bab i pendahuluan -...

39
PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 1 LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Praktikum merupakan salah satu komponen yang penting dalam proses belajar mengajar di perguruan tinggi. Tujuan kegiatan praktikum terutama untuk memberikan pemahaman yang lebih mendalam kepada para mahasiswa terhadap teori yang telah diberikan dalam proses perkuliahan dikelas. Bentuknya biasanya berupa kegiatan di laboratorium dimana para mahasiswa melakukan percobaan untuk mempraktekkan suatu teori atau karakteristik tertentu dari materi kuliah yang telah diberikan. Tujuan kegiatan praktikum berbeda dengan tujuan kegiatan penelitian. Walaupun keduanya sama-sama dilaksanakan di laboratorium. Praktikum bertujuan untuk menerapkan teori yang sudah ada dengan tujuan membantu proses belajar mengajar. Sedangkan penelitian bertujuan untuk mendapatkan teori baru dalam rangka pengembangan ilmu pengetahuan. Dalam program pendidikan perguruan tinggi jenjang akademik dalam rangka mendidik calon sarjana yang menguasai ilmu pengetahuan yang sudah ada serta mampu mengembangkan ilmu pengetahuan. Praktikum mempunyai peranan penting, terutama untuk membantu memahami teori, proses atau karakteristik dari berbagai fenomena dan hasil rekayasa dalam bentuk rekayasa yang komplek sehingga sulit dipahami apabila hanya diterangkan melalui proses perkuliahan di kelas. Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja. Motor bakar dikategorikan menjadi dua yaitu Internal Combustion Engine dan External Combustion Engine. Motor bakar yang digunakan sampai sekarang adalah jenis motor bakar Internal Combustion Engine yaitu motor bakar torak (reciprocating engine) dan mempunyai dua jenis, yaitu motor bensin (spark ignition engine) dan motor diesel (compression ignition engine).

Upload: donguyet

Post on 21-Mar-2019

228 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

Page 1: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 1

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Praktikum merupakan salah satu komponen yang penting dalam proses belajar

mengajar di perguruan tinggi. Tujuan kegiatan praktikum terutama untuk

memberikan pemahaman yang lebih mendalam kepada para mahasiswa terhadap

teori yang telah diberikan dalam proses perkuliahan dikelas. Bentuknya biasanya

berupa kegiatan di laboratorium dimana para mahasiswa melakukan percobaan

untuk mempraktekkan suatu teori atau karakteristik tertentu dari materi kuliah yang

telah diberikan.

Tujuan kegiatan praktikum berbeda dengan tujuan kegiatan penelitian.

Walaupun keduanya sama-sama dilaksanakan di laboratorium. Praktikum bertujuan

untuk menerapkan teori yang sudah ada dengan tujuan membantu proses belajar

mengajar. Sedangkan penelitian bertujuan untuk mendapatkan teori baru dalam

rangka pengembangan ilmu pengetahuan. Dalam program pendidikan perguruan

tinggi jenjang akademik dalam rangka mendidik calon sarjana yang menguasai ilmu

pengetahuan yang sudah ada serta mampu mengembangkan ilmu pengetahuan.

Praktikum mempunyai peranan penting, terutama untuk membantu memahami

teori, proses atau karakteristik dari berbagai fenomena dan hasil rekayasa dalam

bentuk rekayasa yang komplek sehingga sulit dipahami apabila hanya diterangkan

melalui proses perkuliahan di kelas.

Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah

energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja. Motor bakar

dikategorikan menjadi dua yaitu Internal Combustion Engine dan External

Combustion Engine. Motor bakar yang digunakan sampai sekarang adalah jenis

motor bakar Internal Combustion Engine yaitu motor bakar torak (reciprocating

engine) dan mempunyai dua jenis, yaitu motor bensin (spark ignition engine) dan

motor diesel (compression ignition engine).

Page 2: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

2 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

1.2 Tujuan Praktikum

Adapun tujuan dari praktikum motor bakar adalah :

1. Mendapatkan berbagai karakteristik kinerja (performance characteristic) dari

motor bakar melalui kegiatan pengujian di laboratorium motor bakar yang

dilakukan oleh mahasiswa yaitu :

a. Karakteristik kinerja antara konsumsi bahan bakar (FC) terhadap putaran.

b. Karakteristik kinerja antara keseimbangan panas terhadap putaran.

c. Karakteristik kinerja antara kandungan CO, CO2, O2, dan N2 dalam gas

buang terhadap putaran.

d. Karakteristik kinerja antara daya indikatif (Ni), daya efektif (Ne), dan daya

mekanik (Nm) terhadap putaran.

e. Karakteristik kinerja antara torsi terhadap putaran.

f. Karakteristik kinerja antara Mean Effective Pressure (MEP) terhadap

putaran

g. Karakteristik kinerja antara Specific Fuel Consumption (SFC) terhadap

putaran

h. Karakteristik kinerja antara efisiensi indikatif (ηi), efisiensi efektif (ηe),

efisiensi volumetrik (ηv) terhadap putaran

2. Evaluasi data karakteristik kinerja tersebut dengan membandingkannya dengan

karakteristik kinerja yang bersesuaian yang ada dalam buku referensi.

3. Menggambarkan diagram Sankey, yaitu diagram yang menggambarkan

keseimbangan panas yang terjadi pada proses pembakaran pada motor bakar.

4. Mengetahui pembakaran sempurna atau tidak yang ditunjukkan dengan emisi

gas buang berupa karbon monoksida.

Page 3: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 3

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Motor Bakar

Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang mengubah

energi kimia menjadi energi mekanik berupa kerja (rotasi). Pada dasarnya mesin

kalor (Heat Engine) dikategorikan menjadi dua (2), yaitu:

a. External Combustion Engine

Yaitu mesin yang menghasilkan daya dengan menggunakan peralatan lain

untuk menghasilkan media yang dapat digunakan untuk menimbulkan daya

seperti turbin uap, dimana uap yang digunakan untuk menghasilkan daya

berasal dari proses lain yang terjadi di boiler, di boiler tersebut air dipanaskan

sehingga menghasilkan uap (superheated steam) dan kemudian uap ini dikirim

ke turbin uap untuk menghasilkan daya.

b. Internal Combustion Engine

Merupakan mesin yang mendapatkan daya dari proses pembakarannya

yang terjadi dalam mesin itu sendiri, hasil pembakaran bahan bakar dan udara

digunakan langsung untuk menimbulkan daya. Contohnya mesin yang

menggunakan piston seperti gasoline engine, diesel engine, dan mesin dengan

turbin penggerak (turbin gas).

2.1.1 Prinsip Motor Bakar Torak

Motor bakar yang sampai sekarang digunakan adalah jenis motor bakar torak.

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat torak

yang bergerak translasi bolak balik. Di dalam silinder itulah terjadi pembakaran

antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang dihasilkan

oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros

engkol oleh batang penghubung (batang penggerak). Gerak translasi torak tadi

mengakibatkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya. Berdasarkan

langkah kerjanya, motor bakar torak dibedakan menjadi 2, yaitu motor bakar 4

langkah dan motor bakar 2 langkah.

Page 4: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

4 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

A. Motor Bakar 4 Langkah

Pada motor bakar 4 langkah, setiap 1 siklus kerja memerlukan 4 kali

langkah torak atau 2 kali putaran poros engkol, yaitu:

a. Langkah Isap (Suction Stroke)

Torak bergerak dari posisi TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati

bawah), dengan KI (katup isap) terbuka dan KB (katup buang) tertutup.

Karena gerakan torak tersebut maka campuran udara dengan bahan bakar

pada motor bensin atau udara saja pada motor diesel akan terhisap masuk

ke dalam ruang bakar.

b. Langkah Kompresi (Compression Stroke)

Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB

tertutup.Sehingga terjadi proses kompresi yang mengakibatkan tekanan

dan temperatur di silinder naik.

c. Langkah Ekspansi (Expansion Stroke)

Sebelum posisi torak mencapai TMA pada langkah kompresi, pada

motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar

disemprotkan ke dalam ruang bakar sehingga terjadi proses pembakaran.

Akibatnya tekanan dan temperatur di ruang bakar naik lebih tinggi.

Sehingga torak mampu melakukan langkah kerja atau langkah ekspansi.

Langkah kerja dimulai dari posisi torak pada TMA dan berakhir pada

posisi TMB saat KB mulai terbuka pada langkah buang. Langkah ekspansi

pada proses ini sering disebut dengan power stroke atau langkah kerja.

d. Langkah Buang

Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI tertutup dan KB

terbuka. Sehingga gas hasil pembakaran terbuang ke atmosfer. Skema

masing masing langkah gerakan torak di dalam silinder motor bakar 4

langkah tersebut ditunjukkan dalam gambar 2.1.

Page 5: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 5

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

Gambar 2.1 Skema Langkah Kerja Motor Bakar 4 Langkah

Sumber: Britannica (2013)

B. Motor Bakar 2 Langkah

Pada motor bakar 2 langkah, setiap 1 siklus kerja memerlukan 2 kali

langkah torak atau 1 kali putaran poros engkol. Motor bakar 2 langkah juga

tidak memiliki katup isap (KI) dan katup buang (KB) dan digantikan oleh

lubang isap dan lubang buang. Secara teoritis, pada berat dan displacement

yang sama, motor bakar 2 langkah menghasilkan daya 2 kali lipat dari daya

motor bakar 4 langkah, tetapi pada kenyataannya tidak demikian karena

efisiensinya lebih rendah akibat pembuangan gas buang yang tidak komplit dan

pembuangan sebagian bahan bakar bersama gas buang akibat penggunaan

sistem lubang. Tetapi melihat konstruksinya yang lebih simpel dan murah serta

memiliki rasio daya-berat dan daya-volume yang tinggi maka motor bakar 2

langkah cocok untuk sepeda motor dan alat-alat pemotong.

Gambar 2.2 Skema Langkah Kerja Motor Bakar 2 Langkah

Sumber : Beamerguide (2010)

Page 6: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

6 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

a. Langkah Torak dari TMA ke TMB

Sebelum torak mencapai TMA, busi dinyalakan pada motor bensin

(bahan bakar disemprotkan pada motor diesel) sehingga terjadi proses

pembakaran. Karena proses ini, torak terdorong dari TMA menuju TMB.

Langkah ini merupakan langkah kerja dari motor bakar 2 langkah. Saat

menuju TMB, piston terlebih dahulu membuka lubang buang, sehingga

gas sisa pembakaran terbuang. Setelah itu dengan gerakan piston yang

menuju TMB, lubang isap terbuka dan campuran udara bahan bakar pada

motor bensin atau udara pada motor diesel akan masuk ke dalam silinder.

b. Langkah Torak dari TMB ke TMA

Setelah torak mencapai TMB maka torak kembali menuju TMA.

Dengan gerakan ini, sebagian gas sisa yang belum terbuang akan didorong

keluar sepenuhnya yang disebut Scavenging. Selain itu, gerakan piston

yang turun menuju TMA menyebabkan terjadinya kompresi yang

kemudian akan dilanjutkan dengan pembakaran setelah lubang isap

tertutup oleh torak.

2.2 Siklus Termodinamika Motor Bakar

Siklus aktual dari proses kerja motor bakar sangat komplek untuk digambarkan,

karena itu pada umumnya siklus motor bakar didekati dalam bentuk siklus udara

standar (air standard cycle). Dalam air standard cycle fluida kerja menggunakan

udara, dan pembakaran bahan bakar diganti dengan pemberian panas dari luar.

Pendinginan dilakukan untuk mengembalikan fluida kerja pada kondisi awal.

Semua proses pembentuk siklus udara standar dalam motor bakar adalah proses

ideal, yaitu proses reversibel internal.

2.2.1 Siklus Otto

Siklus standar udara pada motor bensin disebut Siklus Otto, berasal dari nama

penemunya, yaitu Nicholas Otto seorang Jerman pada tahun 1876. Diagram P – V

dari Siklus Otto untuk motor bensin dapat dilihat pada gambar 2.3

Page 7: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 7

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

Gambar 2.3 Diagram Siklus Otto Ideal

Sumber: Cengel (1994, p. 457)

Langkah kerja dari Siklus Otto terdiri dari :

1. Langkah kompresi adiabatis reversibel (1-2)

2. Langkah penambahan panas pada volume konstan (2-3)

3. Langkah ekspansi adiabatis reversibel (3-4)

4. Langkah pembuangan panas secara isokhorik (4-1)

Dalam siklus udara standar langkah buang dan langkah isap tidak diperlukan

karena fluida kerja udara tetap berada didalam silinder. Apabila tekanan gas dan

volume silinder secara bersamaan pada setiap posisi torak dapat diuraikan maka

dapat digambarkan siklus aktual motor bensin yang bentuknya seperti ditunjukkan

pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Siklus Aktual Otto

Sumber: Cengel (1994, p.457)

Page 8: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

8 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

Langkah siklus motor bensin aktual terdiri dari :

1. Langkah Kompresi

2. Langkah pembakaran bahan bakar dan langkah ekspansi

3. Langkah pembuangan

4. Langkah isap

2.2.2 Siklus Diesel

Pada tahun 1890 di Jerman Rudolph Diesel merencanakan sebuah motor

dengan menkompresikan udara sampai mencapai temperatur nyala dari bahan bakar,

kemudian bahan bakar diinjeksikan dengan laju penyemprotan sedemikian rupa

sehingga dihasilkan proses pembakaran pada tekanan konstan. Penyalaan terhadap

bahan bakar diakibatkan oleh satu kompresi dan bukan oleh penyalaan busi seperti

halnya motor cetus api (S.I Engine)

Gambar 2.5 Diagram P-V dan T-S siklus diesel

Sumber: Cengel (1994, p.464)

Langkah siklus ini terdiri dari :

1. Langkah kompresi (1-2) secara isentropik

2. Langkah pemasukan kalor (2-3) secara isobarik

3. Langkah kerja (3-4) secara isentropik

4. Langkah pelepasan kalor secara isokhorik (4-1)

Page 9: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 9

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

2.2.3 Siklus Trinkler

Siklus trinkler merupakan gabungan antara siklus otto dengan siklus diesel.

Pada siklus ini pemasukan kalor sebagian pada volume konstan seperti dalam siklus

otto, dan sebagian lagi pada tekanan konstan dalam siklus diesel. Kombinasi

demikian merupakan gambaran yang lebih baik pada motor-motor pembakaran

dalam modern.

Gambar 2.6 Diagram Siklus Dual Motor Diesel

Sumber: Cengel (1994, p.466)

Langkah kerja siklus dual motor diesel teoritis terdiri dari :

1. Langkah kompresi adiabatis reversibel (1-2)

2. Langkah pemberian panas pada volume konstan (2-X)

3. Langkah pemberian panas pada tekanan konstan (X-3)

4. Langkah ekspansi adiabatis reversibel (3-4)

5. Langkah pembuangan panas (4-1)

2.3 Pengertian Karakteristik Kinerja Motor Bakar

Karakteristik kinerja motor bakar adalah karakteristik atau bentuk – bentuk

hubungan antara indikator kerja sebagai variabel terikat dengan indikator

operasionalnya sebagai variabel bebas. Dengan adanya bentuk hubungan antara

kedua indikator tersebut maka dapat diketahui kondisi optimum suatu motor bakar

harus dioperasikan, atau apakah kondisi suatu motor bakar masih baik dan layak

untuk dioperasikan.

Page 10: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

10 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

2.3.1 Indikator Kerja dan Indikator Operasional Motor Bakar

Beberapa indikator kinerja motor bakar yang biasa digunakan untuk

mengetahui kinerja suatu motor bakar diantaranya adalah:

1. Torsi

Konsep torsi dalam fisika, diawali dari kerja Archimedes dalam lever.

Informalnya, torsi dapat dipikir sebagai gaya rotasional. Analog rotational

dari gaya, masa, dan percepatan adalah torsi, momen inersia dan percepatan

angular. Gaya yang bekerja pada lever, dikalikan dengan jarak dari titik tengah

lever, adalah torsi. Contohnya, gaya dari tiga newton bekerja sepanjang

dua meter dari titik tengah mengeluarkan torsi yang sama dengan satu newton

bekerja sepanjang enam meter dari titik tengah. Ini menandakan bahwa gaya

dalam sebuah sudut pada sudut yang tepat kepada lever lurus.

2. Daya Indikatif (Ni)

Daya yang dihasilkan dari reaksi pembakaran bahan bakar dengan udara

yang terjadi di ruang bakar.

z

inVdPNi i

=

45,0……………………..……………………...…...(2-1)

Dimana :

Ni : Daya Indikatif (PS)

Pi : Tekanan indikasi rata-rata (kg/cm²)

Vd : Volume langkah satu silinder = 𝜋.𝐷2.𝐿

4 (m³)

D : Diameter silinder (m)

L : Panjang langkah torak (m)

n : Putaran mesin (rpm)

i : Jumlah piston

z : Jumlah putaran poros engkol untuk setiap siklus

untuk 4 langkah z = 2, dan untuk 2 langkah z = 1

3. Daya Efektif (Ne)

Daya efektif motor bakar adalah proporsional dengan perkalian torsi yang

terjadi pada poros output (T) dengan putaran kerjanya (n). Karena putaran kerja

poros sering berubah terutama pada mesin kendaraan bermotor, besar torsi

Page 11: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 11

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

pada poros (T) yang dapat dijadikan sebagai indikator kinerja motor bakar.

Daya ini dihasilkan oleh poros engkol yang merupakan perubahan kalor di

ruang bakar menjadi kerja. Daya efektif dirumuskan sebagai berikut :

2,716

nTNe

= …………………………………………………………(2-2)

Dimana :

Ne : Daya Efektif (PS)

T : Torsi (kg . m)

n : Putaran (rpm)

4. Kehilangan Daya / Daya Mekanik (Nm)

Kehilangan daya (Nm) terjadi akibat adanya gesekan pada torak dan

bantalan.

NeNiNm −= ………………………………..……………………..(2-3)

Dimana :

Nm : Daya Indikatif (PS)

Ne : Daya efektif (PS)

Nf : Daya mekanis (PS)

5. Mean Effective Pressure (MEP)

Mean Effective Pressure di dalam silinder selama 1 siklus kerja dan

menghasilkan daya efektif Ne.

niVd

zNeoPeMEP

==

45,0……………………………………… (2-4)

6. Efisiensi Motor Bakar terdiri dari :

a. Efisiensi Termal Indikatif

ηi = Qb

Ni x 632 x 100 % ………………… …………………..(2-5)

b. Efisiensi Termal Efektif

ηe = b

e

Q

N x 632 x 100 % ………..……………………………..(2-6)

Page 12: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

12 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

c. Efisiensi Mekanis

ηm = Ni

Ne x 100 % …………………………..…………………. (2-7)

d. Efisiensi Volumetrik

ηv = iVn

zGs

da ...

60..

x 100 % …………………….………………… (2-8)

7. Pengujian motor bakar dengan putaran mesin sebagai variabel bebas digunakan

untuk mesin mesin transportasi, yang biasanya beroperasi pada putaran yang

berubah ubah. Sedangkan pengujian motor bakar dengan daya efektif sebagai

variabel bebas pada putaran konstan digunakan pada motor bakar stasioner

yang biasanya beroperasi pada putaran konstan, terutama pada mesin

penggerak generator listrik.

8. Beberapa Indikator Kerja yang lain, misalnya konsumsi bahan bakar spesifik

(SFC), kandungan polutan dalam gas buang dan neraca panas. Indikator

operasional motor bakar menunjukkan kondisi operasi dimana motor bakar

tersebut dioperasikan. Dua jenis indikator operasional sebagai variabel bebas

dalam pengujian karakteristik kinerja suatu motor bakar adalah :

a. Putaran kerja mesin (rpm)

b. Beban mesin / Daya efektifnya (Ne) pada putaran kerja konstan

2.3.2 Jenis Karakteristik Kinerja Motor Bakar

Bentuk hubungan antar masing masing variabel indikator kinerja terhadap

variabel, indikator operasional suatu motor bakar didapatkan dengan cara pengujian

laboratorium dari mesin yang bersangkutan. Data yang digunakan untuk

menggambarkan bentuk hubungan antara variabel tersebut dapat berasal dari

pengukuran langsung selama pengujian, atau harus dihitung dari data yang diukur.

Data seperti putaran mesin dan temperatur dapat diukur langsung, tetapi daya, torsi,

dan efisiensi dihitung berdasarkan pengukuran terhadap parameter pembentuknya.

Pada pengujian dengan putaran mesin sebagai variabel bebas, jenis

karakteristik kinerja yang sering diperlukan adalah :

Page 13: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 13

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

1) Daya indikatif (Ni), daya efektif (Ne), dan daya mekanik (Nm) terhadap

putaran.

2) Torsi (T) terhadap putaran

3) Mean Efektif Pressure (MEP) terhadap putaran

4) Spesific Fuel Consumption (SFC) terhadap putaran

5) efisiensi indikatif (i) ,efesiensi efektif (e), efesiensi mekanis (m), efisiensi

volumetrik (v) terhadap putaran

6) Komposisi CO2, CO , O2 , dan N2 dalam gas buang terhadap putaran

7) keseimbangan panas terhadap putaran.

Rentang besar putaran dalam pengujian tersebut mulai dari putaran minimum

sampai melewati kondisi besar daya maksimum mesin.

2.4 Karakteristik Kinerja Motor Diesel

2.4.1 Grafik hubungan Putaran dengan Daya Poros dan Fuel Consumption.

a. Grafik Torsi dengan Putaran

Pada grafik ditunjukkan bahwa semakin tinggi putaran (rpm) maka torsi

semakin meningkat sampai mencapai titik maksimum pada putaran tertentu.

Hal ini disebabkan karena dibutuhkannya momen putar tinggi pada awal

putaran poros kemudian terjadi sifat kelembaman sehingga menurun pada

putaran tertentu.

Gambar 2.7 Grafik Hubungan Putaran dengan daya Poros

Sumber : Arismunandar, Motor Diesel Putaran Tinggi. (1975, p.61)

Page 14: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

14 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

b. Grafik Hubungan antara Spesific Fuel Consumption terhadap Putaran

Dari grafik 2.7 terlihat bahwa pemakaian bahan bakar yang dimaksud

adalah jumlah putaran/ jumlah sirkulasi bahan bakar yang diperlukan untuk

daya yang dihasilkan dan grafik antara fuel consumption dengan putaran

cenderung mengalami penurunan. Namun setelah mencapai titik optimum

kembali mengalami kenaikan. Hal ini dikarenakan konsumsi bahan bakar yang

cenderung tinggi karena diperlukan daya yang besar untuk penggerak awal

mesin. Pada putaran setelah titik optimum, grafik mengalami kenaikan. Hal ini

dikarenakan pembakaran kurang sempurna sehingga daya mengalami

penurunan, inilah yang menyebabkan SCF meningkat. Selain itu dengan

naiknya putaran maka daya yang dibutuhkan semakin besar

c. Grafik Daya Poros terhadap Putaran

Pada grafik terlihat bahwa semakin tinggi nilai putaran maka daya poros

mengalami peningkatan sampai mencapai titik maksimum (titik dimana

putaran poros lebih rendah daripada putaran dimana daya indikatornya

maksimum), kenaikkan itu menunjukkan semakin besarnya daya efektif akibat

dari daya indikasi yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar semakin besar

akibat putaran yang terus bertambah. Kemudian mengalami penurunan pada

putaran yang lebih tinggi. Hal ini disebabkan karena adanya gesekan antara

piston dengan silinder dalam ruang bakar, pada bantalan, roda gigi, daya untuk

menggerakkan pompa bahan bakar, generator, pompa air, katup,dsb. Dapat

disimpulkan bahwa semakin besar putaran menyebabkan gesekan yang terjadi

juga besar, sehingga beban daya yang harus ditanggumg daya indikasi semakin

besar dan berpengaruh pada daya efektif.

Page 15: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 15

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

2.4.2 Grafik hubungan antara momen putar (torsi), daya poros, dan MEP

Gambar 2.8 Grafik Hubungan putaran dengan daya, dan MEP

Sumber : Maleev. (1985)

a. Grafik Antara Daya Efektif dan Putaran

Pada grafik terlihat bahwa semakin tinggi putaran, maka daya efektifnya

akan mencapai nilai maksimum dengan kata lain daya efektifnya berbanding

lurus dengan putaran. Tetapi setelah mencapai titik maksimumnya, nilainya

akan menurun. Nilai daya efektif merupakan pengurangan nilai daya indikasi

dengan daya mekanis.

b. Grafik Antara Daya Mekanis dan Putaran

Pada grafik terlihat semain tinggi putaran maka daya mekanis cenderung

meningkat. Tingkat kenaikan daya mekanis dibawah daya indikasi dan daya

efektif.

c. Grafik Hubungan Mean Efective Pressure dengan Putaran

Pada grafik terlihat bahwa grafik mengalami kenaikan seiring dengan

kenaikan putaran. Tetapi setelah mencapai titik ultimate, harga tekanan efektif

rata-rata mengalami penurunan.

d. Grafik Hubungan Daya Indikasi dengan Putaran

Pada grafik terlihat bahwa kurva yang awalnya naik setelah mencapi titik

tertentu kurva tersebut cenderung menurun. Dikarenakan semakin cepat

putaran maka daya yang hilang akibat gesekan juga semakin besar yang

menyebabkan penurunan daya indikasi.

Page 16: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

16 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

2.5 Orsat apparatus

Orsat apparatus merupakan suatu alat yang dipergunakan untuk mengukur dan

menganalisa komposisi gas buang. Untuk itu digunakan larutan yang dapat

mengikat gas tersebut dengan kata lain gas yang diukur akan larut dalam larutan

pengikat. Masing - masing larutan tersebut adalah :

a. Larutan Kalium Hidroksida (KOH), untuk mengikat gas CO2

b. Larutan Asam Kalium Pirogalik, untuk mengikat gas O2

c. Larutan Cupro Clorid (CuCl2), untuk mengikat gas CO

Gambar 2.9 Orsat Apparatus

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Pada gambar di atas masing – masing tabung berisi :

I. Tabung pengukur pertama berisi larutan CuCl2

II. Tabung pengukur kedua berisi larutan asam kalium pirogalik

III. Tabung ketiga berisi larutan KOH

Page 17: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 17

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

2.6 Diagram Sankey

Gambar 2.10 Diagram Sankey

Sumber: Arismunandar (1975, p.29)

Diagram sankey seperti gambar diatas merupakan diagram yang menjelaskan

keseimbangan panas yang masuk dan panas yang keluar serta dimanfaatkan saat

pembakaran terjadi. Pada gambar diatas juga menunjukkan bahwa 30-45% dari

nilai kalor bahan bakar dapat diubah menjadi kerja efektif. Sisanya merupakan

kerugian-kerugian, yaitu kerugian pembuangan (gas buang dengan temperatur 300o

– 600o C). kerugian pendinginan dan kerugian mekanis (kerugian gesekan yang

diubah dalam bentuk kalor yang merupakan beban pendinginan).

• Kerugian pembuangan

Gas buang yang bertemperatur 300o – 600o C, merupakan kerugian karena

panas/kalor tersebut tidak dimanfaatkan. Selain itu, karena perbedaan

temperatur didalam sistem lebih tinggi dibandingkan diluar sistem,

menyebabkan temperatur tersebut berpindah / keluar ke lingkungan.

• Kerugian Pendinginan

Silinder, katup-katup, dan torak akan menjadi panas karena berkontak

langsung terhadap gas panas yang bertemperatur tinggi, sehingga dibutuhkan

fluida pendinginan berupa air dan udara untuk menjaga komponen tersebut

agar tidak rusak, pendinginan ini merupakan kerugian juga karena banyaknya

kalor / panas yang hilang akibat diserap oleh fluida pendinginannya.

Page 18: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

18 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

• Kerugian Mekanis

Merupakan kerugian gesekan yang diubah dalam bentuk kalor yang

merupakan beban pendingin.

2.7 Teknologi Motor Bakar Terbaru

2.7.1 Definisi

2.7.2 Tujuan

2.7.3 Prinsip Kerja

2.7.4 Kelebihan dan Kekurangan

2.7.5 Aplikasi dan Cara Perawatan

Page 19: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 19

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

BAB III

METODOLOGI PERCOBAAN

3.1 Waktu dan Tempat

Waktu :

Jam :

Tempat : Laboratorium Motor Bakar Teknik Mesin Universitas Brwaijaya

3.2 Pelaksanaan Praktikum

3.2.1 Instalasi Percobaaan Motor Diesel

Peralatan praktikum yang tersedia adalah instalasi percobaan (test rig) lengkap,

yang terdiri dari :

❖ Instalasi Percobaan Motor Diesel

❖ Unit Motor Diesel sebagai obyek percobaan / penelitian.

❖ Instrumen pengukur berbagai variabel yang diperlukan (barometer,

higrometer, aeorometer, orsat apparatus).

❖ Peralatan bantu seperti instalasi air pendingin dan penyaluran gas buang.

Unit motor bakar yang digunakan adalah motor diesel dengan 4 silinder,

dengan spesifikasi sebagai berikut :

o Siklus : 4 langkah

o Jumlah silinder : 4

o Volume langkah torak total : 2164 cm3

o Diameter silinder : 83 mm

o Panjang langkah torak : 100 mm

o Perbandingan kompresi : 22 : 1

o Bahan bakar : Dexlite

o Pendingin : Air

o Daya Poros : 47 BHP / 3200 rpm

o Merk : Nissan, Tokyo Co.Ltd.

o Model : DWE – 47 – 50 – HS – AV

o Negara pembuat : Jepang

Page 20: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

20 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

Gambar 3.1 Skema Instalasi Motor Diesel

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

3.2.2 Alat Ukur dan Fungsinya

Alat ukur serta fungsinya yang digunakan saat praktikum adalah sebagai

berikut :

a. Orsat apparatus

Digunakan untuk mengukur dan menganalisa gas buang (%).

Gambar 3.2 Orsat apparatus

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Page 21: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 21

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

b. Barometer

Digunakan untuk mengukur tekanan atmosfer (mmHg).

Gambar 3.3 Barometer

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

c. Aerometer

Digunakan untuk mengukur massa jenis bahan bakar (kg/m3).

Gambar 3.4 Aerometer

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Page 22: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

22 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

d. Flash Point

Digunakan untuk mengetahui titik nyala api suatu bahan bakar (oC).

Gambar 3.5 Flash Point

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

e. Diesel Engine Test Bed

Digunakan untuk mengetahui parameter-parameter yang menunjukkan

karakteristik motor bakar.

Gambar 3.6 Diesel Engine Test Bed

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Page 23: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 23

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

f. Stopwatch

Digunakan untuk mengetahui waktu konsumsi bahan bakar (s)

Gambar 3.7 Stopwatch

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

g. Hygrometer

Digunakan untuk mengukur kelembaban relatif udara (%).

Gambar 3.8 Hygrometer

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Page 24: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

24 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

h. Dynamometer

Digunakan untuk mengetahui gaya pembebanan pada poros (Kg).

Gambar 3.9 Dynamometer

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

i. Flowmeter air pendinginan

Digunakan untuk mengukur debit aliran air pendinginan (liter/jam).

Gambar 3.11 Flowmeter air pendinginan

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Page 25: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 25

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

j. Flowmeter Bahan Bakar

Digunakan untuk mengukur konsumsi bahan bakar (ml).

Gambar 3.12 Flowmeter bahan bakar

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

k. Manometer

Digunakan untuk mengukur perbedaan tekanan dalam system (mmH2O).

Gambar 3.13 Manometer

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Page 26: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

26 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

l. Viscometer

Digunakan untuk mengukur viskositas fluida (η).

Gambar 3.14 Viscometer

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

m. Bomb calorimeter

Digunakan untuk mengetahui kalor bahan bakar (Kcal/Kg)

Gambar 3.15 Bomb Calorimeter

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Page 27: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 27

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

3.3 Prosedur Pengambilan Data Praktikum

Setiap kelompok praktikum melaksanakan sendiri semua proses pengujian dan

pengambilan data yang diperlukan untuk memenuhi tujuan praktikum di atas.

Dalam melaksanakan proses pengujian tersebut, mahasiswa harus mengikuti semua

aturan dan tata tertib yang berlaku di laboratorium dan mengikuti semua petunjuk

asisten laboratorium yang bertugas.

Metode percobaan dengan variasi putaran, parameter yang diukur adalah :

1. Gaya Pengereman

2. Perbedaan Tekanan Masuk dan Keluar Nozzle

3. Kelembapan Udara

4. Suhu Gas Buang

5. Suhu Air Masuk dan Air keluar

6. Debit Bahan Bakar

7. Kandungan Gas Buang

8. Tekanan Udara

3.3.1 Prosedur Pengujian Motor Bakar

1. Persiapan Sebelum Mesin Beroperasi

a. Menyalakan pompa pengisi untuk mengisi air dalam tangki sampai level air

mencapai tinggi aman dan menyalakan cooling tower

b. Membuka kran air pada pipa-pipa yang mengalirkan air ke mesin dan ke

dinamometer.

c. Mengatur debit air yang mengalir pada flowmeter pada debit tertentu dengan

mengatur bukaan kran pada flowmeter.

d. Menekan switch power untuk menghidupkan alat-alat ukur.

e. Menghidupkan alarm air pendinginan yang akan memberitahu jika terjadi

overheating dan level air kurang.

f. Menyalakan dinamo power control dan atur kondisi poros mesin dalam

keadaan tanpa beban.

2. Cara Menghidupkan Mesin

a. Mengatur bukaan throttle sesuai yang diinginkan

Page 28: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

28 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

b. Setelah semua persiapan di atas dipenuhi, menyalakan kunci kontak pada

posisi memanaskan mesin terlebih dahulu sampai indikator glow signal

menyala.

c. Memutar posisi kunci ke posisi START sambil mengurangi pembebanan

pada poros.

d. Setelah mesin menyala, biarkan mesin beroperasi beberapa saat untuk

menstabilkan kondisi mesin.

3. Cara Mengambil Data

a. Atur putaran mesin (rpm) dengan mengatur pembebanan pada dinamometer

sampai mendapatkan putaran yang diinginkan.

b. Tunggu kondisi mesin stabil kemudian lakukan pengambilan data yang

diperlukan.

3.3.2 Prosedur Penggunaan Orsat Apparatus

Gambar 3.16 Orsat Apparatus

Sumber: Laboratorium Motor Bakar Jurusan Mesin Universitas Brawijaya (2018)

Cara penggunaan Orsat Apparatus :

1. Set ketiga tabung I, II, III pada ketinggian tertentu dengan membuka keran A,

B, C dan mengatur tinggi larutan pada tabung I, II, III dengan menaik –

turunkan gelas B, kemudian tutup keran A, B, C setelah didapatkan tinggi yang

diinginkan. Posisi ini ditetapkan sebagai titik acuan.

Page 29: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 29

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

2. Naikkan air yang ada pada tabung ukur C sampai ketinggian air mencapai 50

ml dengan cara membuka keran H dengan menaikkan gelas B. Setelah

didapatkan tinggi yang diinginkan, tutuplah kembali keran H.

3. Ambil gas buang dari saluran gas buang untuk diukur, salurkan melalui selang

yang dimasukkan ke dalam pipa H.

4. Buka keran H sehingga gas buang akan masuk dan mengakibatkan tinggi air

yang ada di tabung ukur C akan berkurang.

5. Setelah tinggi air pada tabung ukur turun sebanyak 50 ml (sampai perubahan

air mencapai angka 0) tutuplah keran H dan kita sudah memasukkan volume

gas buang sebanyak 50 ml.

6. Untuk mengukur kandungan CO2 buka keran A supaya gas buang bereaksi

dengan larutan yang ada pada tabung III dengan mengangkat dan menurunkan

gelas B sebanyak 5 – 7 kali.

7. Setelah 5 – 7 kali kembalikan posisi larutan III ke posisi acuan pada saat set

awal dan tutup keran C setelah didapatkan posisi yang diinginkan.

8. Baca kenaikan permukaan air yang ada pada tabung ukur C. Kenaikan

permukaan air merupakan volume CO2 yang ada pada 50 ml gas buang yang

kita ukur.

9. Untuk mengukur kandungan O2 dan CO ulangi langkah 6 dan langkah 7 untuk

keran B dan keran A pada tabung II dan tabung I.

10. Baca kenaikan permukaan air pada tabung ukur C dengan acuan dari tinggi

permukaan air sebelumnya.

3.3.3 Rumus Perhitungan

Adapun rumus – rumus yang digunakan dalam perhitungan hasil percobaan

adalah sebagai berikut :

1. Momen Torsi

lFT = (kg.m) (3-1)

Dimana :

T : Torsi (kg.m)

F : besar gaya putar (kg)

L : panjang lengan dinamometer = 0,358 (m)

Page 30: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

30 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

2. Daya Efektif

2,716

nTNe

= (PS) (3-2)

Dimana :

n : putaran (rpm)

Ne : daya efektif (PS)

T : momen torsi (kg.m)

3. Daya Efektif dalam kondisi standard JIS

NekNeo .= (PS) (3-3)

293

273749 +

−=

PwPak ;

PsPw .=

Dimana :

Neo : daya efektif yang dikonfersi dalam JIS (PS)

k : faktor konversi

Ne : daya efektif (PS)

Pa : tekanan atmosfir pengukuran (mmHg)

Pw : tekanan uap parsial (mmHg)

: rata-rata temperatur ruangan saat pengujian (°C)

: kelembamam udara (%)

Ps : Tekanan udara standar pada temperatur θ (mmHg)

4. Mean Effectife Pressure (MEP)

Pe = niVd

zNeo

45,0( kg/cm2 ) (3-4)

Dimana :

Pe : tekanan efektif

z : jumlah putaran poros engkol

n : putaran poros engkol (rpm)

i : langkah mesin

Vd : volume langkah (m3)

Page 31: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 31

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

5. Fuel Consumption

1000

3600=

t

VFC (kg/jam) (3-5)

ρ dexlite = 0,836 gr/mL

Dimana :

𝐹𝐶 : Konsumsi bahan bakar (kg/jam)

𝑉 : Volume bahan bakar (ml)

𝜌 : Massa jenis bahan bakar (gr/ml)

T : Waktu konsumsi bahan bakar (s)

6. Panas Hasil Pembakaran

𝑄𝑏 = 𝐹𝐶 𝑥 𝐿𝐻𝑉 ( )Jam

kcal

(3-6)

Dimana :

Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)

FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)

LHV

: Low Heating Value (kcal/kg)

7. Berat Jenis udara

( )woa

PsPa

.

273

273

760

.. +

+

−=

(3-7)

Dimana :

Pa : Tekanan atmosfer pengukuran (mmHg)

Ps : Tekanan udara standard pada temperatur tertentu (mmHg)

: Relative Humidity / Kelembapan Relatif (%)

o : Berat jenis udara kering pada 760 mmHg

: Temperatur bola kering(oC)

8. Koefisien Udara

1

21

P

PP −=

(3-8)

Page 32: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

32 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

Dimana :

PP −1 : beda tekanan pada nozzle (mmH2O)

1P : tekanan atmosfer saat pengujian (mmHg)

: koefisien udara

9. Massa alir udara melalui nozzle

( )21

2

..24

...PPg

dGs a −=

(kg/s) (3-9)

Dimana :

Gs : Massa alir udara melalui nozzle (kg/s)

α : Koefisien kemiringan nozzle = 0,822

ɛ : Koefisien udara

d : diameter nozzle = 0,048 m

g : Gaya gravitasi = 9,81m/s2

a : Berat jenis udara (kg/m3)

𝑃1 – 𝑃2 : Perbedaan tekanan pada nozzle

10. Massa Alir gas buang

3600

FCGsGg += (kg/s) (3-10)

Dimana :

Gg : massa alir gas buang (kg/s)

Gs : massa alir udara melalui nozzle (kg/s)

FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)

11. Panas yang terbawa gas buang

𝑄𝑒𝑔 = 𝐺𝑔. 𝐶𝑝𝑔. (𝑇𝑒𝑔 − 𝑇𝑢𝑑) x 3600 (kcal/jam) (3-11)

Dimana :

Cpg : panas jenis gas buang (kcal/kg.oC)

Teg : suhu gas buang (°C)

Tud : temperatur(°C)

Gg : massa alir gas buang (kg/s)

Page 33: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 33

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)

12. Efisiensi kerugian dalam exhaust manifold ( g )

%100xQb

Qegg =

(3-12)

Dimana :

g : efisiensi kerugian (%)

Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)

Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)

13. Kerugian Panas Pendinginan (Qw)

Qw =ρ.Ww.Cpw (Two-Twi) (kcal/jam) (3-13)

Dimana :

ρ : Massa jenis air = 1 kg/liter

Ww : debit air pendinginan (liter/jam)

Cpw : panas jenis air = 1 kcal/kg.oC

Two : temperatur air keluar (oC)

Twi : temperatur air masuk (oC)

14. Efisiensi Kerugian Panas dalam cooling water( w )

%100xQb

Qww =

(3-14)

Dimana :

w : efisiensi kerugian panas (%)

Qw : kerugian panas pendinginan (kcal/jam)

Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)

Page 34: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

34 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

15. Efisiensi Thermal Efektif ( e )

%100632=Qb

Nee

(3-15)

Dimana :

e : efisiensi efektif (%)

Ne : daya efektif (PS)

Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)

16. Efisiensi Mekanis ( f )

( )ewgf ++−= %100 (3-16)

Dimana :

f : efisiensi gesekan (%)

g : efisiensi kerugian gas buang (%)

w : efisiensi kerugian air pendinginan (%)

e : efisiensi efektif (%)

17. Ekuivalen daya terhadap konsumsi bahan bakar (Qf )

𝑄𝑓 = 𝐿𝐻𝑉.𝐹𝐶

632 (PS) (3-17)

Dimana :

LHV : Low Heating Value (kcal/kg)

FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)

18. Daya Mekanis

%100

xQfNf

f=

(3-18)

Dimana :

Nf : daya mekanis (PS)

Page 35: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 35

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

f : efisiensi gesekan (%)

Qf : kerugian karena gesekan (PS)

19. Daya Indikasi

NmNeNi += (PS) (3-19)

Dimana :

Ni : daya indikasi (PS)

Ne : daya efektif (PS)

Nm : daya mekanis (PS)

20. Spesific Fuel Consumption Effective

Ne

FCSFCe =

(3-20)

Dimana :

SFCe : Spesific Fuel Consumption Effective

FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)

Ne : daya efektif (PS)

21. Spesific Fuel Consumption Indicated

Ni

FCSFCi =

(3-21)

Dimana :

SFCi : Spesific Fuel Consumption Indicated

FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)

Ni : daya indikatif (PS)

22. Panas Hasil Pembakaran yang diubah menjadi Daya Efektif

NeQe .632= (3-22)

Dimana :

Qe : panas efektif (kcal/jam)

Ne : daya efektif (PS)

Page 36: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

36 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

23. Panas yang hilang karena sebab lain

𝑄𝑝𝑝 = 𝑄𝑏 − 𝑄𝑒𝑔 − 𝑄𝑤 − 𝑄𝑒 (3-23)

Dimana :

Qpp : panas yang hilang karena sebab lain (kcal/jam)

Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)

Qeg : panas yang terbawa gas buang (kcal/jam)

Qw : kerugian panas pendinginan (kcal/jam)

Qe : panas efektif (kcal/jam)

24. Efisiensi Thermal Indikasi

%100632=Qb

Nii

(3-24)

Dimana :

i : efisiensi indikasi (%)

Ni : daya indikasi (PS)

Qb : panas hasil pembakaran (kcal/jam)

25. Efisiensi Mekanis

%100xNi

Nem =

(3-25)

Dimana :

m : efisiensi mekanis (%)

Ni : daya indikasif (PS)

Ne : daya efektif (PS)

26. Efisiensi Volumetrik

%100...

60..x

iVdn

zGs

a

v

=

(3-26)

Dimana :

v : efisiensi volumetric (%)

Page 37: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 37

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

z : jumlah poros engkol

Vd : volume engkol (m3)

I : langkah mesin

Gs : massa alir udara melalui nozzle (kg/s)

n : putaran poros (rpm)

𝛾a : Berat jenis udara (kg/m3)

27. Perbandingan Udara dan Bahan Bakar

3600xFC

GsR =

(3-27)

Dimana :

R : rasio udara bahan bakar

Gs : aliran udara melalui nozzle (kg/s)

FC : konsumsi bahan bakar (kg/jam)

28. Rasio Udara Bahan Bakar Teoritis

22222223,12 116,671,113,12)76,3(85,17 NOHCONOHC ++→++

(3-28)

HMCM

NMOM

FARo s

+

++

+

=

224

76,34

)/(

Dimana :

Ro : Rasio udara bahan bakar teoritis

2OM : Massa relatif oksigen

2NM : Massa relatif nitrogen

CM : Massa relatif karbon

HM : Massa relatif hidrogen

29. Faktor Kelebihan Udara

Ro

R=

(3-29)

Page 38: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

38 | PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

Dimana : : faktor kelebihan udara

R : rasio udara bahan bakar

Ro : rasio udara dalam bahan bakar teoritis

30. Faktor Koreksi Standard

5,0

=

st

st

T

T

P

PA =

5,0

273

273

+

+

st

st

T

T

P

P

(3-30)

Dimana :

A : faktor koreksi

Pst : tekanan atmosfer = 760 mmHg

Tst : 25 ˚C

P : tekanan udara atsmosfer (mmHg)

T : temperatur ruangan (oC)

31. Daya Efektif Standard

( ) NeANe st .= (3-31)

Dimana :

( )stNe : daya efektif standar (PS)

A : faktor koreksi

Ne : daya efektif (PS)

32. Torsi Efektif Standard

( ) TAT st .= (3-32)

Dimana :

( )stT : torsi efektif standar (kg.m)

A : faktor koreksi

T : torsi (kg.m)

33. Pemakaian Bahan Bakar Efektif Standard

Page 39: BAB I PENDAHULUAN - motorbakar.ub.ac.idmotorbakar.ub.ac.id/wp-content/uploads/2017/02/buku-panduan.pdf · motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan

PRAKTIKUM MOTOR BAKAR KELOMPOK XX | 39

LABORATORIUM MOTOR BAKAR FT - UB SEMESTER GANJIL TAHUN AKADEMIK 2018/2019

( )A

SFCeSFCe st =

(3-33)

Dimana :

SFCest : Pemakaian Bahan Bakar Efektif Standar

SFCe : Spesific Fuel Consumption Effective

A : faktor koreksi

34. Analisa Gas Buang

Komposisi gas Buang dapat dihitung dengan persamaan berikut :

% CO2 = Veg

Vco2 x 100% (3-34)

% O2 = Veg

Vo2

x 100% (3-35)

% CO = Veg

Vco x 100% (3-36)

% N2 = Veg

VN2 x 100% (3-37)

Dimana :

VCO2 : Volume CO2

VO2 : Volume O2

VCO : Volume CO

VN2 : Volume N2

Veg : Volume exhaust gas