap, dimana energi kalor diperoleh dari pembakaran luar, kemudian
dipindahkan ke fluida kerja melalui dinding pemisah.
Keuntungan dari mesin pembakaran dalam dibandingkan dengan
mesin pembakaran luar adalah kontruksinya lebih sederhana, tidak
memerlukan fluida kerja yang banyak dan efesiensi totalnya lebih tinggi.
Sedangkan mesin pembakaran luar keuntungannya adalah bahan bakar yang
digunakan lebih beragam, mulai dari bahan bakar padat sampai bahan-bakar
gas, sehingga mesin pembakaran luar banyak dipakai untuk keluaran daya
yang besar dengan banan bakar murah. Pembangkit tenaga listrik banyak
menggunakan mesin uap. Untuk kendaran transpot mesin uap tidak banyak
dipakai dengan pertimbangan kontruksinya yang besar dan memerlukan
fluida kerja yang banyak.
2.1.1 Sejarah Motor Bakar
Sejarah motor bakar mengalami perkembangan yang
menggembirakan sejak tahun 1864. Pada tahun tersebut Lenoir
mengembangkan mesin pembakaran dalam tanpa proses kompresi.
Campuran bahan bakar dihisap masuk silinder dan dinyalakan
sehingga tekanan naik, selanjutnya gas pembakaran berekspansi yang
mendorong piston, langkah berikutnya gas pembakaran dibuang.
Piston kembali bergerak menghisap campuran bahan bakar udara
6
dengan menggunakan energi yang tersimpan dalam roda gila. Mesin
Lenoir pada tahun 1865 diproduksi sebanyak 500 buah dengan daya
1,5 hp pada putaran 100 rpm.
Mesin berikutnya yang lebih efesien dari mesin Lenoir adalah
Otto langen engine. Mesin ini terdiri dari piston yang tidak
dihubungkan dengan poros engkol, tetapi piston bergerak bebas
secara vertikal pada proses ledakan dan tenaga. Setelah itu, secara
gravitasi piston bergerak turun dan terhubung dengan gigi pinion
diteruskan ke roda gila. Selanjutnya energi yang tersimpan dalam
roda gila digunakan oleh piston untuk energi langkah isap. Pada
langkah isap campuran bahan bakar udara masuk silider untuk
pembakaran.
2.2. Siklus 4 Langkah dan 2 Langkah
2.2.1. Siklus 4 Langkah Motor Bensin
Motor bensin 4 langkah adalah motor bensin diman untuk
melakukan suatu kerja diperlukan 4 langkah gerakan piston dan 2
kali putaran poros engkol. Siklus kerja motor bensin 4 langkah:
a. Langkah Hisap (Suction Stroke)
Pada langkah ini, piston bergerak dari TMA menuju TMB,
katup hisap terbuka sedangkan katup buang tertutup. Akibatnya
tekanan pada kepala silinder akan bertambah.
Gambar 2.1. Langkah Hisap (Jalius Jama, 2008)
7
b. Langkah Kompresi (Compression Stroke)
Setelah melakukan pengisian, piston yang sudah mencapai
TMB kembali lagi bergerak menuju TMA, ini memperkecil
ruangan diatas piston, sehingga campuran udara dan bahan-
bakar menjadi padat, tekanan dan suhunya naik. Tekanannya
naik kira-kira tiga kali lipat. Beberapa derajat sebelum piston
mencapai TMA terjadi letikan bunga api listrik dari busi yang
membakar campuran udara dan bahan-bakar.
Sewaktu piston bergerak keatas, katup hisap tertutup dan
pada waktu yang sama katup buang juga tertutup. Campuran
diruang pembakaran dicompressi sampai TMA, sehingga dengan
demikian mudah dinyalakan dan cepat terbakar.
Gambar 2.2. Langkah Kompresi (Jalius Jama, 2008)
c. Langkah kerja (Explosion/Power Stroke)
Campuran terbakar sangat cepat, proses pembakaran
menyebabkan campuran gas akan mengembang dan memuai,
dan energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran dalam ruang
bakar menimbulkan tekanan ke segala arah dan tekanan
pembakaran mendorong piston kebawah (TMB), selanjutnya
memutar poros engkol melalui connecting rod.
Gambar 2.3. Langkah Kerja (Jalius Jama, 2008)
8
d. Langkah Pembuangan (Exhaust Stroke)
Sebelum piston bergerak kebawah ke (TMB), katup buang
terbuka dan gas sisa pembakaran mengalir keluar. Sewaktu
piston mulai naik dari TMB, piston mendorong gas sisa
pembakaran yang masih tertinggal keluar melalui katup buang
dan saluran buang ke atmosfir. Setelah piston mulai turun dari
TMA katup buang tertutup dan campuran mulai mengalir
kedalam cylinder.
Gambar 2.4. Langkah Pembuangan (Jalius Jama, 2008)
Gambar 2.5. Proses kerja mesin 4 langkah Otto (Basyirun, 2008)
9
2.2.2. Siklus 2 Langakah Motor Bensin
Motor bensin 2 langkah adalah motor bensin diman untuk
melakukan suatu kerja diperlukan 2 langkah gerakan piston dan 1
kali putaran poros engkol. Siklus kerja motor bensin 2 langkah:
a. Langkah Hisap dan Kompresi
Sewaktu piston bergerak keatas menuju TMA ruang
engkol akan membesar dan menjadikan ruang tersebut hampa
(vakum). Lubang pemasukan terbuka. Dengan perbedaan
tekanan ini, maka udara luar dapat mengalir dan bercampur
dengan bahan bakar di karburator yang selanjutnya masuk ke
ruang engkol (disebut langkah isap atau pengisian ruang
engkol).
Disisi lain lubang pemasukan dan lubang buang tertutup
oleh piston, sehingga terjadi proses langkah kompresi disini.
Dengan gerakan piston yang terus ke atas mendesak gas baru
yang sudah masuk sebelumnya, membuat suhu dan tekanan gas
meningkat. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA
busi akan melentikkan bunga api dan mulai membakar campuran
gas tadi (langkah ini disebut langkah kompresi).
Gambar 2.6. Langkah Hisap dan Kompresi (Jalius Jama, 2008)
10
b. Langkah Usaha dan Bauang
Ketika piston mencapai TMA campuran gas segar yang
dikompresikan dinyalakan oleh busi. Gas yang terbakar
mengakibatkan ledakan yang menghasilkan tenaga sehingga
mendorong piston memutar poros engkol melalui connecting rod
sewaktu piston bergerak kebawah menuju TMB (langkah usaha).
Beberapa derajat setelah piston bergerak ke TMB lubang
buang terbuka oleh kepala piston, gas-gas bekas keluar melalui
saluran buang (langkah buang).
Beberapa derajat selanjutnya setelah saluran buang dibuka,
maka saluran bilas (saluran transfer) mulai terbuka oleh tepi
piston. Ketika piston membuka lubang transfer segera langkah
pembuangan telah dimulai. Gas baru yang berada di bawah
piston terdesak, campuran yang dikompresikan tersebut
mengalir melalui saluran bilas menuju puncak ruang bakar
sambil membantu mendorong gas bekas keluar (proses ini
disebut pembilasan).
Gambar 2.7. Langkah Usaha dan Buang (Jalius Jama, 2008)
Gambar 2.8. Proses Kerja Mesin 2 Langkah (Basyirun, 2008)
11
2.2.3. Cara Kerja Mesin 2 Langkah
a. Langkah Pemasukan dan Kompresi
Sewaktu piston bergerak ke atas di dalam crankcase
terjadi kevakuman dan sewaktu piston mulai membuka lubang
pemasukan, campuran bahanbakar dan udara dari karburator
terhisap masuk kedalam crankcase. Disisi lain lubang transfer
dan exhaus port tertutup oleh piston, lalu campuran bahan bakar
dan udara mengalami kompresi di dalam ruang bakar (gerak
piston belum mencapai TDC).
Gambar 2.9. Langkah pemasukan dan kompresi kedua (Basic
Mechanic Training)
b. Usaha (Langkah Usaha) dan Kompresi Pertama
Ketika piston mencapai TMA campuran gas segar yang
dikompresikan dinyalakan oleh busi. Gas yang terbakar
mendorong piston memutar poros engkol melalui connecting
rod. Sewaktu piston bergerak ke bawah, piston menutup lubang
pemasukan dan sewaktu piston bergerak ke bawah terus, piston
mengkompresi campuran di dalam crankcase.
Gambar 2.10. Langkah usaha dan kompresi pertama (Basic
Mechanic Training)
12
c. Langkah Pembuangan dan Kompresi Pertama
Sewaktu piston bergerak kebawah, lalu piston membuka
lubang buang untuk mengalirkan sisa gas keluar dari cylinder.
Disisilain, campuran di dalam crankcase dikompresi (setengah
gerakan piston kebawah).
Gambar 2.11. Langkah pembuangan dan kompresi pertama
(Basic Mechanic Training)
d. Langkah Pembuangan dan Langkah Pembilasan
Ketika piston membuka lubang transfer segera langkah
pembuangan telah dimulai, campuran yang dikompresikan
didalam crankcase mengalir melalui lubang transfer didinding
cylinder dan mengalir ke dalam ruang pembakaran. Campuran
gas segar ini mendorong gas sisa pembakaran keluar dari
cylinder dan padawaktu yang bersamaan ruang pembakaran diisi
dengan campuran gas segar (dalam setengah gerakan).
Gambar 2.12. Langkah pembuangan dan Langkah Pembilasan
(Basic Mechanic Training)
13
2.3. Siklus Motor Bakar
2.3.1 Siklus udara volume konstan
Siklus ideal volume kostan ini adalah siklus untuk mesin otto.
Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus ledakan (
explostion cycle) karena secara teoritis proses pembakaran terjadi
sangat cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan yang tiba-tiba.
Penyalaan untuk proses pembakaran dibantu dengan loncatan bunga
api. Nikolaus August Otto menggunakan siklus ini untuk membuat
mesin sehingga siklus ini sering disebut dengan siklus otto.
Gambar 2.13 Diagram P-v dan T-s siklus Otto (Willard W.
Pulkrabek: 75)
Adapun urutan prosesnya adalah sebagai berikut:
a. Proses 0 – 1 (Langkah Hisap): Menghisap udara pada tekanan
konstan, katup masuk terbuka dan katup buang tertutup.
Campuran bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder
melalui lubang katup masuk.
1PPo = (2.1)
b. Proses 1 – 2 (Kompresi Isentropik): Semua katup tertutup.
Campuran bahan bakar dan udara yang berada didalam silinder
ditekan dan dimampatkan oleh torak yang bergerak dari TMB ke
14
TMA. Akibatnya suhu dan tekanan dalam silinder naik menjadi
P2 dan T2.
111 RTmVP m= (2.2)
cd VVV +=1 (2.3)
( ) 112
1
2
1
1
2 −−
=⇒
= k
k
rTTVV
TT (2.4)
( )kk
rPPVV
PP
122
1
1
2 =⇒
= (2.5)
( )( )k
TTRmW m
−−
=− 112
21 (2.6)
VcVcVdr +
= (2.7)
Dimana:
1P = Tekanan pada titik 1 (kPa)
2P = Tekanan pada titik 2 (kPa)
1T = Temperatur spesifik pada titik 1(K)
2T = Temperatur spesifik pasda titik 2 (K)
1V = Folume pada titik 1 (m3)
2V = Folume pada titik 2 (m3)
21−W = Kerja pada siklus 1 – 2 (kJ)
mm = Massa campuran gas di dalam silinder (kg)
r = Rasio kompresi
k = vp cc / = Rasio kalor spesifik
c. Proses 2 – 3 : Proses penambahan kalor pada volume konstan.
( )2332 TTCmQmQQ vmcHVfin −===− η (2.8)
=
2
3
2
3
TT
PP
(2.9)
32 VV = (2.10)
15
maksTT =3 dan maksPP =3 (2.11)
Dimana:
vC = Panas jenis gas pada volume konstan (kJ/kg-K)
3P = Tekanan pada titik 3 (kPa)
HVQ = Heating value (kJ/kg)
inQ = Kalor yang masuk (kJ)
3T = Temperatur pada titik 3 (K)
cη = Efisiensi pembakaran
d. Proses 3 – 4 : Ekspansi Isentropic. kk
rVV
PP
=
=
1
4
3
3
4 (2.12)
11
4
3
3
4 1 −−
=
=
kk
rVV
TT (2.13)
Kerja ekspansi dari titik 3 ke titik 4 dari siklus Otto juga
merupakan proses Isentropic, persamaanya sebagai berikut:
( )( )k
TTmRW−−
=− 134
43 (2.14)
Dimana:
4P = Tekanan pada titik 4 (kPa)
3T = Temperatur pada titik 3 (K)
4T = Temperatur pada titik 4 (K)
43−W = Kerja (kJ)
3V = Volume pada titik 3 (m3)
4V = Volume pada titik 4 (m3)
e. Proses 4 – 1 : Proses pembuangan kalor pada volume konstan.
( )4114 TTCmQQ vmout −==− (2.15)
11
3
4
4
3 −
−
=
= k
k
rVV
TT (2.16)
16
4321 −− += WWWnett (2.17)
14 VV = (2.18)
in
nettth Q
W=η (2.19)
Dimana:
outQ = Kalor yang dibuang (kJ)
4T = Temperatur pada titik 4 (K)
nettW = Kerja netto (kJ)
thη = Efisiensi termal
2.3.2 Siklus aktual
Gambar 2.14. Siklus aktual otto (Basyirun, 2008)
Pada Gambar 2.14 diatas adalah siklus aktual dari mesin otto.
Fluida kerjanya adalah campuran bahan bakar udara, jadi ada proses
pembakaran untuk sumber panas. Pada langkah hisap, tekanannya
lebih rendah dibandingkan dengan langkah buang. Proses
pembakaran dimulai dari penyalaan busi (ignition) sampai akhir
pembakaran. Proses kompresi dan ekspasi tidak adiabatis, karena
terdapat kerugian panas yang keluar ruang bakar.
17
2.4. Tekanan Efektif Rata-rata (mep)
Selama siklus berlangsung, tempertur dan tekananya selalu berubah-
ubah. Oleh karena itu sebaiknya dicari harga tekanan tertentu (konstan)
yang apa baila mendorong torak sepanjang langkahnya dapat menghasilkan
kerja persiklus yang sama dengan siklus yang di analisis.
d
nett
VWmep = (2.20)
Dimana:
mep = Tekanan efektif rata-rata (kPa)
dV = Volume langkah torak (m3)
nettW = Kerja netto dalam satu siklus (kJ)
2.5. Prestasi Mesin
2.5.1. Volume langkah dan volume ruang bakar
Volume langkah adalah volume ketika torak bergerak dari
TMA ke TMB disebut juga volume displacement dari mesin. Volume
mesin satu silinder dihitung dengan rumus
LDVd 4
2π= (2.21)
Volume langkah dengan N jumlah silider adalah
LxNDVd 4
2π=
(2.22)
Volume ruang bakar atau clearance volume adalah Vc
Dimana VcgVcshVc += (2.23)
Vcgadalah volume yang disebabkan ketebalan gasket
4
.. 2 LgDVcg π=
Lg = panjang gasket
Vcsh adalah volume ruang bakar dari silinder head.
VcgVlVcsh +=
7
18
2.5.2. Perbandingan kompresi ( compression ratio)
Perbandingan kompresi (r) adalah mencirikan seberapa banyak
campuran bahan-bakar dan udara yang masuk silinder pada langkah
hisap, dan yang dimampatkan pada langkah kompresi.
Perbandingannya adalah antara volume langkah dan ruang
bakar (Vd
+Vc) yaitu pada posisi piston di TMB, dengan volume
ruang bakar (Vc) yaitu pada posisi piston di TMA, dapat dirumuskan
dengan persamaan ;
TMA dipiston posisi padasilinder volumeTMB dipiston posisi padasilinder volume
=r
c
cd
VVVr +
=
(2.24)
Dari rumus efisiensi termal dapat dilihat bahwa dengan
menaikan rasio kompresi akan menaikan efisiensi, dengan kata lain
tekanan pembakaran bertambah dan mesin akan menghasilkan daya
berguna yang lebih besar. Akan tetapi, kenaikan tekanan pembakaran
didalam silinder dibarengi dengan kenaikan temperatur pembakaran
dan ini menyebabkan pembakaran awal, peristiwa ini disebut dengan
knoking yang meyebabkan daya mesin turun.
Pada mesin diesel rasio kompresi lebih tinggi dibanding dengan
mesin bensin. Rasio kompresi semakin tinggi pada mesin diesel
dibarengi dengan kenaikan efisiensi. Kenaikan rasio kompresii akan
menaikan tekanan pembakaran, kondisi ini akan memerlukan material
yang kuat sehingga bisa menahan tekanan dengan temperatur tinggi.
Material yang mempuyai kualitas tinggi harus dibuat dengan
teknologi tinggi dan harganya mahal, sehingga secara keseluruhan
menjadi tidak efektif.
2.5.3. Tekanan kompresi
1. Tekanan diakhir langkah hisap (Pa)
Tekanan udara diakhir langkah isap untuk motor 2 langkah berkisar
antara (0,85 – 0,92) x PO atm). Diambil Pa = 0,85 atm.
19
Dimana PO = 1 atm = 1,033 kg/cm2
Maka: Pa = 0,92 x Po (2.25)
2. Tekanan ahir kompresi (Pc)
Adalah tekanan campuran bahan bakar di dalam silinder pada
akhir langkah kompresi.
∑=1. nPaPc (2.26)
122
111 .. nn VPVP = (2.27)
2.5.4. Kecepatan piston rata-rata
Piston atau torak bergerak bolak balik ( reciprocating) didalam
silinder dari TMA ke TMB dan dari TMB ke TMA. Kecepatan
pergerakan piston dapat dihitung dengan mengambil harga rata
ratanya yaitu
xLxnUp 2= (2.28)
Dengan Up = adalah kecepatan piston rata-rata (m/s)
n = putaran mesin rotasi per waktu (rpm)
L = panjang langkah atau stroke
2.6. Efisiensi Mesin
setiap proses memerlukan energi, menghasilkan kerja untuk
melakukan proses, kemudian ada energi yang harus dibuang. Seperi
manusia yang harus makan untuk melakukan aktifitas kerja, selanjutnya
secara alamiah harus ada yang dibuang. Apabila proses ini tidak berjalan
semestinya, manusia dinyatakan dalam keadaan sakit dan tidak bisa
melakukan kerja. Dalam kondisi ini seandainya manusia adalah mesin maka
manusia dalam keadaan rusak.
Konsep efisiensi menjelaskan bahwa perbandingan antar energi
berguna dengan energi yang masuk secara alamiah tidak pernah mencapai
100%.
20
2.6.1. Temperatur awal kompresi (Ta)
Adalah temperatur campuran bahan bakar yang berada di
dalam silinder pada saat piston mulai melakukan langkah
kompresi. (Petrovsky, 1968:29)
Ta = r
rrwo TtTγγ
++∆+
1).(
(2.29)
Dimana :
To = Temperatur udara luar (oK)
wt∆ = Kenaikan temperature dalam silinder akibat panas dari
luar (oK)
ry = Koefisien gas bekas
rT = Temperatur gas bekas (oK)
2.6.2. Temperatur kompresi (Tc)
Adalah temperatur campuran bahan bakar sebelum
pembakaran (pada akhir langkah kompresi).(Kovach,1977:34)
∑ −=
11. nTaTc (2.30)
Dimana :
Ta = Temperatur awal kompresi (oK)
∑ = Perbandingan kompresi.
n1 = Koefisien politropik.
Standarisasi Tc untuk motor bensin berkisar antara 550-750oK
2.6.3. Perbandingan tekanan dalam silinder selama pembakaran (λ)
Adalah rasio yang menunjukkan perbandingan tekanan
maksimum pada pembakaran campuran bahan bakar dengan
tekanan pada awal pembakaran.(Petrovsky,1968:31)
c
z
PP
=λ
(2.31)
Dimana:
Pz = Tekanan akhir pembakaran (atm)
21
Pc = Tekanan akhir kompresi (atm)
2.6.4. Nilai pembakaran bahan bakar (Qb)
Adalah jumlah panas yang mampu dihasilkan dalam
pembakaran 1 kg bahan bakar. (Petrovsky,1968:43)
Bensin memiliki komposisi sebagai berikut :
C = Berat karbon = 86%
H = Berat hidrogen = 13%
O = 1%
Menurut persamaan dulog dengan komposisi demikian bensin
tersebut mempunyai nilai pembakaran (Qb) sebesar :
Qb = 81 . C + 200 . ( H – O / 8 ) (2.32)
Bensin mempunyai nilai pembakaran 9.500 – 10.500 Kcal/kg.
2.6.5. Kebutuhan udara teoritis (LO)
Adalah kebutuhan udara yang diperlukan membakar bahan
bakar sesuai perhitungan. (Petrovsky,1968:32)
−+=
32412.
21,01 OHCLo
(2.33)
Dimana:
C = Kandungan Karbon
H = Kandungan Hidrogen
O = Kandungan Oksigen
2.6.6. Koefisien kimia perubahan molekul selama pembakaran (µo)
Adalah koefisien yang menunjukan perubahan molekul
yang terjadi selama proses pembakaran bahan bakar.
(Petrovsky,1968:40)
LoMgo.α
µ =
(2.34)
Mg = Jumlah molekul yang terbakar (mol)
Lo = Kebutuhan udara teoritis (mol)
22
α = Kofisien kelebihan udara.
2.6.7. Koefisien perubahan molekul setelah proses pembakaran (µ)
Adalah menunjukkan perubahan molekul sebelum dan setelah
pembakaran. (Kovach,1977:22)
rro
γγµ
µ++
=1
(2.35)
Dimana:
µo = Koefisien kimia molekul selama pembakaran.
γr = Koefisien gas bekas.
2.6.8. Temperatur akhir pembakaran (Tz)
Adalah temperatur gas hasil pembakaran campuran bahan
bakar untuk motor bensin yang memiliki siklus volume tetap.
(Kovach, 1977 : 47)
( )[ ] cgascvo
bz TMrL
Q 985,1)1(.
. Tz . ).(Mμ gascpo +++
=γδ
δ
(2.36)
Dimana:
µo = Koefisien kimia perubahan molekul selama
pembakaran.
(Mcp)gas = Kapasitas panas dari gas pada tekanan tetap.
(Mcv)gas = Kapasitas udara panas pada volume tetap.
Qb = Nilai pembakaran bahan bakar (Kcal/kg).
2.6.9. Perbandingan ekspansi (ρ)
Rasio yang menunjukkan perubahan yang terjadi pada gas
hasil pembakaran campuran bahan bakar pada awal langkah
ekspensi. (Petrovsky, 1968:50)
c
z
TT..
λµ
ρ =
(2.37)
Dimana:
µ = Koefisien perubahan molekul setelah proses pembakaran.
23
Tz = Temperature akhir pembakaran (oK).
λ = Perbandingan tekana dalam silinder selama pembakaran.
Tc = Temperatur Kompresi (oK)
2.6.10. Perbandingan ekspansi selanjutnya (δ)
Adalah ratio yang menunjukkan perubahan pada gas hasil
pembakaran selama langkah ekspansi. (Kovack,1977:46)
ρδ Σ=
(2.38)
Dimana:
∑ = Perbandingan kompresi.
ρ = Perbandingan ekspensi.
2.6.11. Tekanan akhir ekspansi (Pb)
Adalah tekanan saat piston terdorong kebawah di dalam
silinder pada akhir langkah ekspensi. (Kovach, 1977:49)
1nzPPb
δ=
(2.39)
Dimana:
Pz = Tekanan akhir pembakaran (atm).
δ = Perbandingan ekspensi selanjutnya.
n1 = Koefisien politropik.
2.6.12. Tekanan indikator rata – rata teoritis (Pit)
Besar rata-rata tekanan yang dihasilkan oleh pembakaran
campuran bahan bakar dan bekerja pada piston sesuai perhitungan.
(Petrovsky, 1968:55)
Σ−
−−
−
−+−
−Σ= −− 1111
111
1111
.)1(1 nn
cit nn
PPδ
ρλρλ (2.40)
Dimana:
Pc = Tekanan akhir kompresi (atm).
∑ = Perbandingan kompresi.
24
λ = Perbandingan tekanan dalam silinder selama pembakaran.
ρ = Perbandingan ekspensi.
δ = Perbandingan ekspensi selanjutnya.
n1 = Koefisien politropik.
2.6.13. Tekanan indikator rata – rata (Pi)
Adalah besarnya rata – rata tekanan yang dihasilkan dari
pembakaran campuran bahan bakar. (Petrovsky, 1968:55)
iti PQP .= (2.41)
Dimana:
Q = Faktor koreksi.
Pit = Tekana indikator rata-rata teoritis (Kg/cm2).
2.6.14. Efisiensi Pengisian (ηch)
Adalah rasio yang menunjukkan kemampuan silinder dalam
menghisap campuran bahan bakar. (Petrovsky, 1968:61)
ηch= roo
oa
TrtwTPTP
)()1( γ+∆+−ΣΣ
(2.42)
Dimana:
Pa = Tekanan campuran bahan bakar pada silinder pada akhir
langkah hisap (atm).
To = Temperatur udara luar (oK)
tw∆ = Kenaikan temperatur di dalam silinder akibat panas dari luar
(oK).
rγ = Koefisien gas bekas.
rT = Temperatur gas bekas (oK).
2.6.15. Pemakaian bahan bakar Indokator (F1)
Adalah jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk
menghasilkan tekanan indikator (Kovach,1977:67)
ooi
o
TLPP
....318,4.F ch
1 αη
=
(2.43)
25
Dimana :
chη = Efisiensi Pengisian.
Po = Tekanan udara luar (atm).
Pi = Tekanan indikator rata-rata (Kg/cm2).
α = Koefisien kelebihan udara.
oL = Kebutuhan udara teoritis (mol).
oT = Temperatur udara luar (oK).
2.6.16. Daya indikator (Ni)
Adalah besar rata-rata daya yang dihasilkan oleh mesin
yang bersifat teoritis. (Kovach, 1977:61)
1007560
...41
. aN2
i ..
L.n.zD.Pi π=
(2.44)
Dimana:
a = Jumlah proses kerja mesin (langkah kerja): - 2 tak = 1
- 4 tak = 2
iP = Tekanan indikator rata-rata (Kg/cm2)
Ni = Daya indikator (HP)
L = Panjang langkah torak (Cm).
n = Putaran (menit).
z = Jumlah silinder.
2.6.17. Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan (Fh)
Adalah jumlah konsumsi bahan bakar yang dibutuhkan
untuk menghasilkan kerja efektif.
ih NFF .1=
(2.45)
Dimana:
F1 = Pemakaian bahan bakar indicator.
Ni = Daya indiKator (HP).
26
2.6.18. Pemakaian bahan bakar efektif (Fe)
Adalah jumlah konsumsi bahan bakar yang dibutuhkan
untuk menghasilkan kerja efektif. (Kovach, 1977:67)
i
he N
FF =
(2.46)
Dimana:
hF = Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan (liter / jam)
iN = Daya indikator (HP)
2.6.19. Daya efektif ( Ne)
Adalah besar rata-rata daya yang dihasilkan oleh mesin.
(Ibid:61).
mNiNe η×= (2.47)
Dimana:
Ni = Daya indikator (HP)
Ne = Daya efektif (HP)
mη = Efisiensi mekanis.
2.6.20. Efisiensi termal ( thη )
Efisiensi termal suatu mesin didefinisikan sebagai energi
keluar dengan energi kimia yang masuk yang di hisap ke dalam
ruang bakar. Efisiensi termal menurut definisinya merupakan
parameter untuk mengukur bahan bakar.
in
nettth Q
W=η
(2.48)
2.6.21. Efisiensi mekanis ( mη )
Perbandingan antara daya indikator dengan daya efektif
(Basyirun, 2008:26)
i
em N
N=η
(2.49)
27
Dimana:
Ne = Daya efektif (HP)
Ni = Daya indikator (HP)
mη = Efisiensi mekanis (bukan dalam persen)
2.6.22. Efisiensi volumetrik ( vη )
da
av Vp
m x
=η
(2.50)
Dimana:
ap = Massa jenis udara (kg/m3)
Gambar 2.15. Grafik efisiensi terhadap rasio kompresi mesin otto
(Rahmat Doni Widodo, 2008:19)
Dapat dilihat dari Gambar 2.15, bahwa efisiensi siklus otto akan naik
apabila kita menaikan rasio kompresinya yaitu dari 6 – 12 HP (Rahmat
Doni Widodo, 2008:19). Kenaikan rasio kompresi mesin otto dibatasi oleh
peritiwa kenoking, yaitu suara berisik karena terjadi ledakan dari
pembakaran spontan dari mesin otto. Karena knoking daya menjadi turun
sehingga efisiensi pun menurun.
28
2.7. Perhitungan Rasio Pada Setiap Gigi Transmisi
Reduction ratio Rm :
digerakan yang gigijumlah Perkalian pengerak gigijumlah Perkalian
=Rm
(2.51)
2.8. Gasket
Gasket merupakan salah satu consumable material yang sangat
penting dalam sebuah pabrik kimia. Karbon itu sendiri berfungsi mencegah
kebocoran dan menambah daya lekat pada gasket. Gasket dapat
didefinisikan sebagai bahan atau material yang dipasang diantara dua
permukaan benda, di mana di dalamnya terdapat fluida bertekanan, untuk
mencegah terjadinya kebocoran.
Jenis-jenis material gasket yang digunakan dalam industri kimia
berbeda-beda, disesuaikan dengan kondisi operasi (tekanan, temperatur) dan
karakteristik bahan kimia yang kontak dengan gasket.
Material yang umum digunakan sebagai bahan pembuat gasket
adalah:
1. Rubber Gaskets
Banyak sekali jenis gasket yang menggunakan bahan rubber sheet
atau lembaran karet, seperti neoprene, nitrile, fluorocarbon, red rubber,
aflas dan silicone.
2. Viton Gaskets
Viton gasket banyak digunakan untuk sistem di mana terdapat
bahan kimia yang bersifat asam atau basa, hidrokarbon dan minyak,
baik nabati maupun hewani.
3. PTFE Material
Gasket PTFE atau Teflon gasket merupakan gasket yang paling
banyak dikenal, karena bersifat multi fungsi. Teflon memiliki ketahanan
yang baik terhadap berbagai bahan kimia, termasuk hidrogen peroksida.
4. Graphite Gaskets
29
Graphite fleksibel tahan terhadap panas. Selain itu, gasket jenis ini
juga tahan pada kondisi sangat asam dan basa.
5. EPDM Material
Gasket dengan material EPDM tahan terhadap ozon, sinar UV,
minyak alami dan berbagai jenis bahan kimia.
Gasket harus terbuat dari bahan yang tahan panas serta tekanan,
Biasanya gasket kepala silinder terbuat dari campuran karbon dan
lempengan baja (carbon cald sheet steel).
top related